影像全站掃描儀Trimble SX10在山區等高線測圖中的應用
——以肅北大敖包溝礦區為例

汪永紅，張陽陽,門林杰，陳亞偉，張治國，郝　偉

(1. 甘肅省國土資源規劃研究院，甘肅 蘭州 730000； 2. 甘肅農業大學資源環境學院，甘肅 蘭州 730000)

Trimble SX10影像掃描儀是集測量、影像和高速三維掃描于一體的革命性解決方案，具有3大技術優勢，分別為：Trimble Lightning 3DM線掃描技術，保證了每秒26 600個點的測量速度及1.5 mm的測量精度；Trimble VISION多鏡頭提供了影像獲取技術，改變了傳統全站儀目鏡瞄準等方式，SX10完全以影像方式進行瞄準再測量；Trimble Advanced Autolock高級鎖定跟蹤技術，保證鎖定目標并持續全站儀測量工作。目前，雖然三維激光掃描儀在測量領域有所應用,但是對于地形復雜的山區，單純的三維激光掃描儀不能直接獲取帶地理坐標的測繪數據，需要內業軟件的數據拼接和地理配準，這樣的工作流程反而增加了作業的難度。但是Trimble SX10這種具備測量流程功能的掃描儀非常適用于地形變化較大的區域，外業和內業簡單高效，能夠很好地解決地形復雜山區測繪的一系列問題。

1　測區概況

肅北大敖包溝銅鎳礦普查項目為甘肅省礦產資源勘查重點項目之一，肅北大敖包溝礦區海拔高、地形起伏大，大部分為懸崖、深溝等測繪人員無法到達的危險地形，與外界交通不便，人員進出較為困難，項目區內出現意外情況難以及時處理。由于時間緊、任務重，常規的全站儀、GPS RTK測繪方法很難完成。三維激光掃描儀采集數據均勻，無需人工操作，效率高，在三維立體建模、模型準確度及數據處理等方面均具有較大的優勢。三維激光掃描技術最基本的應用之一就是地形圖繪制。基于掃描的精細點云可直接生成三維地形模型，并可以自動提取等高線，實現一次測量，同時可獲取三維及二維數據資料。與傳統測繪手段相比，三維激光掃描具有效率高、細節豐富、成果形式多樣、智能化、兼容性強等優點。

2　項目測量流程

2.1　整理流程

先根據項目大小、位置，規劃掃描測站數和需要測量的特征點。外業使用SX10 進行數據的掃描， 采集點云數據和全站儀特征點數據。內業利用 Trimble TBC 軟件處理點云數據，自動生成等高線，并提交所需要的成果。

2.2　外業測量流程

利用已知點(控制點或已測量點)，使用SX10設立測站，掃描所需要的點云。再利用SX10全站儀功能測量一些特征點。這些特征點可以用來檢核點云的精度，如圖1所示。

圖1　掃描測站的三維視圖

2.3　內業處理流程

數據導入TBC，可得到點云數據。利用TBC軟件自動分類地面、建筑物、電線桿和標志、高植被。軟件自動分類有問題的，可手動調整。并且剔除周圍的雜點，根據效果抽稀點云。在剔除植被、地物等非地貌部分的點云數據的基礎上，利用TBC基于點云數據生成表面模型，并可對有問題的部分進行修改編輯，如圖2所示。

圖2　點云處理后 TBC 生成表面

2.4　精度的檢核和成果輸出

可根據現場已有控制點，或利用SX10全站儀功能測量的地形點進行等高線誤差的檢核。TBC數據處理軟件可以將等高線數據導出為各種格式的數據成果，包括CAD(DXF/DWG)、GIS(SHP)等格式，如圖3所示。

圖3　生成的等高線

3　遇到的問題及處理方式

由于項目區位于山區，測量時間為冬季，山區有很多干枯的雜草等植被。SX10外業掃描時也會把這些植被掃描到，這就需要內業處理時剔除這些雜草數據，否則會影響等高線生成的精度。SX10后處理軟件采用天寶TBC軟件，該軟件具有點云自動分類功能，可以在剔除植被、雜點、刺點之后再進行等高線成圖。

4　對比分析

傳統作業與Trimble SX10作業對比見表1。

表1

5　結　語

經過對比分析，在山區等高線測圖應用中，在滿足傳統測量工作需求的前提下，Trimble SX10影像掃描儀能夠大幅提高外業作業效率，改變了傳統外業工作方式，提供優質的可交付成果，為測量工作人員提供了一套完整的解決方案。

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