1.本发明涉及测量定位技术领域，具体是涉及一种空间三维参考线测量定位方法、装置及计算机可读介质。
背景技术：2.现有的结构物测量定位方法中，大多基于二维坐标(x,y)进行测量定位，虽然能满足相对规则、呈垂直关系的结构物日常测量工作，但是面对非垂直结构物测量时，传统的参考线测量定位技术在测量时不能兼顾精度和速度，提高施工测量效率与精度对测量工作具有重要意义。传统测量定位方法主要存在如下缺陷：
3.采用全站仪配合棱镜进行建筑物施工测量时，模板往往高出混凝土面，若模板非垂直就会导致对中杆无法直接立在被测点上，常规测量方法实施困难，只能通过测量模板延长线上的点来调节模板，这样势必要重新探索被测点与标准节段特征点的空间函数关系，由于计算过程繁琐，势必浪费大量的时间，影响施工进度和精度。
4.由此可见，目前的参考线定位方法在实际测量工作中进行非垂直模板调节等方面，存在测量进度慢、计算繁琐、精度较低等问题。
技术实现要素：5.本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种空间三维参考线测量定位方法、装置及计算机可读介质。
6.第一方面，本发明提供一种空间三维参考线测量定位方法，包括：
7.获取空间2个特征点a和b的三维坐标，结合待测结构物的测点位置c，在预设三维坐标系中建立过特征点a和b的空间三维参考直线ab的数学模型；所述测点位置c的三维坐标(x3,y3,z3)位于所述参考直线ab的延长线上；
8.测量所述测点位置c的实测高度z’，基于所述数学模型，计算出所述测点位置c的第一理论坐标(x’,y’)；
9.在所述实测高度z’平面上调整所述待测结构物的测点位置c至所述第一理论坐标(x’,y’)；
10.再次测量所述测点位置c的实测高度z”，基于所述数学模型，计算出所述测点位置c的第二理论坐标(x”,y”)；
11.将所述第二理论坐标(x”,y”)与所述第一理论坐标(x’,y’)进行比对，得到待测结构物的测点偏差δ，判断所述测点偏差δ是否满足规范要求，若不满足，则再次在上一个实测高度所在平面上调整所述待测结构物的测点位置c的位置，以得到新的测点偏差δ
′
，直至所述新的测点偏差δ
′
满足要求，完成待测结构物的测量定位。
12.进一步地，所述数学模型包括过所述参考直线ab和所述测点位置c的参考直线ac；
13.所述数学模型包括以下方程：
[0014][0015]
其中，所述特征点a的三维坐标为(x1,y1,z1)，特征点b的三维坐标为(x2,y2,z2)，测点位置c的三维坐标为(x3,y3,z3)，l1是所述参考直线ab在xy平面上的投影，l2是所述参考直线ac在xy平面上的投影，α为参考直线ab在大地坐标系中的方位角。
[0016]
进一步地，所述测点偏差δ的计算公式如下：
[0017][0018]
所述新的测点偏差δ
′
的计算公式如下：
[0019][0020]
式中，xn和yn为测点位置c完成第n-1次调整后的第n理论坐标，x
n-1
和y
n-1
为测点位置c完成第n-2次调整后的第n-1理论坐标，n大于等于3。
[0021]
进一步地，所述特征点a和b的三维坐标根据图纸计算获取。
[0022]
进一步地，采用测距仪测量所述测点位置c的实测高度。
[0023]
进一步地，所述测距仪包括全站仪和棱镜。
[0024]
第二方面，本发明提出一种空间三维参考线测量定位装置，包括：
[0025]
获取单元，用于获取空间2个特征点a和b的三维坐标；
[0026]
存储单元，用于结合所述获取单元获取的特征点a和b的三维坐标，以及待测结构物的测点位置c，存储在预设三维坐标系中建立过特征点a和b的空间三维参考直线ab的数学模型；所述测点位置c的三维坐标(x3,y3,z3)位于所述参考直线ab的延长线上；
[0027]
测量单元，用于测量所述测点位置c的实测高度；
[0028]
计算单元，用于结合所述测量单元的实测高度以及所述存储单元存储的数学模型，计算出所述测点位置c的理论坐标；
[0029]
