CN115186333A - 基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法及系统，该方法包括：获取桥梁转体前转体段初始定位点坐标、对齐段定位点坐标、转体段初始点云坐标和对齐段点云坐标；提取转体段初始外缘点、初始外缘拟合函数、对齐段外缘点、外缘拟合函数、转体段初始端点坐标与转体段初始端点切线函数以及对齐段端点坐标与对齐段端点切线函数，计算桥梁转体目标和桥梁高程偏差值；获取桥梁转体后三维激光扫描的转体段点云坐标和转体段定位点坐标；提取出外缘拟合函数、转体段端点坐标与转体段端点切线函数；计算桥梁当前转体目标与当前平转角速度和桥梁当前高程偏差值；判断是否结束转体。本发明实现了智能化快速分析转体桥梁结构信息。

Description

基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法及 系统

技术领域

本发明涉及桥梁工程专业转体施工领域，尤其涉及一种基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法及系统。

背景技术

桥梁转体施工是指在非设计轴线位置实现桥梁结构制作成形，再将结构转体就位的一种施工技术，有利于避免通航长期中断以及现有桥梁的交通与新建桥梁的施工相互影响，对加快施工进度和缩减桥梁工程建设有积极作用。其中，水平转体法可用于连续梁桥、T型刚构桥和斜拉桥的转体施工，在我国桥梁转体工程中应用最多。

转体位置监测是监测转体过程中桥梁变位情况的一项工程措施，有助于施工人员及时了解梁体的位置信息以及转体情况，其测量精度对转体就位的准确度有直接影响。其中，桥梁转体角度和高程偏差值是判断转体过程是否需要做出调整的重要参考指标，通常采用全站仪极坐标法和视准线法对转体桥梁的位置信息进行分析计算，操作过程中需要多人相互配合，自动化程度较低且过程较为繁琐。

桥梁转体角度是指一定时间内桥梁以逆时针方向旋转的角度。在桥梁转体过程中，可根据测点处转体线速度计算桥梁平转角速度，并分析当前桥梁方位角与转体目标的差距。

高程偏差值是指转体桥梁悬臂端横截面的控制点实测高程与设计高程的差值，可用于评价桥梁的顺桥向倾斜程度和判断桥梁的整体平衡性。在转体工程中，采用全站仪对提前设置的测点进行定时观测，从而获得位置坐标信息。

三维激光扫描法的工作原理：单色性、相干性、方向性是激光的基本特性。三维激光扫描仪根据脉冲激光测距原理，通过脉冲激光对物体进行扫描，最终将待测物的三维形态以及坐标以点云形式进行存储。该方法通过分析结构转动前后的点云数据来得出结构当前转动情况，可实现快速获得高精度结构位置信息，测量过程中无需读数人员现场反复操作，有利于提升操作效率从而缩短桥梁转体调整时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中采集过程复杂且速度较慢的缺陷，提供一种基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法及系统，用于计算平转法转体施工桥梁的转体角度和高程偏差值，从而获取转体施工状态下桥梁的转体情况和精确分析桥梁转体目标的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法，所述方法包括以下步骤：

101、获取桥梁转体前转体段初始定位点坐标、对齐段定位点坐标、转体段初始点云坐标和对齐段点云坐标；

102、根据所述转体段初始点云坐标提取出转体段初始外缘点；

103、根据所述转体段初始外缘点坐标提取出四条转体段初始外缘拟合函数；

104、根据所述对齐段点云坐标提取出对齐段外缘点；

105、根据所述对齐段外缘点坐标提取出四条对齐段外缘拟合函数；

106、根据所述转体段初始外缘拟合函数与所述转体段初始定位点坐标提取出转体段初始端点坐标与转体段初始端点切线函数；

107、根据所述对齐段外缘拟合函数与所述对齐段定位点坐标提取出对齐段端点坐标与对齐段端点切线函数；

108、根据所述转体段初始端点切线函数与所述对齐段端点切线函数计算桥梁转体目标；

109、根据所述转体段初始端点坐标与所述对齐段端点坐标计算桥梁高程偏差值；

110、获取桥梁转体后三维激光扫描的转体段点云坐标和转体段定位点坐标；

111、根据所述转体段点云坐标提取转体段外缘点；

112、根据所述转体段外缘点坐标提取出四条转体段外缘拟合函数；

113、根据所述转体段外缘拟合函数与所述转体段定位点坐标提取出转体段端点坐标与转体段端点切线函数；

114、根据所述转体段端点切线函数与所述对齐段端点切线函数计算桥梁当前转体目标与当前平转角速度；

115、根据所述转体段端点坐标与所述对齐段端点坐标计算桥梁当前高程偏差值；

116、根据所述桥梁当前转体目标与所述当前高程偏差值判断是否结束转体。

进一步地，本发明的所述转体段初始外缘点的选取方程组为：

其中，(x_1,i,y_1,i,j,z_1,i,j)表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上各点的坐标，Δx₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上y方向中值，h_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上z方向中值，G_1,i(z,f(y))表示所述转体段x＝x_1,i截面误差和函数，f_1,i(y)表示所述转体段x＝x_1,i截面拟合函数，A_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上左上角边缘点，B_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上右上角边缘点，C_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上左下角边缘点，D_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上右下角边缘点，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，m_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上点的数量；

