天寶SX10影像掃描儀在測繪工程中的應用

黃 綱，杜小兵，楊 琴

(1.長江宜賓航道局，四川 宜賓 434000;2.長江武漢航道工程局，湖北 武漢 430000;3.長江宜賓航道局，四川 宜賓 434000)

隨著科技的進步及行業(yè)水平的提高，傳統(tǒng)的測繪方式已經難以適應如今工程測繪工作的需求，測繪工程越來越向自動化、智能化的整體方向進行發(fā)展。而Trimble SX10影像掃描儀能夠采集任意組合的高密度3D掃描數(shù)據(jù)、增效Trimble VISION影像和高精度全站儀數(shù)據(jù)，用戶可以單人實現(xiàn)野外數(shù)據(jù)采集工作,結合天寶專業(yè)的內外業(yè)軟件，可以輕松實現(xiàn)真正的自動化智能化測繪。

1 Trimble SX10影像掃描儀的核心技術

1.1 Trimble Lightning 3DM線掃描技術

Trimble新推出的閃電3DM技術，允許SX10單一儀器同時捕獲高精度的全站儀測量數(shù)據(jù)和真正的高速3D掃描數(shù)據(jù)和影像。

1.2 Trimble VISION多鏡頭影像技術

Trimble SX10中應用了獨特的Trimble VISION技術，通過實況視頻影像直接進行測量，并且也能夠從采集的影像中創(chuàng)建各種各樣的可交付成果。

1.3 Trimble Advanced Autolock高級鎖定跟蹤技術

Trimble SX10全新的自動鎖定相機提供了全新的智能化自動鎖定功能,可以最大限度地減少棱鏡失鎖和目標丟失帶來的不便和時間成本，提高外業(yè)現(xiàn)場效率。

2 Trimble SX10影像研究

2.1 邊坡變形監(jiān)測與治理工程測量

2.1.1 研究概況

邊坡變形監(jiān)測與反饋分析是邊坡工程中的一個重要環(huán)節(jié)，由于受復雜的地質條件影響，邊坡穩(wěn)定問題一直是巖土工程界關注的焦點問題。為了使監(jiān)測與反饋符合巖土工程動態(tài)優(yōu)化設計和信息化施工的要求，需要建立監(jiān)測信息快速反饋分析技術，這就對邊坡變形監(jiān)測的測量工作提出了更高的要求。

通過對從化區(qū)某正在施工的邊坡實行監(jiān)測，測量邊坡的位移變化情況，為掌握施工期間邊坡的變形動態(tài)、變形特征和規(guī)律提供資料，以此來指導在邊坡發(fā)生嚴重變形條件下的應急處理，為分析巖體結構和邊坡變形破壞的關系、預測邊坡變形破壞趨勢、評價邊坡的長期穩(wěn)定性提供條件，確保工程項目施工與運營期間的安全性和可靠性。

2.1.2 傳統(tǒng)測繪方式及其存在的問題

邊坡監(jiān)測測量的傳統(tǒng)測繪方式一般采用全站儀或GNSS技術，這些方式存在著很多弊端，全站儀容易受地形通視條件限制，工作量大，周期長，連續(xù)觀測能力比較弱，長期繁雜的高強度工作壓力下，觀測員更容易出現(xiàn)錯誤。GNSS監(jiān)測點位選擇的自由度較低，基線解算函數(shù)復雜，設計的誤差源太多。而且不管是全站儀還是GNSS技術，這些觀測方法均停留在對單個特征點的變形移動上，不能全面地概括出整個邊坡的移動變形情況，處理后的數(shù)據(jù)往往對邊坡的穩(wěn)定性問題存在潛在的風險。

2.1.3 Trimble SX10應用方案

利用Trimble SX10外業(yè)進行后方交會建立測站進行掃描，內業(yè)使用TRW軟件生成點云數(shù)據(jù)，進行點云疊加比對分析。

外業(yè)工作流程及時間：①實地踏勘，圍繞測區(qū)布設控制點；②用后方交會的方式設立測站，掃描邊坡；③掃描完成后，單獨框選一個區(qū)域進行第二次掃描，用于與第一次掃描的數(shù)據(jù)進行比對；④采集控制點坐標加10個掃描測站，共用5 h。如圖1所示。

