[发明专利]一种基于移动终端的桥墩局部冲刷地形测量方法

说明书

本发明提供了一种基于移动终端的桥墩局部冲刷地形测量方法。包括：在桥墩表面靠近河床的位置绘制若干条直线实现控制点布设，并根据控制点建立世界坐标系；利用移动终端在环绕桥墩的多个机位各拍摄一张照片，局部冲刷坑内任一点均出现在不少于2张视角不同的照片中；根据从每两张相邻照片中的匹配特征点解算出相机内参数、畸变参数和拍摄照片时的外参数；根据所有测点的空间坐标形成密集点云；通过移动终端屏幕依次选择并输入至少三个控制点的世界坐标值，将密集点云投影到世界坐标系，得到世界坐标系下的局部冲刷地形。本发明实施例利用移动终端进行拍照和处理，实现桥墩局部冲刷地形测量，具有不受通视性制约、高效、易操作和精度高等优势。

技术领域

本发明涉及桥墩测量技术领域，尤其涉及一种基于移动终端的桥墩局部冲刷地形测量方法。

背景技术

在天然河流上修建跨河桥梁后，位于河道中的桥墩对局部水流形成扰动，在桥墩周围形成的马蹄涡等水流结构侵蚀局部河床，在桥墩周围形成局部冲刷坑。局部冲刷降低桥墩承载能力，甚至导致桥墩因基础掏空而失稳，严重威胁桥梁运营安全，是导致桥梁水毁的首要原因。为了开展桥梁水毁的风险评估和冲刷防治，必须对桥墩局部冲刷地形进行测量。

位于我国西部干旱地区的中小型河流，河道通常只在发生洪水的短暂时间内有流水，洪水前后的河床均为干涸地面，进行局部冲刷地形测量不涉及水下作业，常规的陆上地形测量技术可以使用。

目前，现有技术中的干河床桥墩局部冲刷地形测量方法主要有GPS-RTK、全站仪和三维激光扫描仪。GPS-RTK技术工作时要求仪器可对天通视，以接收卫星信号，而桥墩局部冲刷地形通常在桥下实施，桥梁上部结构的遮挡作用常使仪器无法接收到良好的卫星信号。全站仪测量精度高且不需要卫星信号，但要求测点与仪器之间可互相通视，而局部冲刷坑分布在桥墩周围，无论如何布置仪器均存在部分待测点被遮挡的问题。三维激光扫描仪在开展墩周局部冲刷地形时同样受桥墩和桥梁上部结构遮挡。

除上述不足外，现有技术中的桥墩局部冲刷地形测量方法还存在仪器设备价格昂贵、携带不便和专业性强等问题，难以满足野外测量对高效、便携、易操作等的要求。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于移动终端的桥墩局部冲刷地形测量方法，以实现有效地测量桥墩局部冲刷地形。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于移动终端的桥墩局部冲刷地形测量方法，包括：

步骤S1、在桥墩表面靠近河床的位置绘制一条竖直线，在竖直线上分别绘制不少于3条水平短线，水平短线与竖直线的交点为控制点；

步骤S2.利用移动终端在环绕桥墩的多个机位各拍摄一张照片，每张照片覆盖局部冲刷坑的一部分，局部冲刷坑内任一点均出现在不少于2张视角不同的照片中，至少一张照片完整拍下刻度线图像；

步骤S3.在移动终端拍摄的每张照片中依次识别特征点，从每两张相邻照片的特征点中找出所有与相同空间点对应的匹配特征点，将匹配特征点作为同名点，根据各个同名点的坐标解算出相机内参数、畸变参数和拍摄照片时的外参数；

步骤S4.根据所述相机内参数、外参数、畸变参数和所有照片，利用相同空间点在不同照片中的图像差异，解算出均匀覆盖整个测量区域的测点的空间坐标，根据所有测点的空间坐标形成密集点云；

步骤S5.找出拍摄有刻度线的任一张照片，令刻度线与世界坐标系的竖轴重合，刻度线上任一控制点为坐标原点，通过移动终端屏幕依次选择并输入至少三个控制点的世界坐标值，将所述密集点云投影到世界坐标系，得到世界坐标系下的局部冲刷地形。

优选地，所述的步骤S1具体包括：在桥墩表面靠近河床的位置绘制一条竖直线，长度不小于0.5m，在竖直线上分别绘制不少于3条水平短线，水平短线与竖直线的交点为控制点。