吳 列，黃 偉

(1．四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都610065;2．徠卡測(cè)量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司，北京100020)

一、MS50應(yīng)用項(xiàng)目背景

四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司于2014年11月初在四川雅江縣高爾寺山地區(qū)承接了光伏發(fā)電場(chǎng)約6 km2的勘測(cè)項(xiàng)目。項(xiàng)目位于4300多米的高海拔區(qū)域，且山區(qū)已經(jīng)開(kāi)始降雪，常規(guī)的RTK流動(dòng)站及全站儀作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度較大、效率低。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)視野開(kāi)闊，灌木叢較少，比較適合使用三維激光掃描方式進(jìn)行地形數(shù)據(jù)采集。筆者所在單位今年采購(gòu)了徠卡MS50全站掃描儀，因此對(duì)于雅江高爾寺山光伏發(fā)電項(xiàng)目考慮將MS50全站掃描儀用于地形測(cè)量。由于MS50操作方式和數(shù)據(jù)處理同全站儀相近，因此更能直觀檢驗(yàn)全站掃描儀在地形測(cè)量中的效率，也能夠增加測(cè)量手段的多樣性。

二、MS50掃描步驟及過(guò)程

MS50采用常規(guī)全站儀設(shè)站方式，單人即可完成操作。設(shè)站定向完成后進(jìn)入選擇掃描程序，通過(guò)點(diǎn)擊屏幕上顯示的實(shí)際測(cè)量位置即可完成掃描區(qū)域設(shè)置;然后設(shè)置點(diǎn)云在水平和垂直方向上的間隔，1 min即可完成掃描前的設(shè)置。掃描分為兩個(gè)步驟:首先是拍攝全景圖，MS50自動(dòng)拍攝選擇的范圍，自動(dòng)將照片組合成全景圖，全景圖提供了后期點(diǎn)云的RGB色彩信息;然后根據(jù)預(yù)設(shè)的間隔進(jìn)行掃描。MS50點(diǎn)云獲取的方式比較靈活，兼具速度與測(cè)程，近距離可實(shí)現(xiàn)1000 Hz點(diǎn)云采集，也可選擇1000 m遠(yuǎn)距離模式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)測(cè)程掃描，可根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行靈活選擇。

單站掃描完成后可直接在儀器屏幕上查看點(diǎn)云數(shù)據(jù)，也可根據(jù)實(shí)際情況使用RGB、單色或密度進(jìn)行瀏覽。部分通視條件不好的區(qū)域或沒(méi)有數(shù)據(jù)的較遠(yuǎn)地點(diǎn)，無(wú)須更換設(shè)備，可直接使用免棱鏡功能對(duì)未能直接掃描的低洼處和特征點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。MS50具備2000 m免棱鏡功能，在高原的極端環(huán)境下操作省時(shí)省力。

在數(shù)據(jù)成果方面，兩天共計(jì)完成了30多個(gè)測(cè)站10萬(wàn)多個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集。從完成情況來(lái)看，單人完成了常規(guī)測(cè)量至少5個(gè)小組同時(shí)作業(yè)的工作量，而且獲取的點(diǎn)云質(zhì)量更高。得益于MS50采用全站儀設(shè)站方式，無(wú)須拼接點(diǎn)云，所有坐標(biāo)都位于同一個(gè)坐標(biāo)系下。將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Infinity點(diǎn)云管理軟件，可以RGB色彩方式查看點(diǎn)云數(shù)據(jù)。其提供了三維視角進(jìn)行瀏覽查看，效果更逼真，并且可輸出ASCII數(shù)據(jù)。徠卡的PTS格式不僅包含坐標(biāo)高程信息，還包含RGB顏色信息，可直接導(dǎo)入CAD等第三方成圖軟件。MS50獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)密度非常均勻，過(guò)濾器能夠優(yōu)化點(diǎn)云，自動(dòng)剔除部分噪點(diǎn)，點(diǎn)云結(jié)合全景圖信息更加真實(shí)地還原了地形地貌的特征信息。如圖1所示。

圖1 點(diǎn)云成果截圖

三、MS50在測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)

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(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，使用率高，在野外作業(yè)時(shí)減少了攜帶測(cè)量設(shè)備的數(shù)量;相對(duì)于其他激光掃描類設(shè)備，MS50更加便攜，并可和現(xiàn)有的徠卡GS15流動(dòng)站組成超站儀聯(lián)合使用，無(wú)須擔(dān)心設(shè)備閑置。

2)操作簡(jiǎn)單，同常規(guī)全站儀操作一樣方便，單人即可操作，點(diǎn)擊屏幕即可選擇掃描區(qū)域，1 min即可完成設(shè)置，無(wú)須點(diǎn)云拼接且成果可在屏幕上直接查看;內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理無(wú)須過(guò)多設(shè)置，點(diǎn)云可疊加在全景圖上并實(shí)現(xiàn)三維模式瀏覽，無(wú)須到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)即可了解點(diǎn)位屬性及位置關(guān)系，內(nèi)業(yè)繪圖更輕松。

3)掃描效率高，MS50點(diǎn)云掃描模式最快可實(shí)現(xiàn)1000點(diǎn)/s，單站測(cè)量時(shí)間基本上不超過(guò)20 min。在掃描過(guò)程中，選擇掃描的區(qū)域盡量與測(cè)站位置保持一段距離，并且根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的點(diǎn)云間距，這樣掃描的速度最快。MS50設(shè)置完成后自動(dòng)完成掃描，大大減輕了測(cè)量人員的工作負(fù)荷，縮短了項(xiàng)目工期，綜合效率提高了300%以上。

4)大范圍測(cè)量時(shí)可使用超站儀模式，無(wú)須布設(shè)控制網(wǎng)，自由選擇測(cè)站位置，大大壓縮了野外測(cè)量時(shí)間，成果轉(zhuǎn)換靈活方便，通過(guò)Infinity軟件可導(dǎo)出文本格式直接轉(zhuǎn)換成地形圖成圖軟件格式。

四、結(jié)束語(yǔ)

MS50創(chuàng)造性地集成了全站儀和三維激光掃描儀的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)便的操作流程和高效的點(diǎn)云獲取方式在高爾寺山光伏發(fā)電項(xiàng)目中得以體現(xiàn)，為極端環(huán)境下的地形測(cè)量提供了新的測(cè)量手段。此項(xiàng)目?jī)H僅對(duì)MS50的部分性能進(jìn)行了概括，MS50在精度指標(biāo)方面也非常出色，最高可實(shí)現(xiàn)0．6 mm的掃描精度，希望以后能夠嘗試將其應(yīng)用到電力塔變形監(jiān)測(cè)中，以點(diǎn)云數(shù)據(jù)形式實(shí)現(xiàn)對(duì)電力塔的監(jiān)測(cè)。