比对单元，用于将所述测点位置c的位置调整前后的理论坐标进行比对，得到待测结构物的测点偏差δ；
[0030]
调整单元，用于调整所述待测结构物的测点位置c的位置，以使所述比对单元的测点偏差δ满足规范要求。
[0031]
进一步地，所述测量单元包括测距仪。
[0032]
进一步地，所述测距仪包括全站仪和棱镜。
[0033]
第三方面，本发明提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现上述任一技术方案的方法的步骤。
[0034]
与现有技术相比，本发明的优点如下：通过获取空间2个特征点a和b的三维坐标，结合待测结构物的测点位置，在预设三维坐标系中建立过特征点a和b的空间三维参考直线ab的数学模型，使待测结构物的测点位置位于参考直线ab的延长线上，基于实测的测点位置的高度数据和预设的数学模型，获得测点位置的理论坐标，并基于理论坐标进行位置调
整和纠偏，使待测结构物的位置调整合格。弥补了原始参考线定位技术的短板，提出了三维空间参考线定位概念，减少了原始测量定位技术复杂的计算过程，直接提高了参考线测量定位效率，方便测量人员操作，有利于工程进度的加快。
附图说明
[0035]
图1是本发明空间三维参考线测量定位方法的流程示意图。
[0036]
图2是本发明数学模型的示意图。
具体实施方式
[0037]
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
[0038]
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0039]
注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
[0040]
如图1所示，本发明的空间三维参考线测量定位方法，包括：
[0041]
获取空间2个特征点a和b的三维坐标，其中，特征点a和b的三维坐标根据图纸计算获取，结合待测结构物的测点位置c，在预设三维坐标系中建立过特征点a和b的空间三维参考直线ab的数学模型；所述测点位置c的三维坐标(x3,y3,z3)位于所述参考直线ab的延长线上。
[0042]
测量所述测点位置c的实测高度z’，基于所述数学模型，计算出所述测点位置c的第一理论坐标(x’,y’)。
[0043]
在所述实测高度z’平面上调整所述待测结构物的测点位置c至所述第一理论坐标(x’,y’)。
[0044]
再次测量所述测点位置c的实测高度z”，基于所述数学模型，计算出所述测点位置c的第二理论坐标(x”,y”)。
[0045]
将所述第二理论坐标(x”,y”)与所述第一理论坐标(x’,y’)进行比对，得到待测结构物的测点偏差δ，判断所述测点偏差δ是否满足规范要求。其中，所述测点偏差δ的计算公式如下：
[0046][0047]
式中，x’和y’为测点位置c的第一理论坐标的值，x"和y"为测点位置c的第二理论坐标的值。
[0048]
若测点偏差δ满足规范要求，则完成定位测量工作，结构物调整合格。
[0049]
若测点偏差δ不满足规范要求，则再次在上一个实测高度所在平面上调整所述待
测结构物的测点位置c的位置，以得到新的测点偏差δ
′
，直至所述新的测点偏差δ
′
满足要求，完成待测结构物的测量定位，结构物调整合格。
[0050]
比如，第二理论坐标(x”,y”)与第一理论坐标(x’,y’)进行比对，得到待测结构物的测点偏差δ不满足规范要求时，则在所述实测高度z”平面上调整所述待测结构物的测点位置c至所述第二理论坐标(x’,y’)。再次测量所述测点位置c的实测高度z
”’
，基于所述数学模型，计算出所述测点位置c的第三理论坐标(x
”’
,y
”’
)。将所述第三理论坐标(x
”’
,y
”’
)与所述第二理论坐标(x”,y”)进行比对，得到待测结构物的新的测点偏差δ
′
，判断新的测点偏差δ
′
是否满足规范要求。若不满足，再次调整测点位置c至第三理论坐标(x
”’
,y
”’
)，并计算出第四理论坐标(x
””
,y
””
)，再将第三理论坐标(x
”’
,y
