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天宝SX10产品案例-桥梁多维度多种类数据一体化采集处理

麦格天渱SX10影像扫描仪经过多次的在各行业不断探索、实践和完善,形成了一套独特、优质和实用性强的解决方案,在桥梁检测、地质矿产、路桥检测、体积计算、智慧工厂、文化遗产、水利水电、公共安全与应急、传统测绘等行业领域广泛应用,并取得优异成果。

下面以SX10在桥梁检测项目的应用为例,来展示其独特的应用价值和高效的数据处理流程。

背景意义


这是一座某高速特大桥,整座大桥长300米+,宽70米+。

图1高速大桥示意图

整座大桥钢管拱肋共分48个吊装节段,整体构造复杂多样,并且作业过程伴随小雨,同时现场有大型设备正在施工,桥两旁的山崖也常常有碎石滚落,恶劣的环境给现场作业带来非常大的困难,但是凭借着SX10超强防雨防震的作业特点,尽管在如此恶劣环境中作业,也仅仅用时2天就完成了整座大桥的3D扫描测绘工作。

技术优势

整座大桥架构复杂,整体由16根拱肋轴线,在拱肋轴线之间连接着上百根钢丝吊线,不仅仅因为整座大桥结构复杂多样,作业环境不太理想,除了天气不允许外,大桥横跨200多米的大河,无法进行中间架站,且在扫描作业前需进行导线控制测量。所以要想完成本次作业需要做控制点和超远距离扫描到大桥内外侧整体三维点云数据, SX10是天宝最新推出的重量级测量神器,对以上问题便可一一应对,如下为其独特的作业优势:


  • 超远程高精度测量扫描功能:
    1. 棱镜测量, 测距5500米,精度1mm+1.5ppm
    2. 免棱镜测量,测距800米,精度2mm+1.5ppm
    3. 带状扫描,范围600米,噪声1.5mm@120m
  • 远程多类型影像采集功能:

    Trimble Vision技术,集成多款相机传感器—广角相机,主相机,同轴望远镜相机等。高达84倍的光学变焦能力,可以清晰的观测几百米处的测量目标(普通仪器30倍)。

解决方案


之所以能够在这么复杂多样的环境中工作并且高效的完成任务,最重要原因归结于SX10具有超远程全站仪、三维扫描仪和高清影像采集仪于一身的独特性能。首先利用其全站仪5500米测程和1mm精度的优点,对其进行导线测量,在已求取的控制点上架站,利用其600米扫描测程和1mm扫描精度的优点进行扫描测量作业,SX10由于采用闪电3DM技术,5分钟左右便可采集完一站的影像和三维点云数据,通过利用天宝的TBC软件可以分别处理导线数据和三维点云数据,使得内业数据处理过程更简单、更方便、更快捷。

施工细节

1.导线测量

利用SX10全站仪功能在大桥的四周布设相应数量的导线控制点,以便后续的坐标转换和相关测量工作。下图分别为桥头、桥侧、桥体等位置进行控制点的布设情况。

图2控制点布设
图3桥头控制点测量
图4棱镜按照
图5桥侧体控制点测量
图6桥体控制点布设

2.影像采集

利用SX10的高精度全站仪功能做好导线控制测量后,在相应的控制点位置进行扫描作业,SX10可以将整座大桥的信息以三维点云+色彩的方式展现出来,通过在不同的角度进行多方位进行扫描观测,确保大桥三维数据的齐全性、完整性和观赏性,下图为在桥头和桥侧位置进行扫描作业情况。

图7桥头扫描作业

通过在桥侧方位进行架站扫描可以获取更多的桥体三维点云信息,通过利用SX10的600米扫描测程的优势,在四周的任何位置作业都可以将大桥的三维点云数据采集到位,并确保精度可靠。

图8桥侧扫描作业

软件处理


1.点云处理

利用RealWorks和TBC软件对三维点云数据强大的自动处理功能,可以实现高精度点云数据全自动拼接和目标提取,并且还可以实现对点云数据的编辑、取样、去噪等。

图9配准后桥体三维点云数据

并且还可以将点云数据与场景影像共同加载,达到更真实的效果。

图10点云与影像叠加情况

2.目标提取

通过对桥体的吊柱、衔接点、悬挂线等目标区域进行提取,进一步分析特征区域信息,有助与后续的桥体、桥梁、桥墩和衔接柱的检测分析。

图11吊装目标提取

通过大量的提取桥体特别目标信息,能够非常容易的计算出目标间的距离和相关属性。

图12各吊装与控制点的关系

3.目标拟合

利用点云建模工具对整个桥梁的拱柱进行拟合建模,可以更为方便的提取拱柱的中轴线信息和相关节点信息,以便于后续的检测工作。

图13桥梁拱柱拟合情况

整体桥梁在进行对应的坐标转换工作后,利用三维测量工具对桥梁各关键部件和目标区域进行精准量算和检验。

图14桥梁各部件尺寸分析
图15各吊装提取情况

4.后期建模

对处理好的三维点云数据可以直接在RealWorks软件中点击SketchUp或者CAD功能进行三维建模,或者可以导出LAS等格式在3D MAX等软件中进行三维建模。下图为通过利用三维点云数据对整座桥梁建模后的成果。

图16整座大桥的模型效果
图17大桥模型整体情况

项目总结

北京麦格天渱科技发展有限公司桥梁检测方案,充分利用三维激光扫描技术,结合三维虚拟现实技术,在短时间之内完成了对大桥的测量、扫描、检测和建模工作,为高速大桥提供了可查询的数字化资料。

桥梁工程师老朋友,谢谢你对SX10的信任,我向您保证绝对不会让误差大于2mm,因为这源于SX10始于才华,忠于性能的特点。

亲爱的桥梁老朋友,在以后的一段岁月里若是时间忘记了行走的直线,不要担心,我的眼会为你读取最精准的点,因为SX10的存在是桥梁最好的守护神。