徠卡Nova MS50全站掃描儀在地形測量中的應用

吳 列，黃 偉

(1．四川電力設計咨詢有限責任公司，四川 成都610065;2．徠卡測量系統貿易(北京)有限公司，北京100020)

一、MS50應用項目背景

四川電力設計咨詢有限責任公司于2014年11月初在四川雅江縣高爾寺山地區承接了光伏發電場約6 km2的勘測項目。項目位于4300多米的高海拔區域，且山區已經開始降雪，常規的RTK流動站及全站儀作業勞動強度較大、效率低。項目現場視野開闊，灌木叢較少，比較適合使用三維激光掃描方式進行地形數據采集。筆者所在單位今年采購了徠卡MS50全站掃描儀，因此對于雅江高爾寺山光伏發電項目考慮將MS50全站掃描儀用于地形測量。由于MS50操作方式和數據處理同全站儀相近，因此更能直觀檢驗全站掃描儀在地形測量中的效率，也能夠增加測量手段的多樣性。

二、MS50掃描步驟及過程

MS50采用常規全站儀設站方式，單人即可完成操作。設站定向完成后進入選擇掃描程序，通過點擊屏幕上顯示的實際測量位置即可完成掃描區域設置;然后設置點云在水平和垂直方向上的間隔，1 min即可完成掃描前的設置。掃描分為兩個步驟:首先是拍攝全景圖，MS50自動拍攝選擇的范圍，自動將照片組合成全景圖，全景圖提供了后期點云的RGB色彩信息;然后根據預設的間隔進行掃描。MS50點云獲取的方式比較靈活，兼具速度與測程，近距離可實現1000 Hz點云采集，也可選擇1000 m遠距離模式實現長測程掃描，可根據測區實際環境進行靈活選擇。

單站掃描完成后可直接在儀器屏幕上查看點云數據，也可根據實際情況使用RGB、單色或密度進行瀏覽。部分通視條件不好的區域或沒有數據的較遠地點，無須更換設備，可直接使用免棱鏡功能對未能直接掃描的低洼處和特征點進行補測。MS50具備2000 m免棱鏡功能，在高原的極端環境下操作省時省力。

在數據成果方面，兩天共計完成了30多個測站10萬多個點的數據采集。從完成情況來看，單人完成了常規測量至少5個小組同時作業的工作量，而且獲取的點云質量更高。得益于MS50采用全站儀設站方式，無須拼接點云，所有坐標都位于同一個坐標系下。將原始數據導入Infinity點云管理軟件，可以RGB色彩方式查看點云數據。其提供了三維視角進行瀏覽查看，效果更逼真，并且可輸出ASCII數據。徠卡的PTS格式不僅包含坐標高程信息，還包含RGB顏色信息，可直接導入CAD等第三方成圖軟件。MS50獲得的點云數據密度非常均勻，過濾器能夠優化點云，自動剔除部分噪點，點云結合全景圖信息更加真實地還原了地形地貌的特征信息。如圖1所示。

圖1 點云成果截圖

三、MS50在測量中的優勢

1)MS50集成高精度全站儀、圖像全站儀、三維激光掃描儀功能，實現了一機多用，使用率高，在野外作業時減少了攜帶測量設備的數量;相對于其他激光掃描類設備，MS50更加便攜，并可和現有的徠卡GS15流動站組成超站儀聯合使用，無須擔心設備閑置。

2)操作簡單，同常規全站儀操作一樣方便，單人即可操作，點擊屏幕即可選擇掃描區域，1 min即可完成設置，無須點云拼接且成果可在屏幕上直接查看;內業數據處理無須過多設置，點云可疊加在全景圖上并實現三維模式瀏覽，無須到達現場即可了解點位屬性及位置關系，內業繪圖更輕松。

3)掃描效率高，MS50點云掃描模式最快可實現1000點/s，單站測量時間基本上不超過20 min。在掃描過程中，選擇掃描的區域盡量與測站位置保持一段距離，并且根據實際需要選擇合適的點云間距，這樣掃描的速度最快。MS50設置完成后自動完成掃描，大大減輕了測量人員的工作負荷，縮短了項目工期，綜合效率提高了300%以上。

4)大范圍測量時可使用超站儀模式，無須布設控制網，自由選擇測站位置，大大壓縮了野外測量時間，成果轉換靈活方便，通過Infinity軟件可導出文本格式直接轉換成地形圖成圖軟件格式。

四、結束語

MS50創造性地集成了全站儀和三維激光掃描儀的優勢，簡便的操作流程和高效的點云獲取方式在高爾寺山光伏發電項目中得以體現，為極端環境下的地形測量提供了新的測量手段。此項目僅僅對MS50的部分性能進行了概括，MS50在精度指標方面也非常出色，最高可實現0．6 mm的掃描精度，希望以后能夠嘗試將其應用到電力塔變形監測中，以點云數據形式實現對電力塔的監測。