所述转体段初始外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_1,i,t,y_1,i,t)表示所述转体段初始外缘点的xOy平面坐标，W_1,t(y,w(x))表示所述转体段初始外缘误差和函数，w_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_1,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

进一步地，本发明的所述对齐段外缘点的选取方程组为：

其中，(x_2,i,y_2,i,j,z_2,i,j)表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上各点的坐标，Δx₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上y方向中值，h_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上z方向中值，G_2,i(z,f(y))表示所述对齐段x＝x_2,i截面误差和函数，f_2,i(y)表示所述对齐段x＝x_2,i截面拟合函数，A_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上左上角边缘点，B_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上右上角边缘点，C_2,i表示所述转体段初始点云x＝x_2,i截面上左下角边缘点，D_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上右下角边缘点，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，m_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上点的数量；

所述对齐段外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_2,i,t,y_2,i,t)表示所述对齐段外缘点的xOy平面坐标，W_2,t(y,w(x))表示所述对齐段外缘误差和函数，w_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述对齐段边缘点在x＝x_2,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

进一步地，本发明的所述转体段初始端点坐标和转体段初始端点切线函数的方程组为：

其中，O_1,0表示所述转体段初始定位点，(x_1,0,y_1,0,z_1,0)表示所述转体段初始定位点坐标，(x_1,0,t,y_1,0,t,z_1,0,t)表示所述转体段初始端点坐标，d_1,t(x)表示所述转体段初始端点切线函数，w'_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_1,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下；

所述对齐段端点坐标和对齐段端点切线函数的方程组为：

其中，O_2,0表示所述对齐段定位点，(x_2,0,y_2,0,z_2,0)表示所述对齐段定位点坐标，(x_2,0,t,y_2,0,t,z_2,0,t)表示所述对齐段端点坐标，d_2,t(x)表示所述对齐段端点切线函数，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述对齐段边缘点在x＝x_2,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

进一步地，本发明的所述桥梁转体目标的计算公式为：

其中，θ_0,t表示所述桥梁边缘转体目标，w'_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，x_2,0,t表示所述对齐段端点x方向坐标，x_1,0,t表示所述转体段初始端点x方向坐标，

表示所述桥梁平均转体目标，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下；

所述桥梁高程偏差值的计算公式为：

其中，Δh_0,t表示所述桥梁高程偏差值，z_2,0,t表示所述对齐段端点z方向坐标，z_1,0,t表示所述转体段初始端点z方向坐标，

表示所述桥梁平均高程偏差值，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

进一步地，本发明的所述转体段外缘点的选取方程组为：

其中，(x_3,i,y_3,i,j,z_3,i,j)表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上各点的坐标，Δx₃表示所述对齐段点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上y方向中值，h_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上z方向中值，G_3,i(z,f(y))表示所述对齐段x＝x_3,i截面误差和函数，f_3,i(y)表示所述对齐段x＝x_3,i截面拟合函数，A_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上左上角边缘点，B_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上右上角边缘点，C_3,i表示所述转体段初始点云x＝x_3,i截面上左下角边缘点，D_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上右下角边缘点，n₃表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，m_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上点的数量；

所述转体段外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_3,i,t,y_3,i,t)表示所述转体段外缘点的xOy平面坐标，W_3,t(y,w(x))表示所述转体段外缘误差和函数，w_3,t(x)表示所述转体段外缘拟合函数，n₃表示所述转体段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段边缘点在x＝x_3,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

进一步地，本发明的所述转体段端点坐标和转体段端点切线函数的方程组为：

其中，O_3,0表示所述转体段定位点，(x_3,0,y_3,0,z_3,0)表示所述转体段定位点坐标，(x_3,0,t,y_3,0,t,z_3,0,t)表示所述转体段端点坐标，d_3,t(x)表示所述转体段端点切线函数，w'_3,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，n₃表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_3,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下；

所述桥梁当前转体目标和当前平转角速度的计算公式为：

其中，θ_1,t表示所述桥梁当前边缘转体目标，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，w'_3,t(x)表示所述转体段外缘拟合函数的一阶导数，x_2,0,t表示所述对齐段端点x方向坐标，x_3,0,t表示所述转体段端点x方向坐标，θ₁表示所述桥梁当前转体目标，ω₁表示所述当前平转角速度，Δs表示所述转体段进行转体所花费的时间，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

