CN114858108B - 一种沉管管节浮态标定方法 - Google Patents

一种沉管管节浮态标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于工程测量技术领域，涉及一种沉管管节浮态标定方法。该浮态标定方法包括：在干坞区建立管节坐标系，在管节顶面中段至少布设三个不共线的管顶中段特征点并标定它们于管节坐标系下的三维坐标；将管节移至舾装区，在管节顶面首尾两端各安装一测量塔并布设塔顶特征点，分别测量三个管顶中段特征点与两个塔顶特征点之间的空间距离，结合三个管顶中段特征点于管节坐标系下的三维坐标，运用空间距离交汇法进行解算，获得两个塔顶特征点于管节坐标系下的三维坐标。本发明操作简单，仅需进行测距即可完成测量塔塔顶特征点的标定，解决了现有管节标定方法因受管节漂浮时姿态变化的影响导致浮态标定精度差的问题，且降低了测量标定的成本和难度。

Description

一种沉管管节浮态标定方法
技术领域
本发明属于工程测量技术领域，具体涉及一种沉管管节浮态标定方法。
背景技术
目前，沉管管节大多采用测量塔法进行安装，即在管节管顶的首尾两端各安装一测量塔，测量塔塔顶上布设塔顶特征点，并安装GNSS定位设备；沉管管节沉放安装时管节会全部沉入水面以下，只能通过高于水面一定高度的塔顶特征点上的GNSS定位设备对沉管管节进行定位，进而指导沉管管节的沉放安装。因此，这就需要事先标定出测量塔塔顶特征点与沉管管节特征点之间的相对位置关系；然而，受沉管管节安装工艺的影响，沉管管节横移至舾装区后才能进行测量塔的安装，而此时沉管管节处于漂浮状态，因此沉管管节在浮态状态下的标定精度成为制约沉管管节安装精度的关键要素。
当前常见的管节标定方式有GNSS同步标定法、全站仪浮态标定法、全站仪同步标定法；然而这三种标定方式各有其局限和不足之处：
1)GNSS同步标定法，即在测量塔塔顶特征点和沉管管节特征点均架设GNSS设备并进行同步测量，但受GNSS RTK测量平面精度的影响，测量精度低，且需要采集大量数据；
2)全站仪浮态标定法，即不考虑管节漂浮晃动影响，直接在管顶上架设全站仪，全站仪与沉管同步晃动，通过管顶上的全站仪来测量标定塔顶特征点与管节特征点的关系；需要说明的是，全站仪测量塔顶特征点位置的两个因素是角度和距离，因沉管管节处于漂浮状态、姿态不断变化，因而使得角度的测量误差较大而距离的测量误差不受影响，也就是说该全站仪浮态标定法对天气及风浪等环境要求较高，风浪条件不好时，角度的测量误差较大，浮态标定精度差，而且管节随时处于漂浮晃动状态，无法真正做到所有特征点间的同步测量；
3)全站仪同步标定法，即在陆地上架设多台全站仪，用于对塔顶特征点及管节特征点进行测量，每台全站仪只观测一个特征点，多台全站仪同步观测塔顶特征点和管节特征点；但此方法需要多台全站仪同步配合，且对天气及风浪等环境要求较高，风浪条件不好时，角度的测量误差较大，浮态标定精度差，而且管节随时处于漂浮晃动状态，无法真正做到所有特征点间的同步测量。
发明内容
针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供一种沉管管节浮态标定方法，旨在解决现有管节标定方法因受管节漂浮时姿态变化的影响导致浮态标定精度差的问题，并降低测量标定的成本和难度。
本发明提供了一种沉管管节浮态标定方法，包括如下步骤：
在干坞区建立管节坐标系，在管节的顶面中段至少布设三个不共线的管顶中段特征点S1、S2、S3，并分别标定三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；
将管节横移至舾装区，在管节的顶面的首尾两端各安装一测量塔，并在每一测量塔的塔顶布设一塔顶特征点，分别记作C1、C2；
在舾装区，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C1之间的空间距离DS1C1、DS2C1、DS3C1，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C2之间的空间距离DS1C2、DS2C2、DS3C2，结合三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标，运用空间距离交汇法进行解算，获得两个塔顶特征点C1、C2于管节坐标系下的三维坐标。
上述技术方案，通过至少三个不共线的管顶中段特征点的布设以及空间距离交汇法的运用，实现了仅需进行测距即可完成测量塔塔顶特征点的标定，而且标定精度不受管节漂浮时姿态变化的影响，因而提升了沉管管节的浮态标定精度；另外，各特征点也无需进行同步观测，因而降低了测量标定的成本和难度。
在其中一些实施例中，在获得塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已标定的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；(xc1,yc1,zc1)为待解算的塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标。
在其中一些实施例中，在获得塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已标定的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；(xc2,yc2,zc2)为待解算的塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标。
在其中一些实施例中，在舾装区，在三个管顶中段特征点S1、S2、S3处依次架设全站仪，利用全站仪分别照准两个塔顶特征点C1、C2，以进行空间距离DS1C1、DS2C1、DS3C1、DS1C2、DS2C2、DS3C2的测量。
本发明还提供了一种沉管管节浮态标定方法，包括如下步骤：
