一种基于激光导向的隧道导线测量方法与流程

本发明属于隧道洞内精密测量，尤其涉及一种基于激光导向的隧道导线测量方法。

背景技术：

1、在铁路、公路、水利等隧道工程建设中，洞内导线测量是施工控制测量的核心内容。隧道施工过程中，需要从洞口已知控制点出发，沿隧道掘进方向逐步布设一系列洞内导线点，形成连续的导线控制网。这些导线点的坐标精度直接影响隧道横向贯通误差和整体施工质量。尤其在高原地区长大铁路隧道中，隧道长度大、断面空间有限、洞内环境恶劣，对导线测量技术提出了更高要求。

2、目前隧道洞内导线测量主要采用全站仪配合棱镜进行。在已知导线点上架设全站仪，在待测导线点上架设棱镜，全站仪照准棱镜中心，测量水平角、竖直角和斜距，然后根据已知点坐标和观测值计算待测点坐标。为保证精度，通常采用交叉导线网或异形交叉导线网的形式进行多余观测，并进行平差处理。这种传统方法在高原地区长大隧道等复杂环境下存在明显不足。人工照准棱镜环节对作业人员要求较高，洞内光线微弱、目标反差低，照准精度容易受人为因素影响，尤其在长距离、多测站连续作业时，操作人员的疲劳和视觉误差会逐渐累积，影响整体测量质量。洞内温度梯度、通风、粉尘以及洞壁热辐射等造成的旁折光对测角精度有很大影响，传统交叉导线网中某些观测边平行于隧道侧壁，旁折光影响更为显著，即使采用异形交叉导线网也只能部分减弱而不能完全消除。测量过程中需要在每个待测点架设棱镜，全站仪需要进行照准、测距、记录等操作，自动化程度有限，外业效率相对较低。当洞内通视条件受限或目标难以辨认时，人工照准更加困难，容易造成较大的方向误差。

3、现有技术中已经出现激光指向仪，能为隧道掘进提供方向指示，但激光指向仪通常只发射固定方向的激光束，不具备精密测角和测距功能，不能直接提供导线点的坐标。现有全站仪虽然具有自动照准功能，但仍需依赖棱镜作为合作目标，自动照准过程同样受环境干扰，且无法完全避免旁折光影响。因此，如何减少人工照准误差、提高测量效率和自动化程度、适应洞内复杂环境，是隧道洞内导线测量技术亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于激光导向的隧道导线测量方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、第一方面，为实现上述目的，本发明提供了一种基于激光导向的隧道导线测量方法，包括以下步骤：

3、s1、在已知导线点架设激光导向基站，在待测导线点架设激光接收靶，对中整平完成水平定向，控制激光发射使光斑落入接收靶有效区域，锁定并记录激光发射方向的方位角和竖直角；

4、s2、接收靶获取光斑偏移量，激光导向基站以同轴或分光同轴方式测量至光斑的斜距，光斑偏移量与斜距按同一时刻读取并传输至数据处理器；

5、s3、根据基站已知坐标、激光发射方向、光斑偏移量、接收靶横向轴方位以及斜距，计算待测导线点相对基站的坐标增量；

6、s4、由基站已知坐标和坐标增量解算待测导线点坐标；

7、s5、迁站至待测导线点作为新已知点，原已知点保留后视目标供新测站后视定向，重复s1至s4逐站推进，直至完成隧道洞内导线测量。

8、第二方面，本发明还提供了一种基于激光导向的隧道导线测量系统，用于实施一种基于激光导向的隧道导线测量方法，所述系统包括：

9、激光导向基站模块，用于在已知导线点对中整平，发射激光使光斑落入待测导线点处激光接收靶有效区域，锁定并记录激光发射方向的方位角和竖直角，并以同轴或分光同轴方式测量至光斑的斜距；

10、激光接收靶模块，用于在待测导线点对中整平并完成水平定向，获取激光光斑相对接收靶中心的偏移量，将光斑偏移量与斜距按同一时刻读取并传输至数据处理器；

11、数据处理模块，用于根据基站已知坐标、激光发射方向、光斑偏移量、接收靶横向轴方位以及斜距，计算待测导线点相对基站的坐标增量，并由基站已知坐标和坐标增量解算待测导线点坐标；

12、迁站与后视定向模块，用于将待测导线点作为新已知点，原已知点保留后视目标供新测站后视定向，驱动系统重复测量直至完成隧道洞内导线测量。

13、第三方面，本发明还提供了一种计算机终端设备，包括：

14、一个或多个处理器；

15、存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

16、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述第一方面中基于激光导向的隧道导线测量方法的步骤。

17、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述第一方面中基于激光导向的隧道导线测量方法的步骤。

18、第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中基于激光导向的隧道导线测量方法的步骤。

19、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

20、本发明提供的一种基于激光导向的隧道导线测量方法，本发明减少人工照准环节，显著降低人为照准误差，只需将激光光斑落入接收靶有效区域，由接收靶自动获取光斑偏移量，不再要求人工精确瞄准棱镜中心。本发明自动化程度较高，激光导向基站记录发射方向、测距、接收靶读取光斑偏移量等主要观测环节均可自动完成，数据可实时传输至数据处理器，提高外业测量效率和作业水平。本发明有利于降低旁折光影响，导线网形设计可更灵活地采用异形交叉导线网，避免观测边长期平行于隧道侧壁，降低洞内旁折光对测角精度的影响。本发明测量精度高，激光发射方向由高精度测角单元给出，光斑偏移量由高分辨率光电传感器测量并经标定转换为长度值，距离由标称精度较高的测距单元完成，综合达到洞内精密导线测量要求。本发明适用于恶劣环境，高原长大铁路隧道洞内光线暗、通视条件差，激光导向和光斑自动检测方式比人工照准更加可靠，能够适应洞内粉尘、水汽、温度变化等不利条件。

1.一种基于激光导向的隧道导线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s1中，在已知导线点架设激光导向基站和待测导线点架设激光接收靶的过程为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s2中，光斑偏移量获取和斜距测量的过程为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s3中，计算坐标增量的过程为：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s5中，迁站的过程为：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成整条导线测量后，平差过程为：

7.一种基于激光导向的隧道导线测量系统，其特征在于，用于实施权利要求1-6中任一项所述的方法，所述系统包括：

8.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的方法的步骤。