CN115077487B - 一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法及系统，所述方法包括：在管节预制场地利用控制网建立管节坐标系，基于管节坐标系确定合作靶标安装点和摄影测量系统安装点的管节坐标；基于施工坐标系确定合作靶标安装点沉放后的实际坐标和摄影测量系统安装点的理论坐标；通过摄影测量系统测量合作靶标，计算摄影测量系统在施工坐标系的坐标，通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，实时计算摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算摄影测量系统安装点实测坐标与理论坐标的位置偏差，和测量点连线方向与理论方向的偏差，以指导沉管对接。通过进行水下无接触的管节位姿高精度测量，实现免测量塔的沉管隧道施工沉放对接。

Description

一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法及系统
技术领域
本发明涉及测绘科学与技术精密工程测量技术领域，尤其涉及一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法、系统、终端及计算机可读存储介质。
背景技术
沉管隧道施工是采用工厂预制管节，浮运到现场沉放对接的施工方式。管节的沉放安装是沉管隧道施工建设的关键，沉放对接要求待沉放的管节与水下已经沉放的管节保持正确的位置和姿态，特别是对接后的线形精度，管节对接测量是使得当前沉放的管节和水下已经沉放的管节进行精准对接，以确保对接完成后的隧道线形满足设计线形的需求，对长度为200米左右的管节，要求非对接端管节中轴线与设计线形偏差一般要求2-5cm，这需要对水下管节的位置和姿态进行精密测量。当前管节水下位姿测量主要利用安装在管节顶部首尾端测量塔顶的全球卫星定位系统GNSS(Global Navigation Satellite System)测量，将水下位姿测量转换为水上的位姿测量。由于受到江河径流的影响，测量塔受水流冲击可能会发生形变，而且测量塔的高度一般不能超过45米，难以满足45米以上水深测量需求，此外，测量塔的安装拆卸成本高，水下作业风险大，从而导致在精度、可靠性、安全性和水深适应性上存在一定的缺陷。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法、系统、终端及计算机可读存储介质，旨在解决现有技术中测量塔对水下管节的位置和姿态进行精密测量时，受水流冲击可能会发生形变，且测量塔的安装拆卸成本高，水下作业风险大，从而导致在精度、可靠性、安全性和水深适应性上存在一定缺陷的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，所述拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法包括如下步骤：
在管节预制场地利用控制网建立管节坐标系，基于管节坐标系确定合作靶标安装点和摄影测量系统安装点的管节坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的管节坐标系坐标；
基于施工坐标系确定合作靶标安装点沉放后的实际坐标和摄影测量系统安装点的理论坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的施工坐标系坐标；
通过摄影测量系统测量合作靶标，计算摄影测量系统在施工坐标系的坐标，通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，实时计算摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算摄影测量系统安装点实测坐标与理论坐标的位置偏差，和测量点连线方向与理论方向的偏差，以指导沉管对接。
所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其中，所述合作靶标安装在已沉管节上，利用防水密封结构保护，在待沉管节对接测量时打开。
所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其中，所述摄影测量系统利用防水结构密封安装在待沉管节上。
所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其中，所述摄影测量系统包括测量相机、距离传感器和辅助光源；
所述测量相机由外部触发进行测量工作，所述距离传感器控制伸缩杆运动，以调节摄影测量系统与合作靶标前后方向的关系，所述辅助光源为摄影测量系统提供照明。
所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其中，所述通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，具体包括：
通过三线拉线位移测量设备测量摄影测量系统的平移和旋转参数；
其中，所述三线拉线位移测量设备由三个拉线位移传感器和一个测量板组成。
