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大坝面板 缺陷精准定位及可视化的处理方法

阅读：886发布：2022-07-04

专利汇可以提供大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及水工建筑物可视化技术领域，尤其是一种大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法，在大坝的坝面上将缺陷标记出来，并对缺陷的特征做出说明，以便于后续的数字化工作；采用RTK技术对标记好的缺陷进行数字化；将RTK采集大地坐标转换为可直观显示的直角坐标，即将三维数据转换为二维数据；通过对RTK数据的处理，借助AutoCAD 软件的成图功能，将处理后的数据导入到AutoCAD中，增加裂缝的特征图例。本发明能够对大坝等水工结构的表观缺陷进行精准定位，这一突破为建立监测数据库，保障大坝等水工结构的长期安全提供了可靠的数据；实现了表观缺陷精确位置可视化，这一突破为后续的大坝等水工结构三维可视化工作奠定了基础。，下面是大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)人工定位
在大坝的坝面上将缺陷标记出来，并对缺陷的特征做出说明，以便于后续的数字化工作；
(2)RTK实时动态采集
采用RTK技术对标记好的缺陷进行数字化；
(3)数据转化与处理
将RTK采集大地坐标转换为可直观显示的直角坐标，即将三维数据转换为二维数据；
(4)可视化
通过对RTK数据的处理，借助AutoCAD 软件的成图功能，将处理后的数据导入到AutoCAD中，增加裂缝的特征图例。
2.根据权利要求1所述的大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法，其特征在于，步骤(2)具体包括以下步骤：
(a)作业前先收集测区资料，包括控制点坐标、高程以及中央子午线信息；布设工作区控制点时，要保证控制点数量不少于4个、覆盖测区且分布均匀；
(b)基准站架设在测区的中心位置，尽量选择地势较高、无遮挡、电台覆盖区域较大的位置，而且以防信号受到干扰；
(c)基准站架设完成后，利用手簿将基准站必要数据输入到RTK基准站中；
(d)通过手簿建立项目，设置移动站，保证基准站和移动站间数据传输通道一致；移动站能够同时接收GPS卫星信号和基准站发来的载波相位测量数据和伪距差分改正值，接着利用三个或更多已知点坐标来进行参数求解。
3.根据权利要求1所述的大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法，其特征在于，步骤(3)具体的包括以下步骤：
把所有的点、线原始数据输入，建立一个矩阵A，并导入到成图软件中；选择正交的视角来呈现图像，以面板的顶边作为基准轴，将图件调整到水平；为了保证相对位置的准确性，以面板的顶边作为基准轴，根据该面板的倾角确定出图像纵轴的调整系数β，具体公式如下：
裂缝的长度L可以根据如下公式计算：
其中(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2)，……，(xn-1,yn-1,zn-1)，(xn,yn,zn)分别为裂缝的特征点三维坐标。

说明书全文

大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水工建筑物可视化技术领域，尤其是一种大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法。

背景技术

[0002] 水库大坝作为重要的水利工程枢纽，不仅为防汛抗洪调度、确保一方平安做出了巨大的贡献，而且兼顾灌溉、发电、人畜饮水的重任，稍有不慎就会给国家和人民带来难以预料的灾难，所以确保水库大坝的安全尤为重要。水库大坝的定期检查是监视大坝安全运行的首要环节。尤其是对于抽水蓄能电站的水库，其水位涨落频繁且落差较大，这样会加速库盆混凝土面板的老化。根据多年相关工作经验，混凝土面板上裂缝的数量、长度和宽度都在逐年增加。为了详细跟踪了解混凝土面板裂缝发展变化情况及前期裂缝修补效果，必须采用准确的方法对裂缝的位置和各参数的发展变化情况做出记录。

[0003] 目前水库大坝的巡查工作主要依靠具有工程检测经验的技术人员在现场目视查明混凝土面板表面存在的裂缝，并用裂缝宽度检测仪、米尺等工具量测出裂缝的宽度、长度、位置等。该方法只是对裂缝和面板的粗略检查，无法准确定位裂缝的位置，这样就不能准确了解裂缝发展变化的规律，更不利于对大坝的耐久性做出合理的估计。

发明内容

[0004] 针对上述技术问题，本发明提供了大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法，借助RTK (Real Time Kinematic)，即实时动态全球卫星定位系统和数据可视化手段，对水库大坝的普查工作进行改进，实现了普查数据的数字化、准确化和可视化，实现了大坝表观缺陷的精准定位，从而为表观缺陷的发展变化有了准确和连续的认识，有利于对大坝的耐久性做出合理的估计。

[0005] 本发明采用的技术方案是：

[0006] 大坝面板缺陷精准定位及可视化的处理方法，包括以下步骤：

[0007] (1)人工定位

[0008] 水库大坝的普查工作一般在倾斜面板上进行，而且很多细微的裂缝辨识难度较大，加之裂缝的发展规律毫无规律，这对现场的技术人员有很强的经验要求。本发明提出的方法很好的解决了这一问题，大大提高了工作效率。我们采用的方法是，先让一个经验丰富的技术人员用不同颜色的粉笔在大坝的坝面上将裂缝等缺陷标记出来，并对缺陷的特征做出说明，以便于后续的数字化工作。

