隧洞内边壁测点坐标信息采集方法与流程

本发明涉及一种隧洞内边壁测点坐标信息采集方法。适用于水利工程中的隧洞建设技术领域。

背景技术：

近些年来，随着清洁能源的概念正在逐渐被国家和人民所重视，水力发电也受到了广泛的关注。近期正在兴起的抽水蓄能电站更是呈现规模增长的趋势，其原理是利用水的势能来存储电力，当电量需要量大时，利用上下游水库泄水进行发电调峰，当电量需要量少时，将下游的水抽到上游，以水能形式存储起来，以此种方式调节发电量能够将能源充分利用且不易造成浪费，是国家能源调节长期发展的重要举措。

其中，水力发电过程中引水隧洞的输水作用是至关重要的，隧洞结构的性能好坏关系到管道输水压力以及输水过程的安全性。在隧洞的建设中，隧洞边壁的渗漏是其急需解决的一个重要问题，由于隧洞一般建设在地下或山体内部，上游水库中的水容易沿着岩体或者隧洞混凝土内部的裂隙渗漏，对隧洞结构的损坏是极其严重的，因此为解决其渗漏问题，需要对隧洞的渗漏部位进行处理做好预防作用。

当前，工程中对隧洞内混凝土边壁渗漏点的寻找，大多是施工人员逐个单元用实体标记或油漆标示，然后需要技术员或资料员将其标记点从三维的空间结构转换成二维的平面，手工绘制在平面图纸中供业主和专家检验，此种方法需要专人在隧洞内进行描点画图，多数是凭借个人的想象空间进行绘制，在测量结果上与实际的渗漏标示点相差较大。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种隧洞内边壁测点坐标信息采集方法，以高效、精确的获取隧洞内边壁各描点平面坐标信息，进而方便、快捷实现测点在平面图中的绘制。

本发明所采用的技术方案是：一种隧洞内边壁测点坐标信息采集方法，其特征在于，步骤如下：

标记测点；

在测点前、后的隧洞内壁上分别标记至少三个前辅助点和至少三个后辅助点，前辅助点位于测点前方的同一隧洞横截面上，后辅助点位于测点后方的同一隧洞横截面上；

通过设置于前辅助点前方的相机摄取隧洞内的图像，相机位于隧洞横截面的圆心位置，相机的视野覆盖所述测点和所有前辅助点、后辅助点，且相机视野的中心为隧洞的中心；

在所摄取的隧洞图像上根据所有前辅助点确定一个前辅助圆，根据隧洞图像上的所有后辅助点确定一个后辅助圆，确定前辅助圆和后辅助圆的圆心位置，获取图像上前辅助圆和后辅助圆的半径，获取图像上的测点与圆心的连线和隧洞顶点与圆心的连线之间的夹角，获取图像上的测点与圆心的距离；

根据公式计算得到实际中测点至前辅助点所在横截面的距离，其中y为实际中测点至前辅助点所在横截面的距离，r为图像上前辅助圆的直径，r为图像上后辅助圆的半径，b为图像上的测点与圆心的距离，l为实际中前辅助点所在的横截面与后辅助点所在的横截面之间的距离；

根据公式计算实际中测点距离隧洞顶部中心线的距离，其中x为实际中测点距离隧洞顶部中心线的距离，θ为图像上的测点与圆心的连线和隧洞顶点与圆心的连线之间的夹角，d为实际中隧洞的直径。

所述前辅助点和后辅助点均具有4个，分别均匀分布于隧洞的顶部、底部和左右两端。

所述相机的视野边界恰好布满所述前辅助点，以确保相机视野的中心为隧洞的中心。

所述标记测点、前辅助点和后辅助点通过在隧洞内利用喷漆或记号笔等较为清晰明显的材料喷涂至所需要的点的位置处。

本发明的有益效果是：本发明通过在隧洞内拍摄照片，然后利用照片上获取的数据中得出实际总测点位置坐标，提高了隧洞内边壁测点的平面图绘制效率，并且可以减少作业人员在隧洞内测量绘制所耗费的人力和时间。

附图说明

图1为实施例的相机摄取的隧道图像示意图。

图2为实施例中的辅助计算示意图。

图3为实施例中隧洞内边壁以底部中心线剖开展开的平面图。

具体实施方式

本实施例为一种隧洞内边壁测点坐标信息采集方法，步骤如下：

标记测点1，在隧洞内利用喷漆或记号笔等较为清晰明显的材料喷涂至测点1位置；

在测点1前、后的隧洞内壁上分别标记4个前辅助点3和4个后辅助点7，4个前辅助点3位于测点1前方的同一隧洞横截面上，且均匀分布于隧洞的顶部、底部和左右两端；4个后辅助点7位于测点1后方的同一隧洞横截面上，且均匀分布于隧洞的顶部、底部和左右两端；标记前辅助点3和后辅助点7通过在隧洞内利用喷漆或记号笔等较为清晰明显的材料喷涂至所需要的点的位置处；

通过设置于前辅助点3前方的相机4摄取隧洞内的图像，相机4配有支架6和底座5，该相机位于隧洞横截面的圆心8位置，相机4的视野覆盖测点1和所有前辅助点3、后辅助点7，相机4的视野边界恰好布满所述前辅助点3，以确保相机4视野的中心为隧洞的中心；

如图1所示，在所摄取的隧洞图像上根据4个前辅助点3确定一个前辅助圆9，根据隧洞图像上的4个后辅助点7确定一个后辅助圆11，确定前辅助圆9和后辅助圆11的圆心8位置(由于相机4视野的中心为隧洞的中心，所以图像上前、后辅助圆9、11的圆心8重合，圆心8可通过上下两个前辅助点3连线与左右两个前辅助点3连线的交点确定)，获取图像上前辅助圆9和后辅助圆11的半径，获取图像上的测点1与圆心8的连线和隧洞顶点与圆心8的连线之间的夹角，获取图像上的测点1与圆心8的距离；

根据公式计算得到实际中测点1至前辅助点3所在横截面的距离(见图2)，其中y为实际中测点1至前辅助点3所在横截面的距离，r为图像上前辅助圆9的直径，r为图像上后辅助圆11的半径，b为图像上的测点1与圆心8的距离，l为实际中前辅助点3所在的横截面与后辅助点7所在的横截面之间的距离；

根据公式计算实际中测点1距离隧洞顶部中心线的距离，其中x为实际中测点1距离隧洞顶部中心线的距离，θ为图像上的测点1与圆心8的连线和隧洞顶点与圆心8的连线之间的夹角，d为实际中隧洞的直径；

以隧洞顶部中心线与前辅助点3所在的横截面的交点为坐标原点，根据计算分析得到的测点1在平面视图中的坐标信息是(x，y)，将在测点1绘制在隧洞内边壁以底部中心线剖开展开的平面图上(见图3)。

若需要测定隧洞内侧边壁上曲线时，可在待测曲线上选择适当位置喷涂多个测点1，按照本实施例的步骤在平面图中绘制测点1，然后以平滑曲线将测点1连接。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的范围内，做出的变化、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。