进一步地，本发明的所述桥梁当前高程偏差值的计算公式为：

其中，Δh_1,t表示所述桥梁当前边缘高程偏差值，z_2,0,t表示所述对齐段端点z方向坐标，z_3,0,t表示所述转体段端点z方向坐标，

表示所述桥梁当前高程偏差值，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下；

所述结束转体的方程组为：

其中，

表示所述桥梁当前转体目标，

表示所述桥梁当前高程偏差值，θ_min表示所述桥梁转体目标允许误差，h_min表示所述桥梁高程允许误差。

本发明提供一种基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算系统，该系统包括：三维激光扫描仪、转体坐标参考板、定位点标记器、数据处理器；其中：

所述三维激光扫描仪设置在桥梁转体段和桥梁对齐段外部视线无阻碍物的预定位置处，所述转体坐标参考板设置在桥梁转体段和桥梁对齐段外部可扫描的已知空间坐标处，所述定位点标记器设置在转体段合龙截面处和对齐段合龙截面处，所述数据处理器设置在可进行数据传输的转体施工信号控制处；

三维激光扫描仪用于扫描所述转体段初始定位点坐标、所述对齐段定位点坐标、所诉转体段初始点云坐标、所述对齐段点云坐标、所述转体段点云坐标和所述转体段定位点坐标；

所述转体坐标参考板用于提供参考坐标；

所述定位点标记器用于标记所述转体段初始定位点、所述对齐段定位点和所述转体段定位点。

进一步地，本发明的所述数据处理器用于根据所述转体段初始点云坐标提取出转体段初始外缘点；根据所述转体段初始外缘点坐标提取出四条转体段初始外缘拟合函数；根据所述对齐段点云坐标提取出对齐段外缘点；根据所述对齐段外缘点坐标提取出四条对齐段外缘拟合函数；根据所述转体段初始外缘拟合函数和转体段初始定位点坐标提取出转体段初始端点坐标和转体段初始端点切线函数；根据所述对齐段外缘拟合函数和对齐段定位点坐标提取出对齐段端点坐标和对齐段端点切线函数；根据所述转体段初始端点切线函数和对齐段端点切线函数计算桥梁转体目标；根据所述转体段初始端点坐标和对齐段端点坐标计算桥梁高程偏差值；根据所述转体段点云坐标提取出转体段外缘点；根据所述转体段外缘点坐标提取出四条转体段外缘拟合函数；根据所述转体段外缘拟合函数和转体段定位点坐标提取出转体段端点坐标和转体段端点切线函数；根据所述转体段端点切线函数和对齐段端点切线函数计算桥梁当前转体目标和当前平转角速度；根据所述转体段端点坐标和对齐段端点坐标计算桥梁当前高程偏差值；根据所述桥梁当前转体目标和当前高程偏差值判断是否结束转体。

本发明产生的有益效果是：本发明的基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法及系统，可用于计算平转法转体施工桥梁的转体角度和高程偏差值，从而获取转体施工状态下桥梁的转体情况和精确分析桥梁转体目标的方法，在实现智能化快速分析转体桥梁结构信息的同时为后续转体施工工作提供了可靠依据。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例中基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法流程图；

图2为本发明实施例中基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法原理图；

其中，1、三维扫描仪，2、桥梁转体段，3、桥梁对齐段4、转体坐标参考板，5、定位标记器，6、数据处理器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例中基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法流程图，如图1所示，所述基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法包括：

步骤101：获取桥梁转体前转体段初始定位点坐标、对齐段定位点坐标、转体段初始点云坐标和对齐段点云坐标；

步骤102：根据所述转体段初始点云坐标提取出转体段初始外缘点；

在本实施例中，所述转体段初始外缘点的选取方程组为：

其中，(x_1,i,y_1,i,j,z_1,i,j)表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上各点的坐标，Δx₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上y方向中值，h_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上z方向中值，G_1,i(z,f(y))表示所述转体段x＝x_1,i截面误差和函数，f_1,i(y)表示所述转体段x＝x_1,i截面拟合函数，A_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上左上角边缘点，B_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上右上角边缘点，C_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上左下角边缘点，D_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上右下角边缘点，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，m_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上点的数量。

步骤103：根据所述转体段初始外缘点坐标提取出四条转体段初始外缘拟合函数；

在本实施例中，所述转体段初始外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_1,i,t,y_1,i,t)表示所述转体段初始外缘点的xOy平面坐标，W_1,t(y,w(x))表示所述转体段初始外缘误差和函数，w_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_1,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤104：根据所述对齐段点云坐标提取出对齐段外缘点；