所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其中，所述通过三线拉线位移测量设备测量摄影测量系统的平移和旋转参数，具体包括：
拉线在摄影测量系统上，拉线位移传感器在摄影测量系统上，拉线由一个出线口出线，随摄影测量系统运动，三个拉线从一个出线口出线，测量板固定保持不动，三个拉线与测量板固定测量点位连接，测量点位在管节坐标系的坐标利用预制场控制网测定，通过测量三个长度，结合三个测量点位的已知坐标计算摄影测量系统的平移和旋转参数。
所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其中，所述摄影测量系统安装在在管节对接端面顶部，所述摄影测量系统数量为两套及以上；
测量得到多个摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算测量坐标与理论坐标间的关系再计算已沉和待沉两管节关系，以判断管节对接状态。
所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其中，所述合作靶标为反光靶标或主动光源靶标。
所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其中，当所述合作靶标为反光靶标时，所述合作靶标为一个保证平整度的金属板，底色为黑色，中心反光标志为对中标志，右下角空缺，其他三个角反光标志确定靶标方向。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量系统，其中，所述拉线辅助摄影测量的沉管对接测量系统包括：摄影测量系统和合作靶标；
所述合作靶标安装在已沉管节上，利用防水密封结构保护，在待沉管节对接测量时打开；
所述摄影测量系统利用防水结构密封安装在待沉管节上；
基于管节坐标系确定合作靶标安装点和摄影测量系统安装点的管节坐标，换算出合作靶标上所有测量点位的管节坐标系坐标，基于施工坐标系确定合作靶标安装点沉放后的实际坐标和摄影测量系统安装点的理论坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的施工坐标系坐标；
通过所述摄影测量系统测量所述合作靶标，计算摄影测量系统在施工坐标系的坐标，通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，实时计算摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算摄影测量系统安装点实测坐标与理论坐标的位置偏差，和测量点连线方向与理论方向的偏差，以指导沉管对接。
本发明中，在管节预制场地利用控制网建立管节坐标系，基于管节坐标系确定合作靶标安装点和摄影测量系统安装点的管节坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的管节坐标系坐标；基于施工坐标系确定合作靶标安装点沉放后的实际坐标和摄影测量系统安装点的理论坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的施工坐标系坐标；通过摄影测量系统测量合作靶标，计算摄影测量系统在施工坐标系的坐标，通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，实时计算摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算摄影测量系统安装点实测坐标与理论坐标的位置偏差，和测量点连线方向与理论方向的偏差，以指导沉管对接。本发明利用三线拉线位移测量辅助水下摄影测量进行水下无接触的管节位姿高精度测量，实现免测量塔的沉管隧道施工沉放对接。
附图说明
图1是本发明拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法的较佳实施例的流程图；
图2是本发明拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法或者系统的较佳实施例中沉管隧道管节对接测量安装示意图；
图3是本发明拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法的较佳实施例中管节坐标系与靶标、测量系统安装示意图；
图4是本发明拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法的较佳实施例中合作靶标形状的示意图；
图5是本发明拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法的较佳实施例中三线拉线位移测量设备的拉线点的示意图；
图6是本发明拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法的较佳实施例中拉线与摄影测量系统示意图；
图7是本发明拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法的较佳实施例中参考点换算的示意图；