”’
)与第四理论坐标(x
””
,y
””
)进行比对，得到待测结构物的新的测点偏差δ
′
，判断新的测点偏差δ
′
是否满足规范要求。依次进行，直至新的测点偏差δ
′
满足规范要求。
[0051]
所述新的测点偏差δ
′
的计算公式如下：
[0052][0053]
式中，xn和yn为测点位置c完成第n-1次调整后的第n理论坐标，x
n-1
和y
n-1
为测点位置c完成第n-2次调整后的第n-1理论坐标，n大于等于3。
[0054]
本实施例中，所述数学模型包括过所述参考直线ab和所述测点位置c的参考直线ac；
[0055]
如图2所示，所述数学模型包括以下方程：
[0056][0057]
其中，所述特征点a的三维坐标为(x1,y1,z1)，特征点b的三维坐标为(x2,y2,z2)，测点位置c的三维坐标为(x3,y3,z3)，l1是所述参考直线ab在xy平面上的投影，l2是所述参考直线ac在xy平面上的投影，α为参考直线ab在大地坐标系中的方位角。
[0058]
图2中，d、e两点分别是特征点b和测点位置c在xy平面的投影。
[0059]
上述公式中，z3为实测值。即前述中的实测高度，比如，第一次测量测点位置c的实测高度时，实测值z3为实测高度z’，第二次测量时，实测值z3为实测高度z”。
[0060]
本实施例中，采用测距仪测量所述测点位置c的实测高度。所述测距仪包括全站仪和棱镜。
[0061]
本发明的方法，通过获取空间2个特征点a和b的三维坐标，结合待测结构物的测点位置，在预设三维坐标系中建立过特征点a和b的空间三维参考直线ab的数学模型，使待测结构物的测点位置位于参考直线ab的延长线上，基于实测的测点位置的高度数据和预设的数学模型，获得测点位置的理论坐标，并基于理论坐标进行位置调整和纠偏，使待测结构物的位置调整合格。弥补了原始参考线定位技术的短板，提出了三维空间参考线定位概念，减少了原始测量定位技术复杂的计算过程，直接提高了参考线测量定位效率，方便测量人员操作，有利于工程进度的加快。
[0062]
基于同一发明构思，本发明还提出一种空间三维参考线测量定位装置，包括：
[0063]
获取单元，用于获取空间2个特征点a和b的三维坐标。
[0064]
存储单元，用于结合所述获取单元获取的特征点a和b的三维坐标，以及待测结构物的测点位置c，存储在预设三维坐标系中建立过特征点a和b的空间三维参考直线ab的数学模型；所述测点位置c的三维坐标(x3,y3,z3)位于所述参考直线ab的延长线上。
[0065]
测量单元，用于测量所述测点位置c的实测高度。所述测量单元包括测距仪。所述测距仪包括全站仪和棱镜。
[0066]
计算单元，用于结合所述测量单元的实测高度以及所述存储单元存储的数学模型，计算出所述测点位置c的理论坐标。
[0067]
比对单元，用于将所述测点位置c的位置调整前后的理论坐标进行比对，得到待测结构物的测点偏差δ。
[0068]
调整单元，用于调整所述待测结构物的测点位置c的位置，以使所述比对单元的测点偏差δ满足规范要求。
[0069]
基于同一发明构思，本发明还提出一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现上述任一实施例的所述方法的步骤。
[0070]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0071]
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0072]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
