MX9 用户使用心得 | 移动测图,从安全距离采集地理空间数据
栏目:企业新闻 发布时间:2020-06-12
MX9 用户使用心得 | 移动测图,从安全距离采集地理空间数据

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对于公路建设项目的测量,速度至关重要。测量人员需要速度,以便高效完成外业工作。但是车速也一样重要,特别是在德国,有些高速公路路段没有限速。在这里,外业测量不适合胆小的人。


国际建筑企业Strabag股份公司非常谙熟在繁忙高速公路上采集测量数据的复杂性。“ 当汽车以150公里每小时的速度从身边飞驰而过时,会让在路面上测量的人胆战心惊,“ Strabag在德国雷根斯堡办公室的数字化部门经理 Thomas Gröninger 说道。“ 交通基础设施项目要求我们在确保人员安全的同时,尽可能高效地获取精确的现场数据。大多数传统的方法仍然需要我们暂时关闭道路或重新安排交通路线才能安全工作,这给项目增加了时间和成本。加上在高速公路上飞无人机在德国是很难获得许可的,我们需要一个能让我们安全上路的系统。


进入移动测图时代, Strabag 公司观察发现车载 3D 移动测图技术是一种给人带来希望的解决方案,它可以让工作人员在车流中工作,使他们能够在不牺牲数据质量和人员安全的情况下,以高速公路速度获取厘米级的空间数据。


结果你猜怎么着?他们的观点完全正确。在首次将其系统安装在小型货车上一年后,移动空间影像技术不仅成为其传统测量仪器和无人机系统的必要补充,还帮助 Gröninger 的部门重新定义了公路和铁路的业务,发现了新的移动测图应用,并稳步推动它们走向新的机遇。

移动测图案例


根据 Gröninger 的说法,购买移动测图技术的想法是在2018年成行的。这家公司越来越注重将 BIM 集成到道路项目中。无论是根据选择还是根据要求,这些项目都需要做频繁的测量更新,以便进行规划和监控施工进度。工作人员不仅要每周,有时甚至是每天用他们的常规测量方法采集这些信息,而且每次返回公路时也面临着风险。

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为了保持其按时、按预算交付复杂交通项目的声誉,Gröninger 说,他们需要能够让团队跟上其设计/建造任务的惊人速度的技术。


他说道:移动测量可以用来把途经的所有东西成图,并按需提取特征和对象。所有地物特征都在点云和图像中,因此不需要再次测量或返工。此外,该技术使您能够在长距离的交通车流中采集数据。例如,一个传统的测量员需要大约三周的时间来测量一条50公里的公路。通过移动测图,我们可以在一周内设置地面控制点,高速公路上行驶和处理三维数据(开车行驶本身只需要两个小时)。这对于工程建设、竣工调查和工地快速变化分析是一个利器。


在测试了几个选项后,Strabag 公司购买了 Trimble MX9 移动测图解决方案,一个结合高密度激光扫描的现场完成系统,一个用于全景和多角度图像的球形相机以及一个高精度Applanix GNSS IMU(惯性测量单元)组件。所有传感器都与精确的 GNSS 时间标签进行时间同步,并与 GNSS/IMU 子系统记录的轨迹相连接。这个精确同步使得所有记录的激光点和图像在后处理步骤中准确对齐。


“ 我们试验了其他只搭载了一个激光扫描仪的系统,” Gröninger说。“ 如果使用一个激光扫描仪并以100公里/小时的速度行驶,就会得到密度较为稀疏的点云,这使得提取路缘等特征变得十分困难。MX9搭载了两个激光扫描仪,每个扫描仪每秒捕获一百万个点。这给了我们难以置信的高密度点云,它也相当紧凑和轻便,安装起来十分便利。”

 

自2018年底采购 MX9 以来,公司几乎没有浪费太多时间,迅速建立了采集和处理地理空间数据的高效工作流程,并建立其三维移动测图业务 - 既响应招标,又通过展示技术实力主动创造工作机会。

绘制公路地图


在 Strabag 公司开始使用 MX9 之后不久,一个展示的机会就来了。巴伐利亚北部高速公路管理局(Northern Bavaria Motorway Directorate)正计划翻修雷根斯堡附近的一条高速公路。Gröninger的部门认为这是一个向公共当局展示移动测图、多传感器技术在设计和建造新高速公路方面有何益处的机会。


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“我们工作的一部分是市场教现有的和新的客户新技术可以为他们做些什么,特别是如何将多种技术集成到勘测和设计项目中,”Gröninge 说。“我们去了这个政府部门,提出用移动测图系统和无人机对计划改建的高速公路路段进行地图绘制,我们向他们展示了通过使用这些新技术可获得数据和好处。”


出于好奇,巴伐利亚北部高速公路管理局启动了一个试点项目,让 Strabag 公司扫描和采集A93双车道公路的一段图像,并创建一个绝对精度为水平1.5厘米和垂直2厘米的 DTM。全程覆盖20公里的路段,他们还将 3D 地图数据与在公路两侧200米处拍摄的无人机图像配对。


为了达到所需的数据精度和质量,一个外业小组使用 Trimble SX10 扫描全站仪对120个地面控制点(GCP)进行测量和标记,为移动测图提供控制。在外业人员标记和测量只有 MX9 才可见的透明喷漆点时,一辆交通安全车辆为他们提供了保护。