在本实施例中，所述对齐段外缘点的选取方程组为：

其中，(x_2,i,y_2,i,j,z_2,i,j)表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上各点的坐标，Δx₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上y方向中值，h_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上z方向中值，G_2,i(z,f(y))表示所述对齐段x＝x_2,i截面误差和函数，f_2,i(y)表示所述对齐段x＝x_2,i截面拟合函数，A_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上左上角边缘点，B_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上右上角边缘点，C_2,i表示所述转体段初始点云x＝x_2,i截面上左下角边缘点，D_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上右下角边缘点，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，m_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上点的数量。

步骤105：根据所述对齐段外缘点坐标提取出四条对齐段外缘拟合函数；

在本实施例中，所述对齐段外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_2,i,t,y_2,i,t)表示所述对齐段外缘点的xOy平面坐标，W_2,t(y,w(x))表示所述对齐段外缘误差和函数，w_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述对齐段边缘点在x＝x_2,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤106：根据所述转体段初始外缘拟合函数与所述转体段初始定位点坐标提取出转体段初始端点坐标与转体段初始端点切线函数；

在本实施例中，所述转体段初始端点坐标与所述转体段初始端点切线函数为：

其中，O_1,0表示所述转体段初始定位点，(x_1,0,y_1,0,z_1,0)表示所述转体段初始定位点坐标，(x_1,0,t,y_1,0,t,z_1,0,t)表示所述转体段初始端点坐标，d_1,t(x)表示所述转体段初始端点切线函数，w'_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_1,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤107：根据所述对齐段外缘拟合函数与所述对齐段定位点坐标提取出对齐段端点坐标与对齐段端点切线函数；

在本实施例中，所述对齐段端点坐标与所述对齐段端点切线函数的方程组为：

其中，O_2,0表示所述对齐段定位点，(x_2,0,y_2,0,z_2,0)表示所述对齐段定位点坐标，(x_2,0,t,y_2,0,t,z_2,0,t)表示所述对齐段端点坐标，d_2,t(x)表示所述对齐段端点切线函数，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述对齐段边缘点在x＝x_2,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤108：根据所述转体段初始端点切线函数与所述对齐段端点切线函数计算桥梁转体目标；

在本实施例中，所述桥梁转体目标的计算公式为：

其中，θ_0,t表示所述桥梁边缘转体目标，w'_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，x_2,0,t表示所述对齐段端点x方向坐标，x_1,0,t表示所述转体段初始端点x方向坐标，

表示所述桥梁平均转体目标，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤109：根据所述转体段初始端点坐标与所述对齐段端点坐标计算桥梁高程偏差值；

在本实施例中，所述桥梁高程偏差值的计算公式为：

其中，Δh_0,t表示所述桥梁高程偏差值，z_2,0,t表示所述对齐段端点z方向坐标，z_1,0,t表示所述转体段初始端点z方向坐标，

表示所述桥梁平均高程偏差值，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤110：获取桥梁转体后三维激光扫描的转体段点云坐标和转体段定位点坐标；

步骤111：根据所述转体段点云坐标提取出转体段外缘点；

在本实施例中，所述转体段外缘点的选取方程组为：

其中，(x_3,i,y_3,i,j,z_3,i,j)表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上各点的坐标，Δx₃表示所述对齐段点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上y方向中值，h_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上z方向中值，G_3,i(z,f(y))表示所述对齐段x＝x_3,i截面误差和函数，f_3,i(y)表示所述对齐段x＝x_3,i截面拟合函数，A_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上左上角边缘点，B_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上右上角边缘点，C_3,i表示所述转体段初始点云x＝x_3,i截面上左下角边缘点，D_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上右下角边缘点，n₃表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，m_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上点的数量。

步骤112：根据所述转体段外缘点坐标提取出四条转体段外缘拟合函数；

在本实施例中，所述转体段外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_3,i,t,y_3,i,t)表示所述转体段外缘点的xOy平面坐标，W_3,t(y,w(x))表示所述转体段外缘误差和函数，w_3,t(x)表示所述转体段外缘拟合函数，n₃表示所述转体段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段边缘点在x＝x_3,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤113：根据所述转体段外缘拟合函数与所述转体段定位点坐标提取出转体段端点坐标与转体段端点切线函数；

在本实施例中，所述转体段端点坐标与所述转体段端点切线函数的方程组为：

其中，O_3,0表示所述转体段定位点，(x_3,0,y_3,0,z_3,0)表示所述转体段定位点坐标，(x_3,0,t,y_3,0,t,z_3,0,t)表示所述转体段端点坐标，d_3,t(x)表示所述转体段端点切线函数，w'_3,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，n₃表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_3,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤114：根据所述转体段端点切线函数与所述对齐段端点切线函数计算桥梁当前转体目标与当前平转角速度；

在本实施例中，所述桥梁当前转体目标与所述当前平转角速度的计算公式为：

其中，θ_1,t表示所述桥梁当前边缘转体目标，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，w'_3,t(x)表示所述转体段外缘拟合函数的一阶导数，x_2,0,t表示所述对齐段端点x方向坐标，x_3,0,t表示所述转体段端点x方向坐标，

