一种获取水下圆柱形基桩信息的方法、存储介质及终端技术

本发明专利技术公开了一种获取水下圆柱形基桩信息的方法、存储介质及终端，其中，方法包括步骤：采用三维激光扫描仪器对露出水面的圆柱形基桩进行扫描，获取原始点云模型数据；对所述原始点云模型数据进行裁剪，保留圆柱面点云数据；根据所述圆柱面点云数据对圆柱形基桩进行拟合，获取水下圆柱形基桩信息。本发明专利技术提供的方法精确，快速，安全并且可得到难以测量且位于水下圆柱基桩的精确模型，避免浪费大量人力物力，解决了难以测量水下物体的难题，使在已有建筑物周围的新建，扩建或重建等建筑作业可安全顺利进行。

Method, storage medium and terminal for acquiring underwater cylindrical pile information

The invention discloses a method for obtaining information of underwater cylindrical pile foundation, a storage medium and a terminal, wherein the method comprises the steps of scanning the cylindrical pile exposed to the water surface with a three-dimensional laser scanning instrument to obtain the original point cloud model data, cutting the original point cloud model data and preserving the cylindrical surface. Point cloud data; According to the cylindrical point cloud data, the cylindrical pile is fitted to obtain the information of the underwater cylindrical pile. The method provided by the invention is accurate, fast, safe and can obtain a precise model of the pile which is difficult to measure and is located in the underwater cylindrical foundation. It avoids wasting a large amount of manpower and material resources, solves the difficult problem of measuring the underwater objects, and makes the construction work of building, expanding or rebuilding around the existing buildings safely and smoothly.