图8是本发明拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法的较佳实施例中对接计算示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
管节对接测量是使得当前沉放的管节和水下已经沉放的管节进行精准对接，以确保对接完成后的隧道线形满足设计线形的需求。核心指标是对接后管节中轴线与设计线形的偏差一般2-5cm/180米，由于测量塔适应水深有限，难以满足45米以上水深测量需求，同时，测量塔自身变形、安装成本、水下作业的风险等都要求研究免测量塔的测量技术和装备。
管节对接一般在待沉管节和已沉管节相距3米以内的范围内进行，可以采用水下摄影测量技术路线。水下摄影测量精度受摄影测量设备与合作靶标关系、水体浑浊度、海洋浮游生物等影响，需要构建稳定的摄影测量设备与合作靶标关系后进行对接测量。
因此，为了克服现有技术的上述缺陷，本发明较佳实施例所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，如图1和图2所示，所述拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法包括以下步骤：
步骤S10、在管节预制场地利用控制网建立管节坐标系，基于管节坐标系确定合作靶标安装点和摄影测量系统安装点的管节坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的管节坐标系坐标；
步骤S20、基于施工坐标系确定合作靶标安装点沉放后的实际坐标和摄影测量系统安装点的理论坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的施工坐标系坐标；
步骤S30、通过摄影测量系统测量合作靶标，计算摄影测量系统在施工坐标系的坐标，通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，实时计算摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算摄影测量系统安装点实测坐标与理论坐标的位置偏差，和测量点连线方向与理论方向的偏差，以指导沉管对接。
其中，所述合作靶标安装在已沉管节上，利用防水密封结构保护，在待沉管节对接测量时打开，摄影测量系统利用防水结构密封安装在待沉管节上；摄影测量系统通过伸缩装置移动到合作靶标上方，根据摄影测量后方交会原理计算摄影测量系统在施工坐标系的坐标；同时，通过三线位移计测量得到摄影测量系统的平移和旋转参数，以此参数将摄影测量系统的施工坐标系坐标进行平移和旋转，然后计算摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标；通过在管节对接端面顶部安装两套及以上摄影测量系统，系统间保持一定距离，可以测量得到多个摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算测量坐标与理论坐标间的关系可以计算已沉和待沉两管节关系，从而判断管节对接状态。
具体地，沉管管节根据不同要求，几何尺寸会有变化，例如高度一般在11米左右，宽度根据车道数大约在37-45米间，长度在100-200米间。如图2所示，左右两侧为行车道，中间为廊道，是未来逃生和管线通道；在管节入坞后，管节两端被密封，内部左右行车道前中后各安装有水箱用于调节沉放时的压力大小；在管节对接端顶面安装摄影测量系统(两套)，在尾端安装合作靶标(两个)，即合作靶标和摄影测量系统安装在管节顶部，该合作靶标为下次沉放对接测量时使用，合作靶标用防水密封结构防护。
如图3所示，在管节预制场地利用控制网建立管节坐标系，并确定合作靶标安装点Ti，例如T1(x0，y0，z0)和T2(x0，y0，z0)，和摄影测量系统安装点Mi在管节坐标系的位置，例如M1(x0，y0，z0)和M2(x0，y0，z0)。
管节水下测量采用合作靶标测量模式，靶标可以是反光靶标或主动光源靶标，利用反光靶标时，光源由摄影测量系统提供，利用主动光源时，摄影测量系统不带光源。以反光靶标为例，合作靶标可以是一个保证平整度的金属板，如图4所示，底色为黑色，中心反光标志为对中标志，右下角空缺，其他三个角反光标志确定靶标方向。
合作靶标预先安装在管节上并确定安装点位坐标，用防水密封结构保护，在测量时打开盖板并竖直固定，竖直固定的盖板可用于约束测量设备与靶标的关系。
施工时，管节沉放结束后会进行隧道贯通测量，利用施工现场控制网可以得到合作靶标在施工坐标系的实际坐标。因此，后续摄影测量得到的是摄影测量系统在施工坐标系的坐标。
本发明通过测量装置完成管节位姿高精度的测量，测量装置由摄影测量系统、伸缩机构、三线位姿测量设备和辅助结构及服务器组成。
其中，摄影测量系统主要包括测量相机、距离传感器和辅助光源组成，测量相机(即图6中的测量单元)由外部触发进行测量工作，距离传感器控制伸缩杆运动调节摄影测量系统与合作靶标的关系，辅助光源为摄影测量系统提供照明。