表示所述桥梁当前转体目标，ω₁表示所述当前平转角速度，Δs表示所述转体段进行转体所花费的时间，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤115：根据所述转体段端点坐标与所述对齐段端点坐标计算桥梁当前高程偏差值；

在本实施例中，所述桥梁当前高程偏差值的计算公式为：

其中，Δh_1,t表示所述桥梁当前边缘高程偏差值，z_2,0,t表示所述对齐段端点z方向坐标，z_3,0,t表示所述转体段端点z方向坐标，

表示所述桥梁当前高程偏差值，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

步骤116：根据所述桥梁当前转体目标与所述当前高程偏差值判断是否结束转体；

在本实施例中，所述结束转体的方程组为：

其中，

表示所述桥梁当前转体目标，

表示所述桥梁当前高程偏差值，θ_min表示所述桥梁转体目标允许误差，h_min表示所述桥梁高程允许误差。

图2为本发明实施例中基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法原理图，如图2所示，所述基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算系统包括：1、三维扫描仪，2、桥梁转体段，3、桥梁对齐段4、转体坐标参考板，5、定位标记器，6、数据处理器。

三维激光扫描仪1、桥梁转体段2、桥梁对齐段3、转体坐标参考板4、定位标记器5、数据处理器6、：三维激光扫描仪1设置在桥梁转体段2和桥梁对齐段3外部视线无阻碍物的预定位置处，转体坐标参考板4设置在桥梁转体段2和桥梁对齐段3外部可被三维激光扫描仪1扫描到的已知空间坐标处，定位标记器5设置在桥梁转体段2合龙截面处和桥梁对齐段3合龙截面处，数据处理6设置在可进行数据传输的转体施工信号控制处。

所述三维激光扫描仪用于扫描所述三维激光扫描仪用于扫描所述转体段初始定位点坐标、所述对齐段定位点坐标、所诉转体段初始点云坐标、所述对齐段点云坐标、所述转体段点云坐标和所述转体段定位点坐标；

所述转体坐标参考板用于提供参考坐标；

所述定位点标记器用于标记所述转体段初始定位点、所述对齐段定位点和所述转体段定位点；

所述数据处理器用于根据所述转体段初始点云坐标提取出转体段初始外缘点；根据所述转体段初始外缘点坐标提取出四条转体段初始外缘拟合函数；根据所述对齐段点云坐标提取出对齐段外缘点；根据所述对齐段外缘点坐标提取出四条对齐段外缘拟合函数；根据所述转体段初始外缘拟合函数与所述转体段初始定位点坐标提取出转体段初始端点坐标与转体段初始端点切线函数；根据所述对齐段外缘拟合函数与所述对齐段定位点坐标提取出对齐段端点坐标与对齐段端点切线函数；根据所述转体段初始端点切线函数与所述对齐段端点切线函数计算桥梁转体目标；根据所述转体段初始端点坐标与所述对齐段端点坐标计算桥梁高程偏差值；根据所述转体段点云坐标提取出转体段外缘点；根据所述转体段外缘点坐标提取出四条转体段外缘拟合函数；根据所述转体段外缘拟合函数与所述转体段定位点坐标提取出转体段端点坐标与转体段端点切线函数；根据所述转体段端点切线函数与所述对齐段端点切线函数计算桥梁当前转体目标与当前平转角速度；根据所述转体段端点坐标与所述对齐段端点坐标计算桥梁当前高程偏差值；根据所述桥梁当前转体目标与所述当前高程偏差值判断是否结束转体。

在本实施例中，所述转体段初始外缘点的选取方程组为：

其中，(x_1,i,y_1,i,j,z_1,i,j)表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上各点的坐标，Δx₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上y方向中值，h_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上z方向中值，G_1,i(z,f(y))表示所述转体段x＝x_1,i截面误差和函数，f_1,i(y)表示所述转体段x＝x_1,i截面拟合函数，A_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上左上角边缘点，B_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上右上角边缘点，C_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上左下角边缘点，D_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上右下角边缘点，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，m_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上点的数量。

在本实施例中，所述转体段初始外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_1,i,t,y_1,i,t)表示所述转体段初始外缘点的xOy平面坐标，W_1,t(y,w(x))表示所述转体段初始外缘误差和函数，w_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_1,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述对齐段外缘点的选取方程组为：

其中，(x_2,i,y_2,i,j,z_2,i,j)表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上各点的坐标，Δx₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上y方向中值，h_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上z方向中值，G_2,i(z,f(y))表示所述对齐段x＝x_2,i截面误差和函数，f_2,i(y)表示所述对齐段x＝x_2,i截面拟合函数，A_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上左上角边缘点，B_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上右上角边缘点，C_2,i表示所述转体段初始点云x＝x_2,i截面上左下角边缘点，D_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上右下角边缘点，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，m_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上点的数量。