【技术实现步骤摘要】
一种获取水下圆柱形基桩信息的方法、存储介质及终端
本专利技术涉及基础建设领域，尤其涉及一种获取水下圆柱形基桩信息的方法、存储介质及终端。
技术介绍
随着国家经济的快速增长，对海洋资源的持续开发与合理利用的需求不断上升，同时围绕着海岸地区展开经济与基础设施溅射已成为城市与国家经济发展中的重要一环。基础设施建设的扩建、修缮、重修等工作通常是围绕已有大型建筑区域展开，建筑施工的必然要求使我们不得不对已有建筑进行精准的测绘与建模。通常情况下，近海或近水域地区，老码头，桥梁等都属于常见的需要获得精准测绘的已有建筑物类型。这类建筑物在测绘建模过程中的常见问题大都由水下结构部分不可见，物体结构位置复杂不适于简单的传统测量方法，难以用常用测绘工具进行测量。三维激光测量技术的发展对建筑领域的贡献日益增加，提供了安全快捷准确的测量信息，减少了大量人力物力引起的浪费。三维技术的运用，使传统建筑测量不断升级，并可得到三维可视化的测量结果，这为建筑规划设计，研究计算，场景模拟仿真等工作提供了大量便捷数据，被广泛的用于城市基础建设领域。然而，通过三维激光测量技术只能测得水域附近露出水面部分的建筑基桩点云数据，无法测得埋于水下建筑基桩数据，这给基础设施建设的扩建、修缮、重修等工作带来了较大的阻碍。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种获取水下圆柱形基桩信息的方法、存储介质及终端，旨在解决现有技术无法测得埋于水下建筑基桩数据，这给基础设施建设的扩建、修缮、重修等工作带来了较大阻碍的问题。本专利技术的技术方案如下：一种获取水下圆柱形基桩信息的方法，其中，包括步骤：采用三维激光扫描仪器对露出水面的圆柱形基桩进行扫描，获取原始点云模型数据；对所述原始点云模型数据进行裁剪，保留圆柱面点云数据；根据所述圆柱面点云数据对圆柱形基桩进行拟合，获取水下圆柱形基桩信息。所述的获取水下圆柱形基桩信息的方法，其中，所述水下圆柱形基桩信息包括圆柱形基桩的斜率、水下部分基桩尾端的位置坐标和高程。所述的获取水下圆柱形基桩信息的方法，其中，所述步骤根据所述圆柱面点云数据对圆柱形基桩进行拟合，获取水下圆柱形基桩信息，具体包括：设立圆柱体模型的基本参数，包括基圆圆心(x0,y0,z0)、基圆半径r、圆柱柱面方向矢量(nx,ny,nz)；建立优化函数f(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)＝0，其中，(X，Y，Z)为点云的三维坐标；利用高斯牛顿迭代法进行优化求解，求算函数f对每个参数β{x0，y0，z0，r，nx，ny，nz}的偏导，建立雅可比矩阵：其中，i代表第i个点云，j代表第j个参数；设置初始参数β1，第s+1次迭代结果表示如下：βs+1＝βs+(JTJ)-1JTf(βs)，其中，f(βs)为第s次迭代时优化函数的值。所述的获取水下圆柱形基桩信息的方法，其中，所述优化函数f(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)＝0的具体表达如下所示：f(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)＝R(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)-r，其中，R为根据点坐标和其他六个模型参数计算的圆柱体基圆半径，dx、dy、dz分别为点(X，Y，Z)距离其所在截面圆心的三维坐标距离，计算公式如下：dx＝x0+nxD-X，dy＝y0+nyD-Y，dz＝z0+nzD-Z，其中，D为点(X，Y，Z)所在截面距离基圆界面的距离，计算如下：D＝nx(X-x0)+ny(Y-y0)+nz(Z-z0)。所述的获取水下圆柱形基桩信息的方法，其中，在利用高斯牛顿迭代法进行优化求解时，当迭代次数超过预定次数或|βs+1-βs|的值小于1％βs时，则迭代终止。一种存储介质，其中，存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：采用三维激光扫描仪器对露出水面的圆柱形基桩进行扫描，获取原始点云模型数据；对所述原始点云模型数据进行裁剪，保留圆柱面点云数据；根据所述圆柱面点云数据对圆柱形基桩进行拟合，获取水下圆柱形基桩信息。所述存储介质，其中，存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并具体执行：设立圆柱体模型的基本参数，包括基圆圆心(x0,y0,z0)、基圆半径r、圆柱柱面方向矢量(nx,ny,nz)；建立优化函数f(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)＝0，其中，(X，Y，Z)为点云的三维坐标；利用高斯牛顿迭代法进行优化求解，求算函数f对每个参数β{x0，y0，z0，r，nx，ny，nz}的偏导，建立雅可比矩阵：其中，i代表第i个点云，j代表第j个参数；设置初始参数β1，第s+1次迭代结果表示如下：βs+1＝βs+(JTJ)-1JTf(βs)，其中，f(βs)为第s次迭代时优化函数的值。所述存储介质，其中，存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并具体执行：f(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)＝R(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)-r，其中，R为根据点坐标和其他六个模型参数计算的圆柱体基圆半径，dx、dy、dz分别为点(X，Y，Z)距离其所在截面圆心的三维坐标距离，计算公式如下：dx＝x0+nxD-X，dy＝y0+nyD-Y，dz＝z0+nzD-Z，其中，D为点(X，Y，Z)所在截面距离基圆界面的距离，计算如下：D＝nx(X-x0)+ny(Y-y0)+nz(Z-z0)。所述存储介质，其中，存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并具体执行：在利用高斯牛顿迭代法进行优化求解时，当迭代次数超过预定次数或|βs+1-βs|的值小于1％βs时，则迭代终止。一种获取水下圆柱形基桩信息的终端，其中，包括处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述获取水下圆柱形基桩信息的方法的步骤。有益效果：本专利技术提供的获取水下圆柱形基桩信息的方法，通过采用三维激光测量技术获取圆柱基桩露出水面部分的点云数据，再用对基桩的圆柱形几何特征进行数学拟合，得到圆柱形基桩的斜率以及水下部分基桩尾端的位置坐标和高程。本专利技术提供的方法精确，快速，安全并且可得到难以测量且位于水下圆柱基桩的精确模型，避免浪费大量人力物力，解决了难以测量水下物体的难题，使在已有建筑物周围的新建，扩建或重建等建筑作业可安全顺利进行。附图说明图1为本专利技术一种获取水下圆柱形基桩信息的方法较佳实施例的流程图。图2为本专利技术圆柱体模型较佳实施例的示意图。图3为本专利技术一种获取水下圆柱形基桩信息的终端较佳实施例的结构框图。具体实施方式本专利技术提供一种获取水下圆柱形基桩信息的方法、存储介质及终端，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1为本专利技术提供的一种获取水下圆柱形基桩信息的方法较佳实施例的流程图，如图所示，其中，包括步骤：S10、采用三维激光扫描仪器对露出水面的圆柱形基桩进行扫描，获取原始点云模型数据；S20、对所述原始点云模型数据进行裁剪，保留圆柱面点云数据；S30、根据所述圆柱面点云数据对圆柱形基桩进行拟合，获取水下圆柱形基桩信息。具体来说，本实施方式利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获取水下圆柱形基桩信息的方法，其特征在于，包括步骤：采用三维激光扫描仪器对露出水面的圆柱形基桩进行扫描，获取原始点云模型数据；对所述原始点云模型数据进行裁剪，保留圆柱面点云数据；根据所述圆柱面点云数据对圆柱形基桩进行拟合，获取水下圆柱形基桩信息。