在干坞区建立管节坐标系，在管节的顶面的四角处各布设一管顶端部特征点，分别记作L1、L2、L3、L4，并分别标定四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4于管节坐标系下的三维坐标；在管节的顶面中段至少布设三个不共线的管顶中段特征点S1、S2、S3；
将管节横移至舾装区，在管节的顶面的首尾两端各安装一测量塔，并在每一测量塔的塔顶布设一塔顶特征点，分别记作C1、C2；
在舾装区，分别测量四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4与管顶中段特征点S1之间的空间距离DS1L1、DS1L2、DS1L3、DS1L4，分别测量四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4与管顶中段特征点S2之间的空间距离DS2L1、DS2L2、DS2L3、DS2L4，分别测量四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4与管顶中段特征点S3之间的空间距离DS3L1、DS3L2、DS3L3、DS3L4，结合四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4于管节坐标系下的三维坐标，运用空间距离交汇法进行解算，获得三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；
在舾装区，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C1之间的空间距离DS1C1、DS2C1、DS3C1，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C2之间的空间距离DS1C2、DS2C2、DS3C2，结合三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标，运用空间距离交汇法进行解算，获得两个塔顶特征点C1、C2于管节坐标系下的三维坐标。
上述技术方案，通过四个管顶端部特征点、至少三个不共线的管顶中段特征点以及两个测量塔塔顶特征点的布设，组建空间网络，因而无需在干坞区进行管顶中段特征点的三维坐标标定，而是直接在舾装区运用空间距离交汇法，解算三个管顶中段特征点于管节坐标系下的三维坐标，并以此进一步解算两个测量塔塔顶特征点于管节坐标系下的三维坐标，能更好地确保解算结果的稳健性和可靠性；实现了仅需进行测距即可完成测量塔塔顶特征点的标定，而且标定精度不受管节漂浮时姿态变化的影响，因而提升了沉管管节的浮态标定精度；另外，各特征点也无需进行同步观测，因而降低了测量标定的成本和难度。
在其中一些实施例中，在获得管顶中段特征点S1于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
在获得管顶中段特征点S2于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
在获得管顶中段特征点S3于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xL1,yL1,zL1)、(xL2,yL2,zL2)、(xL3,yL3,zL3)、(xL4,yL4,zL4)分别为已标定的四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4于管节坐标系下的三维坐标；(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为待解算的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标。
在其中一些实施例中，在获得塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已解算的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；(xc1,yc1,zc1)为待解算的塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标。
在其中一些实施例中，在获得塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已解算的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；(xc2,yc2,zc2)为待解算的塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标。
在其中一些实施例中，在舾装区，在三个管顶中段特征点S1、S2、S3处依次架设全站仪，利用全站仪分别照准四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4以及两个塔顶特征点C1、C2，以进行空间距离DS1L1、DS1L2、DS1L3、DS1L4、DS2L1、DS2L2、DS2L3、DS2L4、DS3L1、DS3L2、DS3L3、DS3L4、DS1C1、DS2C1、DS3C1、DS1C2、DS2C2、DS3C2的测量。
基于上述技术方案，本发明实施例中的沉管管节浮态标定方法，采用空间距离交汇法进行管节的浮态标定，其操作简单，仅需进行测距即可完成测量塔塔顶特征点的标定，而且标定精度不受管节漂浮时姿态变化的影响，因而解决了现有管节标定方法因受管节漂浮时姿态变化的影响导致浮态标定精度差的问题，提升了沉管管节的浮态标定精度，有利于提升沉管管节的沉放安装精度；另外，各特征点也无需进行同步观测，可节约大量仪器设备，降低了测量标定的成本和难度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的沉管管节浮态标定方法中空间距离交汇法的原理示意图；
图2为本发明实施例一的沉管管节浮态标定方法的特征点布设图；
