【技术实现步骤摘要】
基于点云数据的桩体形状复原方法
本专利技术涉及水下桩体测量
，特别是一种基于点云数据的桩体形状复原方法。
技术介绍
海上风电、海上桥梁等海洋工程建设中，首先需要在海底打入柱桩，组成基础的工程支撑结构，在较深水域下还须水下连接两段桩体进行套桩。所以打桩后桩体的位置精度直接关系到工程实施及其安全性。水下桩体施工所在地离陆地较远，桩体顶面的水深值仍较大，桩体大部分被海水掩埋，难以评估桩体在水下的形态，进而评估桩体安装施工质量。目前，目标复原多采用光写成像或者激光点云方式来实现；光学成像主要借助光学相机，借助立体像对，根据相机之间的几何参数和相机的内外方位元素，实现目标形态的复原；激光点云复原技术主要借助激光扫描仪获取点云数据，借助点云恢复目标的形状。这两种方法在水下因光受海水折射、吸收衰减和传播距离限制，均无法准确、高效的获取整个水下桩体的的形状。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种成本更低、效率更快、精度更高、更易于实现的基于点云数据的桩体形状复原方法。
【技术保护点】
1.一种基于点云数据的桩体形状复原方法，其特征在于：该方法步骤如下：/n(1)桩体点云数据测量/n采用多波束测量获得桩体点云数据，布线采用#字形或圆形布线的布置方式，具体过程如下：/n设定桩体距离多波束的水平距离为x，/n桩体出露海底高为l，/n桩体半径为r，/n水深为h，/nθ
【技术特征摘要】
1.一种基于点云数据的桩体形状复原方法，其特征在于：该方法步骤如下：
(1)桩体点云数据测量
采用多波束测量获得桩体点云数据，布线采用#字形或圆形布线的布置方式，具体过程如下：
设定桩体距离多波束的水平距离为x，
桩体出露海底高为l，
桩体半径为r，
水深为h，
θ0为最大波束入射角，
等角测量有Kθ个波束，
等距侧量有Kj个波束，
分别根据多波束的波束扫描计算多波束扫描到桩体顶面及侧面的最大波束数，波束扫描采用等角测量和/或等距测量：
等角测量模式下：
式中，Kc为柱侧面接收波束数，Kd为柱顶面接收波束数；
等距测量模式下：
式中，Kc为柱侧面接收波束数，Kd为柱顶面接收波束数；
(2)桩体点云数据处理
以船体重心为原点建立船体坐标系VFS，并在该位置安装换能器，使换能器中心与测量船重心重合；x，y，z轴都过VFS原点，x轴平行测量船龙骨指向船首，z轴垂直向下，y轴指向侧向，与x，z轴构成右手正交坐标系，桩体点云数据坐标的计算过程如下：
(2.1)GNSS三维解到换能器瞬时坐标的计算
通过GNSS获得船体卫星接收机处的三维坐标，通过接收机与换能器在船体中的几何结构将其坐标传递给换能器，确定换能器处的三维坐标：
(2.2)姿态改正
通过换能器安装偏差及姿态传感器获得的姿态信息对换能器进行姿态改正；
(2.3)船体坐标系下波束脚印位置计算
根据波束入射角、往返时间和声速断面，计算波束脚印在船体坐标系下的平面位置和水深；
设换能器在船体坐标系下的坐标为(x1，y1，z1)，则波束脚印的船体坐标(x，y，z)为：
x＝x1；
式中，θi为波束在层表层处的入射角，Ci和Δti为波速在层内的声速和传播时间；
(2.4)波束脚印的地理坐标计算
根据航向、船位和姿...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏显文，刘更，赵建虎，范文博，张跃辉，董志芳，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司江苏分公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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