在本实施例中，所述对齐段外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_2,i,t,y_2,i,t)表示所述对齐段外缘点的xOy平面坐标，W_2,t(y,w(x))表示所述对齐段外缘误差和函数，w_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述对齐段边缘点在x＝x_2,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述转体段初始端点坐标与所述转体段初始端点切线函数的方程组为：

其中，O_1,0表示所述转体段初始定位点，(x_1,0,y_1,0,z_1,0)表示所述转体段初始定位点坐标，(x_1,0,t,y_1,0,t,z_1,0,t)表示所述转体段初始端点坐标，d_1,t(x)表示所述转体段初始端点切线函数，w'_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_1,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述对齐段端点坐标与所述对齐段端点切线函数的方程组为：

其中，O_2,0表示所述对齐段定位点，(x_2,0,y_2,0,z_2,0)表示所述对齐段定位点坐标，(x_2,0,t,y_2,0,t,z_2,0,t)表示所述对齐段端点坐标，d_2,t(x)表示所述对齐段端点切线函数，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述对齐段边缘点在x＝x_2,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述桥梁转体目标的计算公式为：

其中，θ_0,t表示所述桥梁边缘转体目标，w'_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，x_2,0,t表示所述对齐段端点x方向坐标，x_1,0,t表示所述转体段初始端点x方向坐标，

表示所述桥梁平均转体目标，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述桥梁高程偏差值的计算公式为：

其中，Δh_0,t表示所述桥梁高程偏差值，z_2,0,t表示所述对齐段端点z方向坐标，z_1,0,t表示所述转体段初始端点z方向坐标，

表示所述桥梁平均高程偏差值，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述转体段外缘点的选取方程组为：

其中，(x_3,i,y_3,i,j,z_3,i,j)表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上各点的坐标，Δx₃表示所述对齐段点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上y方向中值，h_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上z方向中值，G_3,i(z,f(y))表示所述对齐段x＝x_3,i截面误差和函数，f_3,i(y)表示所述对齐段x＝x_3,i截面拟合函数，A_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上左上角边缘点，B_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上右上角边缘点，C_3,i表示所述转体段初始点云x＝x_3,i截面上左下角边缘点，D_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上右下角边缘点，n₃表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，m_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上点的数量。

在本实施例中，所述转体段外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_3,i,t,y_3,i,t)表示所述转体段外缘点的xOy平面坐标，W_3,t(y,w(x))表示所述转体段外缘误差和函数，w_3,t(x)表示所述转体段外缘拟合函数，n₃表示所述转体段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段边缘点在x＝x_3,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述转体段端点坐标与所述转体段端点切线函数的方程组为：

其中，O_3,0表示所述转体段定位点，(x_3,0,y_3,0,z_3,0)表示所述转体段定位点坐标，(x_3,0,t,y_3,0,t,z_3,0,t)表示所述转体段端点坐标，d_3,t(x)表示所述转体段端点切线函数，w'_3,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，n₃表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_3,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述桥梁当前转体目标与所述当前平转角速度的计算公式为：

其中，θ_1,t表示所述桥梁当前边缘转体目标，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，w'_3,t(x)表示所述转体段外缘拟合函数的一阶导数，x_2,0,t表示所述对齐段端点x方向坐标，x_3,0,t表示所述转体段端点x方向坐标，

表示所述桥梁当前转体目标，ω₁表示所述当前平转角速度，Δs表示所述转体段进行转体所花费的时间，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述桥梁当前高程偏差值的计算公式为：

其中，Δh_1,t表示所述桥梁当前边缘高程偏差值，z_2,0,t表示所述对齐段端点z方向坐标，z_3,0,t表示所述转体段端点z方向坐标，

表示所述桥梁当前高程偏差值，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

在本实施例中，所述结束转体的方程组为：

其中，

表示所述桥梁当前转体目标，

表示所述桥梁当前高程偏差值，θ_min表示所述桥梁转体目标允许误差，h_min表示所述桥梁高程允许误差。

显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无须也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