內業(yè)使用TRW軟件對通過測站所測得的數(shù)據(jù)進行處理，生成點云數(shù)據(jù)，如圖2所示，進行點云疊加比對分析，最終形成分析報告。

2.1.4 比對結果分析

與傳統(tǒng)測繪方式相比，在邊坡變形監(jiān)測及治理工程上面，使用Trimble SX10進行測量，不僅外業(yè)點位測量精度高、采集空間點的密度大、速度快。而且在內業(yè)處理上融合了物體色彩，實現(xiàn)坡體的快速數(shù)字化，可以得到坡體的表面三維信息，實現(xiàn)真正意義上的所見即所測，最終得到豐富的數(shù)據(jù)處理成果和分析報告。

2.2 航道通航安全管理

2.2.1 研究概況

長江航道局每年都需要全面檢查所管轄航道上的橋梁及跨江高壓線纜的安全狀況并進行安全隱患治理工作，根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)責令橋梁業(yè)主對已建且通航凈空尺度不符合航道現(xiàn)狀(維護)等級標準的橋梁進行整改，設置警示標志、凈高標尺等安全標志，同時監(jiān)測航道區(qū)域內的高壓電纜，確保其處于安全范圍內。然而對于遠距離的橋梁和跨江高壓線的測量，不僅工作難度大，而且存在安全隱患，這又對航道測量工作提出了新的挑戰(zhàn)。

2.2.2 傳統(tǒng)測繪方式及其存在的問題

傳統(tǒng)測繪方式對于橋梁的測量外業(yè)一般利用免棱鏡全站儀觀測橋墩及橋跨，通過采集特征點擬合出橋梁形狀并計算其與水面的空間關系。而對于跨江高壓線的測量一般利用免棱鏡全站儀觀測弧垂，并計算出最低點距離江面及地面的高度，形成分析報告。然而通過全站儀對遠距離的橋梁和跨江高壓線的測量不僅難度大，很難獲取數(shù)據(jù)，而且由于距離和免棱鏡的原因，即使測得的數(shù)據(jù)誤差也比較大，很難滿足測量精度要求。后期數(shù)據(jù)處理也較為煩瑣，成果形成分析報告比較簡單。

2.2.3 Trimble SX10應用方案

利用Trimble SX10影像掃描儀外業(yè)進行后方交會建立測站，在各個測站上直接進行掃描測量。獲取數(shù)據(jù)后內業(yè)使用TRW軟件生成點云數(shù)據(jù)，在點云上進行橋梁立面圖及高壓電纜線圖的繪制。如圖3所示。

外業(yè)工作流程：①利用后方交會方法在橋梁兩側布設控制點，建立測站；②在各個控制點建站，框選待測區(qū)域進行掃描，獲取數(shù)據(jù)。

內業(yè)使用TRW軟件對所測得的數(shù)據(jù)進行處理，生成點云數(shù)據(jù)，如圖4所示，進行點云疊加比對分析，最終形成分析報告。

2.2.4 比對結果分析

相對于傳統(tǒng)的測量方式來說，Trimble SX10影像掃描儀在實際測量中掃描距離可達到600～700 m，可以解決傳統(tǒng)遠距離測量中難度大、測量精度低的問題，通過掃描測量可以便捷地獲取高精度數(shù)據(jù)。TRW軟件提供了懸鏈線畫圖功能，可以快速地畫出電纜線，并測量出懸高，同時可快速地測量出安全通航的寬度和高度，內業(yè)成果豐富。

3 結 語

我國測繪工程環(huán)境種類比較多，要想得到精確的測繪數(shù)據(jù)，一直使用傳統(tǒng)的測繪技術與儀器顯得不合時宜。Trimble SX10影像掃描儀為測繪新儀器的精度、功能和性能建立了新標準。本文以Trimble SX10在邊坡變形監(jiān)測與治理工程及航道通航安全管理工程中的應用為例，簡要說明了Trimble SX10在測繪工程中的使用方法及與傳統(tǒng)測繪模式相比的優(yōu)越性，而實際上無論在什么樣的測繪工程環(huán)境中，不管是在執(zhí)行典型的測繪任務，還是進行挑戰(zhàn)性的測量項目，Trimble SX10均可發(fā)揮其用途。