天宝SX10影像扫描仪在测绘工程中的应用

黄 纲，杜小兵，杨 琴

(1.长江宜宾航道局，四川 宜宾 434000;2.长江武汉航道工程局，湖北 武汉 430000;3.长江宜宾航道局，四川 宜宾 434000)

随着科技的进步及行业水平的提高，传统的测绘方式已经难以适应如今工程测绘工作的需求，测绘工程越来越向自动化、智能化的整体方向进行发展。而Trimble SX10影像扫描仪能够采集任意组合的高密度3D扫描数据、增效Trimble VISION影像和高精度全站仪数据，用户可以单人实现野外数据采集工作,结合天宝专业的内外业软件，可以轻松实现真正的自动化智能化测绘。

1 Trimble SX10影像扫描仪的核心技术

1.1 Trimble Lightning 3DM线扫描技术

Trimble新推出的闪电3DM技术，允许SX10单一仪器同时捕获高精度的全站仪测量数据和真正的高速3D扫描数据和影像。

1.2 Trimble VISION多镜头影像技术

Trimble SX10中应用了独特的Trimble VISION技术，通过实况视频影像直接进行测量，并且也能够从采集的影像中创建各种各样的可交付成果。

1.3 Trimble Advanced Autolock高级锁定跟踪技术

Trimble SX10全新的自动锁定相机提供了全新的智能化自动锁定功能,可以最大限度地减少棱镜失锁和目标丢失带来的不便和时间成本，提高外业现场效率。

2 Trimble SX10影像研究

2.1 边坡变形监测与治理工程测量

2.1.1 研究概况

边坡变形监测与反馈分析是边坡工程中的一个重要环节，由于受复杂的地质条件影响，边坡稳定问题一直是岩土工程界关注的焦点问题。为了使监测与反馈符合岩土工程动态优化设计和信息化施工的要求，需要建立监测信息快速反馈分析技术，这就对边坡变形监测的测量工作提出了更高的要求。

通过对从化区某正在施工的边坡实行监测，测量边坡的位移变化情况，为掌握施工期间边坡的变形动态、变形特征和规律提供资料，以此来指导在边坡发生严重变形条件下的应急处理，为分析岩体结构和边坡变形破坏的关系、预测边坡变形破坏趋势、评价边坡的长期稳定性提供条件，确保工程项目施工与运营期间的安全性和可靠性。

2.1.2 传统测绘方式及其存在的问题

边坡监测测量的传统测绘方式一般采用全站仪或GNSS技术，这些方式存在着很多弊端，全站仪容易受地形通视条件限制，工作量大，周期长，连续观测能力比较弱，长期繁杂的高强度工作压力下，观测员更容易出现错误。GNSS监测点位选择的自由度较低，基线解算函数复杂，设计的误差源太多。而且不管是全站仪还是GNSS技术，这些观测方法均停留在对单个特征点的变形移动上，不能全面地概括出整个边坡的移动变形情况，处理后的数据往往对边坡的稳定性问题存在潜在的风险。

2.1.3 Trimble SX10应用方案

利用Trimble SX10外业进行后方交会建立测站进行扫描，内业使用TRW软件生成点云数据，进行点云叠加比对分析。

外业工作流程及时间：①实地踏勘，围绕测区布设控制点；②用后方交会的方式设立测站，扫描边坡；③扫描完成后，单独框选一个区域进行第二次扫描，用于与第一次扫描的数据进行比对；④采集控制点坐标加10个扫描测站，共用5 h。如图1所示。

内业使用TRW软件对通过测站所测得的数据进行处理，生成点云数据，如图2所示，进行点云叠加比对分析，最终形成分析报告。

2.1.4 比对结果分析

与传统测绘方式相比，在边坡变形监测及治理工程上面，使用Trimble SX10进行测量，不仅外业点位测量精度高、采集空间点的密度大、速度快。而且在内业处理上融合了物体色彩，实现坡体的快速数字化，可以得到坡体的表面三维信息，实现真正意义上的所见即所测，最终得到丰富的数据处理成果和分析报告。

2.2 航道通航安全管理

2.2.1 研究概况

长江航道局每年都需要全面检查所管辖航道上的桥梁及跨江高压线缆的安全状况并进行安全隐患治理工作，根据现场实测数据责令桥梁业主对已建且通航净空尺度不符合航道现状(维护)等级标准的桥梁进行整改，设置警示标志、净高标尺等安全标志，同时监测航道区域内的高压电缆，确保其处于安全范围内。然而对于远距离的桥梁和跨江高压线的测量，不仅工作难度大，而且存在安全隐患，这又对航道测量工作提出了新的挑战。

2.2.2 传统测绘方式及其存在的问题

传统测绘方式对于桥梁的测量外业一般利用免棱镜全站仪观测桥墩及桥跨，通过采集特征点拟合出桥梁形状并计算其与水面的空间关系。而对于跨江高压线的测量一般利用免棱镜全站仪观测弧垂，并计算出最低点距离江面及地面的高度，形成分析报告。然而通过全站仪对远距离的桥梁和跨江高压线的测量不仅难度大，很难获取数据，而且由于距离和免棱镜的原因，即使测得的数据误差也比较大，很难满足测量精度要求。后期数据处理也较为烦琐，成果形成分析报告比较简单。

2.2.3 Trimble SX10应用方案

利用Trimble SX10影像扫描仪外业进行后方交会建立测站，在各个测站上直接进行扫描测量。获取数据后内业使用TRW软件生成点云数据，在点云上进行桥梁立面图及高压电缆线图的绘制。如图3所示。

外业工作流程：①利用后方交会方法在桥梁两侧布设控制点，建立测站；②在各个控制点建站，框选待测区域进行扫描，获取数据。

内业使用TRW软件对所测得的数据进行处理，生成点云数据，如图4所示，进行点云叠加比对分析，最终形成分析报告。

2.2.4 比对结果分析

相对于传统的测量方式来说，Trimble SX10影像扫描仪在实际测量中扫描距离可达到600～700 m，可以解决传统远距离测量中难度大、测量精度低的问题，通过扫描测量可以便捷地获取高精度数据。TRW软件提供了悬链线画图功能，可以快速地画出电缆线，并测量出悬高，同时可快速地测量出安全通航的宽度和高度，内业成果丰富。

3 结 语

我国测绘工程环境种类比较多，要想得到精确的测绘数据，一直使用传统的测绘技术与仪器显得不合时宜。Trimble SX10影像扫描仪为测绘新仪器的精度、功能和性能建立了新标准。本文以Trimble SX10在边坡变形监测与治理工程及航道通航安全管理工程中的应用为例，简要说明了Trimble SX10在测绘工程中的使用方法及与传统测绘模式相比的优越性，而实际上无论在什么样的测绘工程环境中，不管是在执行典型的测绘任务，还是进行挑战性的测量项目，Trimble SX10均可发挥其用途。