图3为本发明实施例二的沉管管节浮态标定方法的特征点布设图。
图中：
L1、L2、L3、L4：管顶端部特征点；S1、S2、S3：管顶中段特征点；
C1、C2：塔顶特征点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“首”、“尾”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图2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。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明中的空间距离交汇法的原理具体为：测得至少三个已知点与未知点之间的空间距离，未知点位于以三个已知点为球心、测得的空间距离为半径的球面交汇点；因而，通过获得未知点与三个已知点之间的空间距离，并结合三个已知点的三维坐标，构建空间距离方程组，即可解算得到未知点的三维坐标。可以理解的是，已知点的数量为至少三个，多于三个的已知点对未知点的三维坐标的解算起到冗余计算的目的，以确保解算结果的可靠性。
实施例一：
参考图2所示，本发明提供一种沉管管节浮态标定方法，包括如下步骤：
1)在干坞区进行管节预制并建立管节坐标系，在管节的顶面中段至少布设三个不共线的管顶中段特征点S1、S2、S3，并分别标定三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；进一步地，三个管顶中段特征点S1、S2、S3可分散对应管节宽度方向上的不同位置，彼此距离尽量大些为宜，其中两个特征点可布设于管节宽度方向上的两端，三个管顶中段特征点可呈三角形布设，四个以上管顶中段特征点可呈多边形布设；
2)用浮运安装驳将管节横移至舾装区，在管节的顶面的首尾两端各安装一测量塔，并在每一测量塔的塔顶布设一塔顶特征点，分别记作C1、C2；可以理解的是，管节在舾装区处于漂浮状态，姿态会不断发生变化，在天气或风浪条件恶劣时，管节的姿态变化会更为显著；另外，三个管顶中段特征点S1、S2、S3的布设位置需能够与两个塔顶特征点C1、C2通视；
3)在舾装区，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C1之间的空间距离DS1C1、DS2C1、DS3C1，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C2之间的空间距离DS1C2、DS2C2、DS3C2，结合三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标，运用空间距离交汇法进行解算，获得两个塔顶特征点C1、C2于管节坐标系下的三维坐标。
需要说明的是，在舾装区，管节随时处于漂浮晃动状态，因而对塔顶特征点的角度测量误差较大，但对空间距离的测量误差不产生影响；因而管顶中段特征点和塔顶特征点之间的空间距离测量不受管节漂浮状态影响，即使在天气或风浪条件恶劣状况下，也可以进行空间距离的测量，进而实现塔顶特征点的标定。另外，各特征点也无需进行同步观测，即不必同时进行空间距离的测量，因而降低了测量标定的成本和难度。
上述示意性实施例，通过在管节的顶面中段布设至少三个不共线的管顶中段特征点，并对这三个管顶中段特征点与两个测量塔塔顶特征点之间的空间距离进行测量，然后运用空间距离交汇法进行解算，即获得两个塔顶特征点于管节坐标系下的三维坐标；实现了仅需进行测距即可完成测量塔塔顶特征点的标定，而且标定精度不受管节漂浮时姿态变化的影响，因而提升了沉管管节的浮态标定精度，有利于提升沉管管节的沉放安装精度。
在一些实施例中，在获得塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已标定的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；(xc1,yc1,zc1)为待解算的塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标。
上述示意性实施例，根据已标定的三个管顶中段特征点于管节坐标系下的三维坐标，结合三个管顶中段特征点与塔顶特征点C1之间的空间距离，构建空间距离方程组，经解算得到塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标。
在一些实施例中，在获得塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已标定的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；(xc2,yc2,zc2)为待解算的塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标。
上述示意性实施例，根据已标定的三个管顶中段特征点于管节坐标系下的三维坐标，结合三个管顶中段特征点与塔顶特征点C2之间的空间距离，构建空间距离方程组，经解算得到塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标。
在一些实施例中，在舾装区，在三个管顶中段特征点S1、S2、S3处依次架设全站仪，利用全站仪分别照准两个塔顶特征点C1、C2，以进行空间距离DS1C1、DS2C1、DS3C1、DS1C2、DS2C2、DS3C2的测量。该示意性实施例，通过在三个管顶中段特征点处依次架设全站仪，即完成三个管顶中段特征点与两个塔顶特征点之间的空间距离的依次测量，因而可节约大量仪器设备，降低了测量标定的成本。
实施例二：
参考图3所示，本发明还提供一种沉管管节浮态标定方法，在实施例一的基础上，为确保解算结果的稳健性和可靠性，组建空间网络以进行测量塔塔顶特征点的标定，具体包括如下步骤：