[0009] (2)RTK实时动态采集

[0010] 之后，采用RTK技术对标记好的缺陷进行数字化。

[0011] RTK(Real Time Kinematic)，即实时动态全球卫星定位，是由一台基准站和若干台移动站共同组成的。该技术利用卫星信号进行测量，采用载波相位观测值实时动态差分法，实时解算并进行数据处理，能够在1s～2s内得到高精度的位置信息。具体的工作流程如下：

[0012] (1)作业前先收集测区资料，包括控制点坐标、高程以及中央子午线等信息。布设工作区控制点时，要保证控制点数量不少于4个、覆盖测区且分布均匀。

[0013] (2)基准站通常架设在测区的中心位置，尽量选择地势较高、无遮挡、电台覆盖区域较大的位置，而且应该远离通信塔、水源等，以防信号受到干扰。

[0014] (3)基准站架设完成后，利用手簿将基准站坐标、高程、坐标转换参数等一系列必要数据输入到RTK基准站中。

[0015] (4)通过手簿建立项目，设置移动站，保证基准站和移动站间数据传输通道一致。移动站能够同时接收GPS卫星信号和基准站发来的载波相位测量数据和伪距差分改正值，接着利用3个或更多已知点坐标来进行参数求解，整个定位过程大概只需要几秒钟，实时三维定位精度能够达到厘米级。

[0016] 技术人员手持RTK手簿和移动站，在已经标记好的裂缝或者缺陷位置处记录特征点的坐标，通过连线的方式就可以确定裂缝发展的形态，并准确记录处于面板中的位置。这一过程中，技术人员只需掌握RTK手簿的操作流程即可，而且可以多台移动站同时工作，这时经验丰富的技术人员可以继续进行下一块面板的裂缝识别和标记，这样一来不仅提高了裂缝的识别精度，而且大大提升了工作效率。

[0017] (3)数据转化与处理

[0018] 为了方便展示和理解，需要将RTK采集大地坐标转换为可直观显示的直角坐标，即将三维数据转换为二维数据，同时必须保证相对位置的准确性。首先，把所有的点、线等原始数据输入，建立一个矩阵A，并导入到成图软件中；为了便于理解，选择正交的视角来呈现图像，以面板的顶边作为基准轴，将图件调整到水平；为了保证相对位置的准确性，以面板的顶边作为基准轴，根据该面板的倾角确定出图像纵轴的调整系数β，具体公式如下：

[0019]

[0020] 裂缝的长度L可以根据如下公式计算：

[0021]

[0022] 其中(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2)，……，(xn-1,yn-1,zn-1)，(xn,yn,zn)分别为裂缝的特征点三维坐标。

[0023] (4)可视化

[0024] 通过对RTK数据的处理，借助AutoCAD软件的成图功能，将处理后的数据导入到 AutoCAD中，为了便于说明，增加裂缝的特征图例。

[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0026] 1、能够对大坝等水工结构的表观缺陷进行精准定位，这一突破为建立监测数据库，保障大坝等水工结构的长期安全提供了可靠的数据；

[0027] 2、实现了表观缺陷精确位置可视化，这一突破为后续的大坝等水工结构三维可视化工作奠定了基础。附图说明

[0028] 图1为实施例的采集成果图；

[0029] 图2为传统方法采集成果图。

具体实施方式

[0030] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

[0031] 以某水库面板缺陷可视化工作为例，说明本专利的应用方法和优越性。

[0032] 1)现场工程布置及原始数据获取

[0033] 本次工作的目的是跟踪检测混凝土面板裂缝发展变化情况。在上水库不同方位(主坝坡、西南坡、西坡、北坡、西北坡、东北坡)选择10块具有代表性的混凝土面板，采用RTK高精度定位设备对上述10块混凝土面板(▽556m水位以上部分)裂缝位置、长度、走向等进行了检测，并绘制了裂缝分布图，采用裂缝宽度测试仪检测了裂缝宽度。

[0034] 以某一块面板的数据采集过程为例来进行说明：首先，在库盆内较宽阔且不易被破坏的位置设置了一个基准点，用钉子做了标记，并用红色记号笔做了说明，作为每次测量工作的基准点，之后在基准点上架设基准站，对中整平，并将坐标、高程、坐标转换参数等数据数据基准站中。之后，让具有丰富经验的技术人员将坝面上的裂缝识别出来，用彩色粉笔画出形态并做好标记。

[0035] 之后，技术人员手持RTK手簿和移动站，在已经标记好的裂缝或者缺陷位置处记录特征点的坐标，通过连线的方式就可以确定裂缝发展的形态，并准确记录处于面板中的位置。为了提高效率，这个过程可以多个技术人员用多个移动站同时工作。

[0036] 2)本专利方法成果图与传统方法成果图对比

[0037] 传统的统计方法只是给出了裂缝的大概位置和基本形态，如图2，不利于准确了解裂缝发展变化的规律。

[0038] 本专利方法采集成果图见图1。准确的呈现出了裂缝的准确位置和形态变化特征，为裂缝的长期监测和发展变化的研究提供了有力的数据支撑。

标题	发布/更新时间	阅读量
缺陷检查装置	2020-05-12	210
潜在缺陷识别	2020-05-13	240
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缺陷检测方法	2020-05-13	656
缺陷检测装置、缺陷修正装置及缺陷检测方法	2020-05-12	154
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