101、获取桥梁转体前转体段初始定位点坐标、对齐段定位点坐标、转体段初始点云坐标和对齐段点云坐标；

102、根据所述转体段初始点云坐标提取出转体段初始外缘点；

103、根据所述转体段初始外缘点坐标提取出四条转体段初始外缘拟合函数；

104、根据所述对齐段点云坐标提取出对齐段外缘点；

105、根据所述对齐段外缘点坐标提取出四条对齐段外缘拟合函数；

106、根据所述转体段初始外缘拟合函数与所述转体段初始定位点坐标提取出转体段初始端点坐标与转体段初始端点切线函数；

107、根据所述对齐段外缘拟合函数与所述对齐段定位点坐标提取出对齐段端点坐标与对齐段端点切线函数；

108、根据所述转体段初始端点切线函数与所述对齐段端点切线函数计算桥梁转体目标；

109、根据所述转体段初始端点坐标与所述对齐段端点坐标计算桥梁高程偏差值；

110、获取桥梁转体后三维激光扫描的转体段点云坐标和转体段定位点坐标；

111、根据所述转体段点云坐标提取转体段外缘点；

112、根据所述转体段外缘点坐标提取出四条转体段外缘拟合函数；

113、根据所述转体段外缘拟合函数与所述转体段定位点坐标提取出转体段端点坐标与转体段端点切线函数；

114、根据所述转体段端点切线函数与所述对齐段端点切线函数计算桥梁当前转体目标与当前平转角速度；

115、根据所述转体段端点坐标与所述对齐段端点坐标计算桥梁当前高程偏差值；

116、根据所述桥梁当前转体目标与所述当前高程偏差值判断是否结束转体。

2.根据权利要求1所述的基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法，其特征在于，所述转体段初始外缘点的选取方程组为：

其中，(x_1,i,y_1,i,j,z_1,i,j)表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上各点的坐标，Δx₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上y方向中值，h_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上z方向中值，G_1,i(z,f(y))表示所述转体段x＝x_1,i截面误差和函数，f_1,i(y)表示所述转体段x＝x_1,i截面拟合函数，A_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上左上角边缘点，B_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上右上角边缘点，C_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上左下角边缘点，D_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上右下角边缘点，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，m_1,i表示所述转体段初始点云x＝x_1,i截面上点的数量；

所述转体段初始外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_1,i,t,y_1,i,t)表示所述转体段初始外缘点的xOy平面坐标，W_1,t(y,w(x))表示所述转体段初始外缘误差和函数，w_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_1,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

3.根据权利要求1所述的基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法，其特征在于，所述对齐段外缘点的选取方程组为：

其中，(x_2,i,y_2,i,j,z_2,i,j)表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上各点的坐标，Δx₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上y方向中值，h_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上z方向中值，G_2,i(z,f(y))表示所述对齐段x＝x_2,i截面误差和函数，f_2,i(y)表示所述对齐段x＝x_2,i截面拟合函数，A_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上左上角边缘点，B_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上右上角边缘点，C_2,i表示所述转体段初始点云x＝x_2,i截面上左下角边缘点，D_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上右下角边缘点，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，m_2,i表示所述对齐段点云x＝x_2,i截面上点的数量；

所述对齐段外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_2,i,t,y_2,i,t)表示所述对齐段外缘点的xOy平面坐标，W_2,t(y,w(x))表示所述对齐段外缘误差和函数，w_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述对齐段边缘点在x＝x_2,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

4.根据权利要求1所述的基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法，其特征在于，所述转体段初始端点坐标和转体段初始端点切线函数的方程组为：

其中，O_1,0表示所述转体段初始定位点，(x_1,0,y_1,0,z_1,0)表示所述转体段初始定位点坐标，(x_1,0,t,y_1,0,t,z_1,0,t)表示所述转体段初始端点坐标，d_1,t(x)表示所述转体段初始端点切线函数，w'_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，n₁表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_1,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下；

所述对齐段端点坐标和对齐段端点切线函数的方程组为：

其中，O_2,0表示所述对齐段定位点，(x_2,0,y_2,0,z_2,0)表示所述对齐段定位点坐标，(x_2,0,t,y_2,0,t,z_2,0,t)表示所述对齐段端点坐标，d_2,t(x)表示所述对齐段端点切线函数，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，n₂表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述对齐段边缘点在x＝x_2,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

5.根据权利要求1所述的基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法，其特征在于，所述桥梁转体目标的计算公式为：

其中，θ_0,t表示所述桥梁边缘转体目标，w'_1,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，x_2,0,t表示所述对齐段端点x方向坐标，x_1,0,t表示所述转体段初始端点x方向坐标，

表示所述桥梁平均转体目标，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下；

所述桥梁高程偏差值的计算公式为：

其中，Δh_0,t表示所述桥梁高程偏差值，z_2,0,t表示所述对齐段端点z方向坐标，z_1,0,t表示所述转体段初始端点z方向坐标，

表示所述桥梁平均高程偏差值，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

6.根据权利要求1所述的基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法，其特征在于，所述转体段外缘点的选取方程组为：

其中，(x_3,i,y_3,i,j,z_3,i,j)表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上各点的坐标，Δx₃表示所述对齐段点云中x轴方向上截面间的最小距离，l_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上y方向中值，h_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上z方向中值，G_3,i(z,f(y))表示所述对齐段x＝x_3,i截面误差和函数，f_3,i(y)表示所述对齐段x＝x_3,i截面拟合函数，A_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上左上角边缘点，B_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上右上角边缘点，C_3,i表示所述转体段初始点云x＝x_3,i截面上左下角边缘点，D_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上右下角边缘点，n₃表示所述对齐段点云中x轴方向上截面的数量，m_3,i表示所述对齐段点云x＝x_3,i截面上点的数量；