1)在干坞区进行管节预制并建立管节坐标系，在管节的顶面的四角处各布设一管顶端部特征点，分别记作L1、L2、L3、L4，并分别标定四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4于管节坐标系下的三维坐标；在管节的顶面中段至少布设三个不共线的管顶中段特征点S1、S2、S3，需要说明的是，管顶中段特征点S1、S2、S3的布设原则同实施例一；
2)用浮运安装驳将管节横移至舾装区，在管节的顶面的首尾两端各安装一测量塔，并在每一测量塔的塔顶布设一塔顶特征点，分别记作C1、C2；可以理解的是，三个管顶中段特征点S1、S2、S3均能够与四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4通视，且三个管顶中段特征点S1、S2、S3也需能够与两个塔顶特征点C1、C2通视；而两个塔顶特征点C1、C2因受到浮运安装驳的遮挡(图中未示意)，不能与四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4同时通视；
3)在舾装区，分别测量四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4与管顶中段特征点S1之间的空间距离DS1L1、DS1L2、DS1L3、DS1L4，分别测量四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4与管顶中段特征点S2之间的空间距离DS2L1、DS2L2、DS2L3、DS2L4，分别测量四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4与管顶中段特征点S3之间的空间距离DS3L1、DS3L2、DS3L3、DS3L４，结合四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4于管节坐标系下的三维坐标，运用空间距离交汇法进行解算，获得三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；
4)在舾装区，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C1之间的空间距离DS1C1、DS2C1、DS3C1，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C2之间的空间距离DS1C2、DS2C2、DS3C2，结合三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标，运用空间距离交汇法进行解算，获得两个塔顶特征点C1、C2于管节坐标系下的三维坐标。
上述技术方案，通过四个管顶端部特征点、至少三个不共线的管顶中段特征点以及两个测量塔塔顶特征点的布设，组建空间网络，因而无需在干坞区进行管顶中段特征点的三维坐标标定，而是直接在舾装区运用空间距离交汇法，解算三个管顶中段特征点于管节坐标系下的三维坐标，并以此进一步解算两个测量塔塔顶特征点于管节坐标系下的三维坐标，能更好地确保解算结果的稳健性和可靠性。可以理解的是，实施例二的沉管管节浮态标定方法，同样实现了仅需进行测距即可完成测量塔塔顶特征点的标定，而且标定精度不受管节漂浮时姿态变化的影响，因而提升了沉管管节的浮态标定精度，有利于提升沉管管节的沉放安装精度；而且，各特征点也无需进行同步观测，因而降低了测量标定的成本和难度。
在一些实施例中，在获得管顶中段特征点S1于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
在获得管顶中段特征点S2于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
在获得管顶中段特征点S3于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xL1,yL1,zL1)、(xL2,yL2,zL2)、(xL3,yL3,zL3)、(xL4,yL4,zL4)分别为已标定的四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4于管节坐标系下的三维坐标；(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为待解算的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标。
上述示意性实施例，根据已标定的四个管顶端部特征点于管节坐标系下的三维坐标，结合三个管顶中段特征点与四个管顶端部特征点之间的空间距离，构建空间距离方程组，经解算得到三个管顶中段特征点于管节坐标系下的三维坐标。
在一些实施例中，在获得塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已标定的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；(xc1,yc1,zc1)为待解算的塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标。
上述示意性实施例，根据已标定的三个管顶中段特征点于管节坐标系下的三维坐标，结合三个管顶中段特征点与塔顶特征点C1之间的空间距离，构建空间距离方程组，经解算得到塔顶特征点C1于管节坐标系下的三维坐标。
在一些实施例中，在获得塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已标定的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于管节坐标系下的三维坐标；(xc2,yc2,zc2)为待解算的塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标。
上述示意性实施例，根据已标定的三个管顶中段特征点于管节坐标系下的三维坐标，结合三个管顶中段特征点与塔顶特征点C2之间的空间距离，构建空间距离方程组，经解算得到塔顶特征点C2于管节坐标系下的三维坐标。