技术特征：1.一种空间三维参考线测量定位方法，其特征在于，包括：获取空间2个特征点a和b的三维坐标，结合待测结构物的测点位置c，在预设三维坐标系中建立过特征点a和b的空间三维参考直线ab的数学模型；所述测点位置c的三维坐标(x3,y3,z3)位于所述参考直线ab的延长线上；测量所述测点位置c的实测高度z’，基于所述数学模型，计算出所述测点位置c的第一理论坐标(x’,y’)；在所述实测高度z’平面上调整所述待测结构物的测点位置c至所述第一理论坐标(x’,y’)；再次测量所述测点位置c的实测高度z”，基于所述数学模型，计算出所述测点位置c的第二理论坐标(x”,y”)；将所述第二理论坐标(x”,y”)与所述第一理论坐标(x’,y’)进行比对，得到待测结构物的测点偏差δ，判断所述测点偏差δ是否满足规范要求，若不满足，则再次在上一个实测高度所在平面上调整所述待测结构物的测点位置c的位置，以得到新的测点偏差δ
′
，直至所述新的测点偏差δ
′
满足要求，完成待测结构物的测量定位。2.如权利要求1所述的空间三维参考线测量定位方法，其特征在于，所述数学模型包括过所述参考直线ab和所述测点位置c的参考直线ac；所述数学模型包括以下方程：其中，所述特征点a的三维坐标为(x1,y1,z1)，特征点b的三维坐标为(x2,y2,z2)，测点位置c的三维坐标为(x3,y3,z3)，l1是所述参考直线ab在xy平面上的投影，l2是所述参考直线ac在xy平面上的投影，α为参考直线ab在大地坐标系中的方位角。3.如权利要求1所述的空间三维参考线测量定位方法，其特征在于，所述测点偏差δ的计算公式如下：所述新的测点偏差δ
′
的计算公式如下：式中，x
n
和y
n
为测点位置c完成第n-1次调整后的第n理论坐标，x
n-1
和y
n-1
为测点位置c完成第n-2次调整后的第n-1理论坐标，n大于等于3。4.如权利要求1所述的空间三维参考线测量定位方法，其特征在于，所述特征点a和b的三维坐标根据图纸计算获取。5.如权利要求1所述的空间三维参考线测量定位方法，其特征在于，采用测距仪测量所述测点位置c的实测高度。6.如权利要求5所述的空间三维参考线测量定位方法，其特征在于，所述测距仪包括全
站仪和棱镜。7.一种空间三维参考线测量定位装置，其特征在于，包括：获取单元，用于获取空间2个特征点a和b的三维坐标；存储单元，用于结合所述获取单元获取的特征点a和b的三维坐标，以及待测结构物的测点位置c，存储在预设三维坐标系中建立过特征点a和b的空间三维参考直线ab的数学模型；所述测点位置c的三维坐标(x3,y3,z3)位于所述参考直线ab的延长线上；测量单元，用于测量所述测点位置c的实测高度；计算单元，用于结合所述测量单元的实测高度以及所述存储单元存储的数学模型，计算出所述测点位置c的理论坐标；比对单元，用于将所述测点位置c的位置调整前后的理论坐标进行比对，得到待测结构物的测点偏差δ；调整单元，用于调整所述待测结构物的测点位置c的位置，以使所述比对单元的测点偏差δ满足规范要求。8.如权利要求7所述的空间三维参考线测量定位装置，其特征在于，所述测量单元包括测距仪。9.如权利要求8所述的空间三维参考线测量定位装置，其特征在于，所述测距仪包括全站仪和棱镜。10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该程序指令被处理器执行时实现权利要求1～6中任一项所述方法的步骤。
技术总结本发明公开了一种空间三维参考线测量定位方法、装置及计算机可读介质，涉及测量定位技术领域，方法包括获取空间2个特征点A和B的三维坐标，结合待测结构物的测点位置，建立过特征点A和B的空间三维参考直线AB的数学模型；测点位置的三维坐标位于参考直线AB的延长线上；测量测点位置的实测高度，基于数学模型，计算出测点位置的理论坐标；调整待测结构物的测点位置至理论坐标；再次测量测点位置的实测高度，计算出理论坐标；进行比对，判断测点偏差是否满足规范要求，若不满足，则再次调整测点位置，直至满足要求。通过提出三维空间参考线定位概念，减少了原始测量定位技术复杂的计算过程，提高了测量定位效率。提高了测量定位效率。提高了测量定位效率。
技术研发人员：贾鸿正 陈宗辉 孙运谷 胡国海 王琦琦 李磊 寇石龙 汪家兵 胡才 李秋缘
受保护的技术使用者：中铁大桥局集团有限公司
技术研发日：2022.06.15
技术公布日：2022/11/1
