[发明专利]一种基于无人机机载激光雷达的桥梁贯通测量方法

说明书

本发明公开了一种基于无人机机载激光雷达的桥梁贯通测量方法，采用搭载于无人机上的高精度激光雷达进行点云数据采集，点云数据再经过预处理、POS数据解算，完成对点云数据的整合，然后引入地面基准，将点云数据和地面控制点进行联合平差，得到高精度的点云数据，再进行点云的识别与墩帽的模型创建，墩帽的模型生成后，根据模型计算出墩顶中心和垫石中心的坐标，并与桥墩的设计墩顶中心坐标和设计垫石中心坐标进行差值比较，生成桥梁贯通测量成果。本发明采用搭载于无人机上的机载激光雷达进行桥梁贯通测量，测量速度快，测量效率高，而且不存在攀爬桥墩的安全风险，且点云数据通过预处理和联合平差的准确计算，点云成果数据质量更可靠。

技术领域

本发明涉及桥梁工程建设施工领域，具体是一种基于无人机机载激光雷达的桥梁贯通测量方法。

背景技术

在高速公路、铁路施工中，普遍采用墩身现场浇筑，梁片预制架设的方法，当桥梁的墩身和垫石都施工完成后，需要进行桥梁整体的贯通测量，如：联测全桥所有墩顶标高，精确测定墩中心的里程，复核顶帽位置与桥轴线间的偏差，前后相邻墩间的跨距及与设计值比较。通过贯通测量对桥梁每跨检查进行逐一排查，确保每个桥墩垫石的平面位置和高程的准确性，保证预制梁的顺利吊装；

在常规的测量方法中，往往是采用全站仪和水准仪进行贯通测量，使用精密全站仪做平面点位测量和三角高程测量，使用水准仪进行墩顶标高联测，测量任务繁重。而且，常常需要人员在墩帽顶面测量，受墩帽作页面狭窄的影响，往往测量的效率不高，而且还需要吊车配合上下桥墩，整个环节高空作业安全风险高。

在当前人力资源紧张，桥梁普遍较多的情况下，施工过程中的测量控制检查和架梁前的贯通测量都需要耗费大量的人力和精力，特别是在大型路桥施工企业中，由于这几年规模不断的扩张，常常存在基础的测量工作不受控的情况，主要体现在，扩张后，项目人员配置不齐，项目技术人员水平参差不齐，很多人员对测量不熟练，很多项目省去了贯通测量这一重要检查手段，往往就是这样才造成了架梁中工期延误，架梁技术事故的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于无人机机载激光雷达的桥梁贯通测量方法，解决目前贯通测量效率低下、人力耗费多、劳动强度大、安全风险高的问题。

本发明的技术方案为：

一种基于无人机机载激光雷达的桥梁贯通测量方法，具体包括有以下步骤：

(1)、在飞行区间内，地面一定间距布设地面控制点，地面控制点呈均匀分布，地面控制点为点云数据采集精度校正和检查的重要保障手段；在飞行前，在地面控制点上架设标靶球，确保无人机在激光测量时，将所有标靶球扫描进去，标靶球中心的坐标即为地面控制点的坐标；

(2)、地面控制站启动无人机并控制无人机进行飞行，飞行的同时无人机上搭载的高精度激光雷达进行点云数据采集；其中，无人机的飞行高度高于飞行段桥梁设计标高的平均高程面；

(3)、点云数据经过预处理，通过POS数据解算，完成对点云数据的整合；

(4)、引入地面基准，将点云数据和地面控制点进行联合平差，得到高精度的点云数据；

(5)、点云的识别与模型创建：将桥墩中心坐标、中心高程和切线方位角导入，并将墩帽和垫石轮廓导入，对应将墩帽放置到桥墩中心坐标和中心高程处，并使得桥墩平面位置与切线方位角一致，设定一个外放值，整个桥墩轮廓向外延伸一个外放值形成桥墩范围，将桥墩范围外的点云数据删除，然后在各个桥墩顶面中心位置，设置一定的墩帽高度，将墩帽高度以下的点云数据删除，剩余点云数据即为墩帽和垫石的点云数据，对剩余点云数据进行拟合，生成墩帽的模型；

(6)、墩帽的模型生成后，根据模型计算出墩顶中心和垫石中心的坐标，并与桥墩的设计墩顶中心坐标和设计垫石中心坐标进行差值比较，生成桥梁贯通测量成果。