具体地，摄影测量系统在合作靶标上方拍摄靶标图像，通过后方交会解算相机相对于合作靶标的位姿态，由于合作靶标位置已经换算到施工坐标系，此时测量结果为施工坐标系坐标。距离传感器测量到竖直靶标盖板的距离，以控制摄影测量系统与合作靶标前后方向的关系，距离传感器可以是激光或者声呐等传感器。
其中，伸缩机构(即图6中的伸缩结构)通过步进电机控制，采用多级方式伸长和缩短，步进电机通过距离传感器反馈的摄影测量系统到竖直盖板的距离阈值来控制其伸长和缩短。
三个拉线位移传感器和一个测量板构成三线拉线位移测量设备，拉线位移传感器可以和测量板一体化，此时，拉线在摄影测量系统上，如图5的拉线点。也可以分体安装，此时，拉线位移传感器在摄影测量系统上，拉线由一个出线口出线，如图5的出线口。随着摄影测量系统运动，三个拉线从一个出线口出线，测量板固定保持不动，三个拉线与测量板固定测量点位连接，测量点位在管节坐标系的坐标利用预制场控制网测定。通过测量三个长度，结合三个测量点位的已知坐标计算摄影测量系统的平移和旋转参数。
对于辅助部分，考虑摄影测量系统和伸缩机构的自重导致的形变过大，可以增加浮力板抵消重力，考虑水质影响，可以利用水管冲清水的方式保持合作靶标和测量相机间水质的成像质量；数据通过计算机实时处理，测量相机外触发信号由计算机统一产生。
测量点位解算分摄影测量计算、三线拉线计算和点位换算。其中，摄影测量计算基于传统摄影测量原理，计算摄影测量系统在合作靶标坐标系的位置(x，y，z)和绕三个坐标轴旋转的姿态角(α，β，γ)，由于合作靶标在施工坐标系，其结果是施工坐标系的位姿。三线拉线计算摄影测量系统平移和旋转后的位置
Figure BDA0003642071700000101
和绕三个坐标轴旋转的姿态
Figure BDA0003642071700000102
由于其平移和旋转是相对于摄影测量系统安装点位，其结果是待沉管节坐标系的位姿，需要将摄影测量系统安装点位坐标换算到施工坐标系以进行对接计算。
其中，摄影测量位姿解算：采用通用摄影测量解算方法，并利用水体折射模型进行修正，得到摄影测量系统在施工坐标系的(x，y，z)和姿态(α，β，γ)。
其中，三线拉线位姿解算：拉线位移计有3个测点，测点位于测量板上，测量点间关系在安装前通过预制控制网换算到管节坐标系，分别表示为：A(u1，v1，w1)，B(u2，v2，w2)，C(u3，v3，w3)。拉线从测点到线口的直线距离分别为：L1、L2、L3，计算公式可表示为：
Figure BDA0003642071700000111
上式中线长和测点坐标为已知数据，线口位置坐标为未知数，3个方程式解算3个未知数，可以得到唯一解
Figure BDA0003642071700000112
过
Figure BDA0003642071700000113
做测量板的法线，可以计算出姿态角
Figure BDA0003642071700000114
从而得到摄影测量系统在管节坐标系的位置
Figure BDA0003642071700000115
和姿态
Figure BDA0003642071700000116
其中，坐标换算：对接是否成功需要获得摄影测量系统安装点位在施工坐标系的实时坐标，并与其沉放后的理论坐标进行计算分析，以判断管节当前位置是否合适，判断的依据包括实测点位与理论点位的差，多个实测点位连线与理论点位连线的角度差等，判断依赖的阈值设定与沉放控制要求相关。摄影测量得到摄影测量系统在合作靶标坐标系(施工坐标系)的位姿，拉线得到摄影测量系统在管节坐标系的坐标，假设该点为E。
如图7所示，在待沉管节的坐标系中，面ABC为拉线测量板，A、B、C三点坐标已知，E点为摄影测量系统测量点，该点在施工坐标系的坐标(x，y，z)和姿态(α，β，γ)，拉线位移传感器测量得到在管节坐标系的坐标
Figure BDA0003642071700000121
和姿态
Figure BDA0003642071700000122
过点E做面ABC的法线，交于D点，DE长度为L，L为摄影测量系统平移的距离，以管节坐标系为参考，在锥体E-ABC中可以计算E在坐标系
Figure BDA0003642071700000123
中绕三轴的旋转角
Figure BDA0003642071700000124
此为摄影测量系统发生的旋转角度。
以已沉管节建立施工坐标系，E点坐标(x，y，z)在施工坐标系，将该点平移L，再以
Figure BDA0003642071700000125
角度进行旋转运算，则得到摄影测量系统安装点在施工坐标系中的坐标F(xs，ys，zs)。
其中，对接计算：如图2在管节顶部特定位置安装2组及以上的摄影测量系统，同步获取多个摄影测量系统安装点坐标，每个摄影测量系统安装点坐标事先将其在管节坐标系坐标换算成施工坐标系坐标，即对接完成后该点应该到达的理论坐标记为Ti(x，y，z)，测量得到的当前坐标记为Mi(x，y，z)，贯通测量得到靶标位置Ri(x，y，z)，如图8所示：
(1)计算点Mi和点Ti的坐标分量差Δx，Δy，Δz以及两点计算距离，判断距离是否小于距离阈值要求，或Δy是否小于中心线偏离阈值。
(2)计算M1R1、M2R2的距离，该距离可以方向管节中心线是否平行，计算R1R2和M1M2方向夹角，利用这个方向判断测量形成的方向是否与理论方向平行，即中心线是否平行，利用Δy判断是否小于中心线偏差阈值。
