徕卡Nova MS50全站扫描仪在地形测量中的应用

吴 列，黄 伟

(1．四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都610065;2．徕卡测量系统贸易(北京)有限公司，北京100020)

一、MS50应用项目背景

四川电力设计咨询有限责任公司于2014年11月初在四川雅江县高尔寺山地区承接了光伏发电场约6 km2的勘测项目。项目位于4300多米的高海拔区域，且山区已经开始降雪，常规的RTK流动站及全站仪作业劳动强度较大、效率低。项目现场视野开阔，灌木丛较少，比较适合使用三维激光扫描方式进行地形数据采集。笔者所在单位今年采购了徕卡MS50全站扫描仪，因此对于雅江高尔寺山光伏发电项目考虑将MS50全站扫描仪用于地形测量。由于MS50操作方式和数据处理同全站仪相近，因此更能直观检验全站扫描仪在地形测量中的效率，也能够增加测量手段的多样性。

二、MS50扫描步骤及过程

MS50采用常规全站仪设站方式，单人即可完成操作。设站定向完成后进入选择扫描程序，通过点击屏幕上显示的实际测量位置即可完成扫描区域设置;然后设置点云在水平和垂直方向上的间隔，1 min即可完成扫描前的设置。扫描分为两个步骤:首先是拍摄全景图，MS50自动拍摄选择的范围，自动将照片组合成全景图，全景图提供了后期点云的RGB色彩信息;然后根据预设的间隔进行扫描。MS50点云获取的方式比较灵活，兼具速度与测程，近距离可实现1000 Hz点云采集，也可选择1000 m远距离模式实现长测程扫描，可根据测区实际环境进行灵活选择。

单站扫描完成后可直接在仪器屏幕上查看点云数据，也可根据实际情况使用RGB、单色或密度进行浏览。部分通视条件不好的区域或没有数据的较远地点，无须更换设备，可直接使用免棱镜功能对未能直接扫描的低洼处和特征点进行补测。MS50具备2000 m免棱镜功能，在高原的极端环境下操作省时省力。

在数据成果方面，两天共计完成了30多个测站10万多个点的数据采集。从完成情况来看，单人完成了常规测量至少5个小组同时作业的工作量，而且获取的点云质量更高。得益于MS50采用全站仪设站方式，无须拼接点云，所有坐标都位于同一个坐标系下。将原始数据导入Infinity点云管理软件，可以RGB色彩方式查看点云数据。其提供了三维视角进行浏览查看，效果更逼真，并且可输出ASCII数据。徕卡的PTS格式不仅包含坐标高程信息，还包含RGB颜色信息，可直接导入CAD等第三方成图软件。MS50获得的点云数据密度非常均匀，过滤器能够优化点云，自动剔除部分噪点，点云结合全景图信息更加真实地还原了地形地貌的特征信息。如图1所示。

图1 点云成果截图

三、MS50在测量中的优势

1)MS50集成高精度全站仪、图像全站仪、三维激光扫描仪功能，实现了一机多用，使用率高，在野外作业时减少了携带测量设备的数量;相对于其他激光扫描类设备，MS50更加便携，并可和现有的徕卡GS15流动站组成超站仪联合使用，无须担心设备闲置。

2)操作简单，同常规全站仪操作一样方便，单人即可操作，点击屏幕即可选择扫描区域，1 min即可完成设置，无须点云拼接且成果可在屏幕上直接查看;内业数据处理无须过多设置，点云可叠加在全景图上并实现三维模式浏览，无须到达现场即可了解点位属性及位置关系，内业绘图更轻松。

3)扫描效率高，MS50点云扫描模式最快可实现1000点/s，单站测量时间基本上不超过20 min。在扫描过程中，选择扫描的区域尽量与测站位置保持一段距离，并且根据实际需要选择合适的点云间距，这样扫描的速度最快。MS50设置完成后自动完成扫描，大大减轻了测量人员的工作负荷，缩短了项目工期，综合效率提高了300%以上。

4)大范围测量时可使用超站仪模式，无须布设控制网，自由选择测站位置，大大压缩了野外测量时间，成果转换灵活方便，通过Infinity软件可导出文本格式直接转换成地形图成图软件格式。

四、结束语

MS50创造性地集成了全站仪和三维激光扫描仪的优势，简便的操作流程和高效的点云获取方式在高尔寺山光伏发电项目中得以体现，为极端环境下的地形测量提供了新的测量手段。此项目仅仅对MS50的部分性能进行了概括，MS50在精度指标方面也非常出色，最高可实现0．6 mm的扫描精度，希望以后能够尝试将其应用到电力塔变形监测中，以点云数据形式实现对电力塔的监测。