经过两天的地面控制过程,他们已经准备好进行数据采集了。装有 Trimble MX9 的2米高的车辆在高速公路上的两个方向各行驶了一次,每个轨迹为10公里。当他们以80公里/小时的速度在高速公路上行驶时,天宝系统扫描了断裂线、路面边缘线、道路和建筑标志以及道路标记等结构特征(任何特征都在路边50米范围内),并每隔5米拍摄一次全景和多角度照片。两小时后,他们采集了20公里的全部点云。


“ MX9的一个显著优势是它的两个激光器组,我们称它为蝴蝶状结构,” Gröninge 说。“ 这种独特的安置结构使他们能够交叉扫描并捕获可能被遮挡的地物。例如,如果你在高速公路上开车经过,如果我们只有一台扫描仪,那么点云中将会有一个阴影。但由于MX9有两个扫描仪,如果其中一个因为一辆车经过而被遮挡,那还有另一个扫描仪可以捕获车后的点。这点非常适合优化数据捕获。”

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回到办公室,另一个内业团队使用 Trimble Business Center 软件将地面控制点与扫描点关联起来,处理出 30GB 点云成果。从三维视图中,他们提取了许多特征,如断裂线、路面边缘线、标线、防撞护栏和路缘石,并生成了一个更方便用户的矢量化图层。在最后的处理步骤中,他们创建了A93 高速公路厘米级的 DTM,然后将矢量地图、无人机图像和 DTM 传递给巴伐利亚北部高速公路管理局。


“ 许多人认为他们只能将一种技术用于一个项目,但事实并非如此,” Gröninge 说。“ 这个项目足以证明,天宝用户可以将移动测图与其它技术相结合,为客户提供丰富的数据成果。拥有公路的三维模型可以极大地帮助管理局设计新的公路,一旦施工开始,移动测图可以帮助他们能够快速、准确地获取竣工数据,以支持他们的工作进度。”


通过开展这一试点项目,也使 Strabag 公司在巴伐利亚北部高速公路管理局发布A93正式招标时处于有利地位。



累积公里数

除了示范性项目,Strabag 公司购买的MX9系统还在德国境内许多其它交通基础设施项目上行驶了数百公里。


他们把 MX9 带到规划好的建筑工地,获取施工中工地的三维测量数据和计算工程量;还使用它扫描建筑群、扫描道路生成路线的 DTM 和建筑物,以支持规划和 BIM 过程;铁路它也扫描过。


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奥地利运输公司 Graz-Kóflacher Bahn-und busbertrieb(GKB)委托Strabag公司使用MX9扫描和测量一段51公里长的铁路,以便对其按计划在奥地利施蒂里亚的线路网络实施电气化。为了避免扰乱铁路运营,他们需要在夜间采集点云。Trimble MX9 系统被安装在 GKB 公司的一个特殊机车上,整个项目扫描了包括位于利伯奇和威斯之间的轨道、轨道周边及上空所有可见特征。


数据再次在 Trimble Business Center 内业软件中处理,并最终将 3D 数据集提供给 GKB 公司,以帮助简化并说明计划于2024年投入运营的新电气基础设施的规划和设计。


“ MX9 在夜间捕获数据的能力为我们提供了巨大的灵活性,你知道的,白天停止铁路运营是不太可能的,” Gröninge说。“ 而且由于它能扫描头顶,我们可以测量电力线,传统用测速仪测量电力线是非常复杂的。”


尽管 Strabag 公司的专长是公路和铁路基础设施项目,但移动测图使他们能够成功地进入机场建设等新领域项目。


Gröninge 的部门一直在慕尼黑机场1号航站楼扩建项目的地面层,该项目耗资4.55亿美元,将建造一个新的停泊处,并建造一个95000平方米的停机坪,以容纳6架宽体飞机或12架小型飞机。


在开始施工之前,需要进行一次精确的测量,以便在拆除前保留现有空间及其结构的准确地图。


实地调查开始时,在95000平方米的混凝土停机坪上建立了一个地面控制网络,并用 Trimble SX10 对其进行了测量。在设置地面控制的情况下,一个作业小组使用 MX9 扫描了整个相关的区域,捕获了所有的建筑物、标记、灯光、标牌以及混凝土接缝仅用了不到一小时。

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他们将控制测量成果和扫描点联系整合在 Trimble Business Center 中,生成了场地的三维模型,清晰地显示出航站楼基础设施的真实视图。从最小的水泥接缝线到最高的灯杆都清晰可见,点云为大规模建设项目的规划提供了重要的基础。


“ 用常规方法测量这么大的一个工地需要几天的工作和额外的成本,” Gröninge说。“ 通过移动测图,我们在一小时内采集了所有需要的现场数据。而且数据质量或想要测量什么样的特征都没有问题,因为每个对象都包含在详细的点云中。如果 MX9 可以看到它,MX9 就会捕获它。这让我们在外业有了很大的把握和保障,这对公路项目和机场项目来说尤为重要,因为那里非常难以回访。”


由于减少野外作业时间和降低成本的压力一直与测量工具本身一样普遍,采用灵活、高效并保持安全的技术是一种新思想。对于 Strabag 公司来说,移动测图已经被证明是一个明智的选择,它正在带领着他们走向一条漫长的成功之路。