所述转体段外缘拟合函数的拟合方程为：

其中，(x_3,i,t,y_3,i,t)表示所述转体段外缘点的xOy平面坐标，W_3,t(y,w(x))表示所述转体段外缘误差和函数，w_3,t(x)表示所述转体段外缘拟合函数，n₃表示所述转体段点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段边缘点在x＝x_3,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

7.根据权利要求1所述的基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法，其特征在于，所述转体段端点坐标和转体段端点切线函数的方程组为：

其中，O_3,0表示所述转体段定位点，(x_3,0,y_3,0,z_3,0)表示所述转体段定位点坐标，(x_3,0,t,y_3,0,t,z_3,0,t)表示所述转体段端点坐标，d_3,t(x)表示所述转体段端点切线函数，w'_3,t(x)表示所述转体段初始外缘拟合函数的一阶导数，n₃表示所述转体段初始点云中x轴方向上截面的数量，t＝1,2,3,4分别表示所述转体段初始边缘点在x＝x_3,i截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下；

所述桥梁当前转体目标和当前平转角速度的计算公式为：

其中，θ_1,t表示所述桥梁当前边缘转体目标，w'_2,t(x)表示所述对齐段外缘拟合函数的一阶导数，w'_3,t(x)表示所述转体段外缘拟合函数的一阶导数，x_2,0,t表示所述对齐段端点x方向坐标，x_3,0,t表示所述转体段端点x方向坐标，

表示所述桥梁当前转体目标，ω₁表示所述当前平转角速度，Δs表示所述转体段进行转体所花费的时间，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下。

8.根据权利要求1所述的基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算方法，其特征在于，所述桥梁当前高程偏差值的计算公式为：

其中，Δh_1,t表示所述桥梁当前边缘高程偏差值，z_2,0,t表示所述对齐段端点z方向坐标，z_3,0,t表示所述转体段端点z方向坐标，

表示所述桥梁当前高程偏差值，t＝1,2,3,4分别表示所述端点在截面上的位置分别为左上、右上、左下、右下；

所述结束转体的方程组为：

其中，

表示所述桥梁当前转体目标，

表示所述桥梁当前高程偏差值，θ_min表示所述桥梁转体目标允许误差，h_min表示所述桥梁高程允许误差。

9.一种基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算系统，其特征在于，该系统包括：三维激光扫描仪、转体坐标参考板、定位点标记器、数据处理器；其中：

所述三维激光扫描仪设置在桥梁转体段和桥梁对齐段外部视线无阻碍物的预定位置处，所述转体坐标参考板设置在桥梁转体段和桥梁对齐段外部可扫描的已知空间坐标处，所述定位点标记器设置在转体段合龙截面处和对齐段合龙截面处，所述数据处理器设置在可进行数据传输的转体施工信号控制处；

三维激光扫描仪用于扫描所述转体段初始定位点坐标、所述对齐段定位点坐标、所诉转体段初始点云坐标、所述对齐段点云坐标、所述转体段点云坐标和所述转体段定位点坐标；

所述转体坐标参考板用于提供参考坐标；

所述定位点标记器用于标记所述转体段初始定位点、所述对齐段定位点和所述转体段定位点。

10.根据权利要求9所述的基于三维扫描技术的水平转体施工法转体目标的计算系统，其特征在于，所述数据处理器用于根据所述转体段初始点云坐标提取出转体段初始外缘点；根据所述转体段初始外缘点坐标提取出四条转体段初始外缘拟合函数；根据所述对齐段点云坐标提取出对齐段外缘点；根据所述对齐段外缘点坐标提取出四条对齐段外缘拟合函数；根据所述转体段初始外缘拟合函数和转体段初始定位点坐标提取出转体段初始端点坐标和转体段初始端点切线函数；根据所述对齐段外缘拟合函数和对齐段定位点坐标提取出对齐段端点坐标和对齐段端点切线函数；根据所述转体段初始端点切线函数和对齐段端点切线函数计算桥梁转体目标；根据所述转体段初始端点坐标和对齐段端点坐标计算桥梁高程偏差值；根据所述转体段点云坐标提取出转体段外缘点；根据所述转体段外缘点坐标提取出四条转体段外缘拟合函数；根据所述转体段外缘拟合函数和转体段定位点坐标提取出转体段端点坐标和转体段端点切线函数；根据所述转体段端点切线函数和对齐段端点切线函数计算桥梁当前转体目标和当前平转角速度；根据所述转体段端点坐标和对齐段端点坐标计算桥梁当前高程偏差值；根据所述桥梁当前转体目标和当前高程偏差值判断是否结束转体。

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