(3)对接距离、中心线偏离和方向平行判断阈值与管节长度、管节宽度和对接线形精度相关。
本发明通过摄影测量获取测量单元在施工坐标系位置和姿态；通过三线拉线位移测量获取测量单元在本体坐标系的旋转和平移参数；将施工坐标系中的测量中进行平移旋转，得到参考点在施工坐标系的坐标；测量数据由计算机实时处理，相机同步信号由计算机统一产生；通过多组系统测量多个点位，利用点位、距离和方向约束实现对接测量，实现直接水下对接测量，解决了需要当前需要安装测量塔的问题。
进一步地，如图2和图6所示，基于上述拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，本发明还相应提供了一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量系统，其中，所述拉线辅助摄影测量的沉管对接测量系统包括：摄影测量系统和合作靶标；所述合作靶标安装在已沉管节上，利用防水密封结构保护，在待沉管节对接测量时打开；所述摄影测量系统利用防水结构密封安装在待沉管节上；基于管节坐标系确定合作靶标安装点和摄影测量系统安装点的管节坐标，基于施工坐标系确定合作靶标安装点沉放后的实际坐标和摄影测量系统安装点的理论坐标；通过所述摄影测量系统测量所述合作靶标，计算摄影测量系统在施工坐标系的坐标，通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，实时计算摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算摄影测量系统安装点实测坐标与理论坐标的位置偏差，和测量点连线方向与理论方向的偏差，以指导沉管对接。
其中，测量装置由计算机、安装基座、控制单元、伸缩传动单元、拉线位移测量单元和摄影测量单元组成，可以根据需要增加浮力单元；摄影测量单元由防水结构、测量相机、距离传感器、拉线测量传感器单元和辅助光源组成；距离传感器为传动单元提供运动控制，可控制测量单元前后运动，由控制单元执行；拉线位移测量单元由测量板和测量传感器单元组成，测量传感器单元含有三个测量传感器，三个测量传感器共用一个出线口，测量传感器与摄像测量单元集成，测量板与安装基座固定，测量板上测量点坐标通过预制场控制网标定到管节坐标系；通过三线拉线位移传感器测量摄影测量设备坐标变换的平移和旋转参数；对摄影测量获得的坐标进行平移和旋转，计算出对接参考点在施工坐标系中坐标；利用两组以上传感器测量对接端多个对接参考点位，利用对接参考点位、靶标点位计算已沉和待沉管节间的距离、方向、偏移等多个量，并形成对接判据。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者终端中还存在另外的相同要素。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其特征在于，所述拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法包括：
在管节预制场地利用控制网建立管节坐标系，基于管节坐标系确定合作靶标安装点和摄影测量系统安装点的管节坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的管节坐标系坐标；
基于施工坐标系确定合作靶标安装点沉放后的实际坐标和摄影测量系统安装点的理论坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的施工坐标系坐标；
通过摄影测量系统测量合作靶标，计算摄影测量系统在施工坐标系的坐标，通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，实时计算摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算摄影测量系统安装点实测坐标与理论坐标的位置偏差，和测量点连线方向与理论方向的偏差，以指导沉管对接；
所述合作靶标安装在已沉管节上，利用防水密封结构保护，在待沉管节对接测量时打开，所述摄影测量系统利用防水结构密封安装在待沉管节上，所述摄影测量系统包括测量相机、距离传感器和辅助光源；所述测量相机由外部触发进行测量工作，所述距离传感器控制伸缩杆运动，以调节摄影测量系统与合作靶标前后方向的关系，所述辅助光源为摄影测量系统提供照明；所述通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，具体包括：通过三线拉线位移测量设备测量摄影测量系统的平移和旋转参数；其中，所述三线拉线位移测量设备由三个拉线位移传感器和一个测量板组成；所述通过三线拉线位移测量设备测量摄影测量系统的平移和旋转参数，具体包括：拉线在摄影测量系统上，拉线位移传感器在摄影测量系统上，拉线由一个出线口出线，随摄影测量系统运动，三个拉线从一个出线口出线，测量板固定保持不动，三个拉线与测量板固定测量点位连接，测量点位在管节坐标系的坐标利用预制场控制网测定，通过测量三个长度，结合三个测量点位的已知坐标计算摄影测量系统的平移和旋转参数；所述摄影测量系统安装在在管节对接端面顶部，所述摄影测量系统数量为两套及以上；测量得到多个摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算测量坐标与理论坐标间的关系再计算已沉和待沉两管节关系，以判断管节对接状态。