在一些实施例中，在舾装区，在三个管顶中段特征点S1、S2、S3处依次架设全站仪，利用全站仪分别照准四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4以及两个塔顶特征点C1、C2，以进行空间距离DS1L1、DS1L2、DS1L3、DS1L4、DS2L1、DS2L2、DS2L3、DS2L4、DS3L1、DS3L2、DS3L3、DS3L4、DS1C1、DS2C1、DS3C1、DS1c2、DS2C2、DS3C2的测量。该示意性实施例，通过在三个管顶中段特征点处依次架设全站仪，即完成三个管顶中段特征点与四个管顶端部特征点以及两个塔顶特征点之间的空间距离的依次测量，因而可节约大量仪器设备，降低了测量标定的成本。
综上所述，本发明的沉管管节浮态标定方法，采用空间距离交汇法进行管节的浮态标定，其操作简单，仅需进行测距即可完成测量塔塔顶特征点的标定，而且标定精度不受管节漂浮时姿态变化的影响，因而解决了现有管节标定方法因受管节漂浮时姿态变化的影响导致浮态标定精度差的问题，提升了沉管管节的浮态标定精度，有利于提升沉管管节的沉放安装精度；另外，各特征点也无需进行同步观测，可节约大量仪器设备，降低了测量标定的成本和难度。
最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种沉管管节浮态标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
在干坞区建立管节坐标系，在管节的顶面的四角处各布设一管顶端部特征点，分别记作L1、L2、L3、L4，并分别标定四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4于所述管节坐标系下的三维坐标；在管节的顶面中段至少布设三个不共线的管顶中段特征点S1、S2、S3，所有管顶中段特征点与每一管顶端部特征点均通视；
将所述管节横移至舾装区，在所述管节的顶面的首尾两端各安装一测量塔，并在每一所述测量塔的塔顶布设一塔顶特征点，分别记作C1、C2；所有管顶中段特征点与每一塔顶特征点均通视；
在所述舾装区，在三个管顶中段特征点S1、S2、S3处依次架设全站仪，利用所述全站仪，分别测量四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4与管顶中段特征点S1之间的空间距离DS1L1、DS1L2、DS1L3、DS1L4，分别测量四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4与管顶中段特征点S2之间的空间距离DS2L1、DS2L2、DS2L3、DS2L4，分别测量四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4与管顶中段特征点S3之间的空间距离DS3L1、DS3L2、DS3L3、DS3L4，结合四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4于所述管节坐标系下的三维坐标，运用空间距离交汇法进行解算，获得三个管顶中段特征点S1、S2、S3于所述管节坐标系下的三维坐标；还利用所述全站仪，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C1之间的空间距离DS1C1、DS2C1、DS3C1，分别测量三个管顶中段特征点S1、S2、S3与塔顶特征点C2之间的空间距离DS1C2、DS2C2、DS3C2，结合所述三个管顶中段特征点S1、S2、S3于所述管节坐标系下的三维坐标，运用空间距离交汇法进行解算，获得两个塔顶特征点C1、C2于所述管节坐标系下的三维坐标。
2.根据权利要求1所述的沉管管节浮态标定方法，其特征在于，
在获得所述管顶中段特征点S1于所述管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
在获得所述管顶中段特征点S2于所述管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
在获得所述管顶中段特征点S3于所述管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xL1,yL1,zL1)、(xL2,yL2,zL2)、(xL3,yL3,zL3)、(xL4,yL4,zL4)分别为已标定的四个管顶端部特征点L1、L2、L3、L4于所述管节坐标系下的三维坐标；(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为待解算的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于所述管节坐标系下的三维坐标。
3.根据权利要求2所述的沉管管节浮态标定方法，其特征在于，在获得所述塔顶特征点C1于所述管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已解算的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于所述管节坐标系下的三维坐标；(xc1,yc1,zc1)为待解算的塔顶特征点C1于所述管节坐标系下的三维坐标。
4.根据权利要求2所述的沉管管节浮态标定方法，其特征在于，在获得所述塔顶特征点C2于所述管节坐标系下的三维坐标的步骤中，通过如下方程组进行解算：
其中，(xs1,ys1,zs1)、(xs2,ys2,zs2)、(xs3,ys3,zs3)分别为已解算的三个管顶中段特征点S1、S2、S3于所述管节坐标系下的三维坐标；(xc2,yc2,zc2)为待解算的塔顶特征点C2于所述管节坐标系下的三维坐标。
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