【技术特征摘要】
1.一种获取水下圆柱形基桩信息的方法，其特征在于，包括步骤：采用三维激光扫描仪器对露出水面的圆柱形基桩进行扫描，获取原始点云模型数据；对所述原始点云模型数据进行裁剪，保留圆柱面点云数据；根据所述圆柱面点云数据对圆柱形基桩进行拟合，获取水下圆柱形基桩信息。2.根据权利要求1所述的获取水下圆柱形基桩信息的方法，其特征在于，所述水下圆柱形基桩信息包括圆柱形基桩的斜率、水下部分基桩尾端的位置坐标和高程。3.根据权利要求1所述的获取水下圆柱形基桩信息的方法，其特征在于，所述步骤根据所述圆柱面点云数据对圆柱形基桩进行拟合，获取水下圆柱形基桩信息，具体包括：设立圆柱体模型的基本参数，包括基圆圆心(x0,y0,z0)、基圆半径r、圆柱柱面方向矢量(nx,ny,nz)；建立优化函数f(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)＝0，其中，(X，Y，Z)为点云的三维坐标；利用高斯牛顿迭代法进行优化求解，求算函数f对每个参数β{x0，y0，z0，r，nx，ny，nz}的偏导，建立雅可比矩阵：其中，i代表第i个点云，j代表第j个参数；设置初始参数β1，第s+1次迭代结果表示如下：βs+1＝βs+(JTJ)-1JTf(βs)，其中，f(βs)为第s次迭代时优化函数的值。4.根据权利要求3所述的获取水下圆柱形基桩信息的方法，其特征在于，所述优化函数f(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)＝0的具体表达如下所示：f(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)＝R(X，Y，Z，x0，y0，z0，r，nx，ny，nz)-r，其中，R为根据点坐标和其他六个模型参数计算的圆柱体基圆半径，dx、dy、dz分别为点(X，Y，Z)距离其所在截面圆心的三维坐标距离，计算公式如下：dx＝x0+nxD-X，dy＝y0+nyD-Y，dz＝z0+nzD-Z，其中，D为点(X，Y，Z)所在截面距离基圆界面的距离，计算公式如下：D＝nx(X-x0)+ny(Y-y0)+nz(Z-z0)。5.根据权利要求3所述的获取水下圆柱形基桩信息的方法，其特征在于，在利用高斯牛顿迭代法进行优化求解时，当迭代次数超过预定次数或|βs+1-βs|的值小于1％βs时，则迭代...

【专利技术属性】
技术研发人员：王双龙，杨啸宇，施锐宁，周振，汪驰升，朱家松，
申请(专利权)人：深圳市建设综合勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44