2.根据权利要求1所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其特征在于，所述合作靶标为反光靶标或主动光源靶标。
3.根据权利要求2所述的拉线辅助摄影测量的沉管对接测量方法，其特征在于，当所述合作靶标为反光靶标时，所述合作靶标为一个保证平整度的金属板，底色为黑色，中心反光标志为对中标志，右下角空缺，其他三个角反光标志确定靶标方向。
4.一种拉线辅助摄影测量的沉管对接测量系统，其特征在于，所述拉线辅助摄影测量的沉管对接测量系统包括：摄影测量系统和合作靶标；
所述合作靶标安装在已沉管节上，利用防水密封结构保护，在待沉管节对接测量时打开；
所述摄影测量系统利用防水结构密封安装在待沉管节上；
基于管节坐标系确定合作靶标安装点和摄影测量系统安装点的管节坐标，换算出合作靶标上所有测量点位的管节坐标系坐标，基于施工坐标系确定合作靶标安装点沉放后的实际坐标和摄影测量系统安装点的理论坐标，并换算出合作靶标上所有测量点位的施工坐标系坐标；
通过所述摄影测量系统测量所述合作靶标，计算摄影测量系统在施工坐标系的坐标，通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，实时计算摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算摄影测量系统安装点实测坐标与理论坐标的位置偏差，和测量点连线方向与理论方向的偏差，以指导沉管对接；
在管节预制场地利用控制网建立管节坐标系；所述摄影测量系统包括测量相机、距离传感器和辅助光源；所述测量相机由外部触发进行测量工作，所述距离传感器控制伸缩杆运动，以调节摄影测量系统与合作靶标前后方向的关系，所述辅助光源为摄影测量系统提供照明；所述通过拉线测量摄影测量系统的平移和旋转参数，具体包括：通过三线拉线位移测量设备测量摄影测量系统的平移和旋转参数；其中，所述三线拉线位移测量设备由三个拉线位移传感器和一个测量板组成；所述通过三线拉线位移测量设备测量摄影测量系统的平移和旋转参数，具体包括：拉线在摄影测量系统上，拉线位移传感器在摄影测量系统上，拉线由一个出线口出线，随摄影测量系统运动，三个拉线从一个出线口出线，测量板固定保持不动，三个拉线与测量板固定测量点位连接，测量点位在管节坐标系的坐标利用预制场控制网测定，通过测量三个长度，结合三个测量点位的已知坐标计算摄影测量系统的平移和旋转参数；所述摄影测量系统安装在在管节对接端面顶部，所述摄影测量系统数量为两套及以上；测量得到多个摄影测量系统安装点在施工坐标系的坐标，计算测量坐标与理论坐标间的关系再计算已沉和待沉两管节关系，以判断管节对接状态。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115371639B (zh) * 2022-08-11 2023-04-18 深圳大学 一种水下摄影测量沉管管节对接测量方法
CN115248949B (zh) * 2022-09-22 2023-02-03 中交第一航务工程局有限公司 一种端钢壳线性评估方法及系统
CN115574855B (zh) * 2022-09-29 2023-05-12 深圳大学 一种沉管管节对接状态水下作业机器人检测方法
CN116336981B (zh) * 2023-01-29 2024-01-16 深圳大学 沉管管节水下粗定位方法及系统
CN116147537B (zh) * 2023-02-01 2023-08-29 深圳大学 一种沉管管节水下激光对准方法和装置
WO2024017408A1 (zh) * 2023-07-20 2024-01-25 中交第一航务工程局有限公司 沉管隧道最终接头水下安装定位系统及定位方法
CN116592768B (zh) * 2023-07-20 2023-09-19 中交第一航务工程局有限公司 沉管隧道最终接头水下安装定位系统及定位方法
CN117452413B (zh) * 2023-12-22 2024-03-26 深圳大学 一种沉管隧道管节安装声呐定位方法及系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5557163B2 (ja) * 2011-03-09 2014-07-23 株式会社本間組 水中構造物の据付装置
CN204676554U (zh) * 2015-04-17 2015-09-30 武汉理工大学 一种沉管水下施工定位系统
CN112000069A (zh) * 2020-07-24 2020-11-27 中交第一航务工程局有限公司 外海沉管浮运安装集成测控系统及其测控方法
CN113700017B (zh) * 2021-08-31 2023-02-03 中交第四航务工程局有限公司 水下拉绳定位方法及用于沉管水下安装的测量定位方法

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