移动测绘 | 车载移动测绘照进实景三维现实

Leigh Surveyors公司总部位于澳大利亚布里斯班，专注于交通基础设施市场。该公司通过持续对激光雷达、扫描机器人以及对最 新移动测绘技术的投资，提供更全面、更精确的解决方案，保持着行业领先地位，并为数字孪生奠定基础。

本篇文章是对该公司的数字工程主管Chris Power的访谈录，他分享了新近对移动测绘技术的测试和部署经过，以及对随之而来的趋势、挑战及优势的思考，希望能对您的工作有所启发和帮助。

Chris Power和Leigh Surveyors公司的所有者兼测量师Rupert Leigh

对于基础设施测量员而言，移动测绘面临的最 大挑战是什么？

准确性。我们看到过很多效果不错的地面激光雷达数点云数据。然而，很多这样的例子都依赖于几何匹配或“点云对点云”的配准来拼接出完整的测量范围，而不总是将点云数据嵌套到对应的地理参考框架中。因为误差累积和“短边控制长边”等问题，这样做无法保证数据的准确性。而我们经过测试发现，Trimble® MX9以其搭配的测量工作流程，可以将数据各项误差控制在项目的设计要求范围内，屡试不爽。

更为先进的移动扫描技术是如何提高生产能力的？

这些能够自动创建精确点云来替代传统的人工采集数据是真正的重大转变。移动测绘解决方案，特别是MX9开辟了更多、更新的生产能力。现在，测量设备和软件通过计算就能干活，可生成任意大小的精确点云，生产效率仅受CPU、GPU和内存等因素限制，而不是人力。

有没有一项移动扫描技术真正脱颖而出？

最让我惊讶的是 IMU（GNSS惯导）。有一次，我们正在扫描一条8公里长的隧道。从一端获得GNSS固定开始，一路开到另一端，然后在没有重新建立GNSS固定的情况下，就沿着相反的方向驶回。在进行了PPK处理后，我们发现IMU在16公里的范围内偏差不到13厘米。这是我万万没想到的！

你测试过高精度移动测绘设备吗?你的工作流程是什么?

在过去的12个月里，我们制作了近200公里的移动测绘点云成果，非常详细地显示了高速公路和复杂的城市环境。经验证达到20到25毫米的绝 对精度和10到15毫米的相对精度，这意味着这些点云数据已经足以应用于要求较高的土木工程应用（设计、勘察与施工）。这是移动测绘领域的重大突破。

在工作流程方面，我们的项目采用GNSS基站和Trimble SX10扫描机器人来完成首级控制和计算平滑最 佳估计轨迹，所有这些包括精确点云的生产，都直接在Trimble Business Center (TBC) 一个软件中处理。

在3D实体模型和网格模型方面，我们从TBC导出基准数据，并在Civil 3D中创建BIM数据，生成IFC BIM模型导入TBC，然后可以将其与表面、字符串和点云一起转换为12da格式。

（编者注：12da是12d Model软件的数据格式，12d Model是澳大利亚12d Solutions公司解决地形建模、测量、土木设计问题的综合软件。TBC支持与几乎所有市场主流GIS、BIM及各种行业软件进行数据交换。）

既然您具备了这些功能，那您近期有哪些移动测绘上的应用？

正是这种精度质量水平为路面养护、现状测量、勘察测量和竣工测量打开了大门。例如，MX9点云数据可达到的精细程度和相对精度被业主接受进行公路路面状况评估和变形测绘。我们还用这次公路扫描采集的附带数据对现有桥梁进行了建模。

内城外环路项目是我们广泛使用MX9的首批大型项目之一。客户要求进行维护测量，但不想大动干戈。因为他们不想影响这条繁忙高速公路上的交通。我们在周日早上五点出门，载着MX9，一路开车就整个干完了。达到25毫米的绝 对精度也只是多花了点时间来配准。但它仍然比需要测量人员直接上路的传统测量快得多，而且测量人员上路施测必须要进行交通控制等繁琐条件。

我们的亲身经历有效地证明了，车载移动测绘有助于在不需要封路的情况下，以最 高安全标准进行竣工、勘察和维护测量。数据的细节和精细程度也是前所未有的，而且工期远远少于人员上路施测的传统测量。

高精度移动测绘对BIM和数字孪生的未来意味着什么？

对于测量员来说，高精度点云让我们一步迈入BIM世界，为数字孪生提供了基础。BIM无法回避地理现实，而在当今先进的移动测绘解决方案的帮助下，测量员是搞定地理信息的合适人选。

我创建的第 一个数字孪生模型是用于一条6公里，约2.5亿美元的高速公路升级项目。这是澳大利亚高速公路项目的第 一个LOD500 BIM模型。昆士兰交通当局已经使用它来更新他们的工程测量标准和技术规范，以便将激光雷达技术和3D实体模型和网格模型集成到测量成果中。

最近，我们为另一个河滨快速路项目创建了一个数字孪生模型。我们采集这个数据的目的，就是为了方便向该客户以及未来的客户展示我们的能力。同时，我们对工作流程做了详尽的记录，这将为我们日后的工作开展提供支持。

在处理数字孪生时，您认为其他人应该考虑哪些方法？

数字孪生的价值是进化的。当您看到这些项目如何提供自动化重要合同流程（如质量保证）的机会时，真正的价值就实现了。将启动、调度、编排、质量保证和竣工任务等项目捆绑在一个单一的进化模型中具有强大的优势。平台是关键！

该模型一开始是一个设计模型，然后转换为程序模型，这是一个与现场一致的空间数据模型。然后，通过提供一个实用的规划平台来管理可施工性评估、设计变更、放样文件和质量保证，从而将设计与竣工联系起来。

到这个阶段，该模型可以被视为“竣工”，尽管它实际上是一个质保驱动的状态变化。质保结果被添加到模型中，然后使用最 终的移动扫描测段来完成施工阶段，并在缺陷责任期开始时采集工程状态。

您的客户意识到点云数据的优势了吗?

当然。设计专业人员知道，他们可以使用精确的点云将设计与现有条件相结合，并具有所需的所有上下文和准确性，管理员也可以轻松地掌控位置准确的详细报告。大型和中型承包商现在正在发展他们的数字工程能力，争夺最 优秀人才的竞赛已经开始。

对使用移动测绘技术尚有顾虑的行业、业主/运营商/承包商，您有什么建议吗？

试想一下，在这个极端天气越来越多的世界里，难道我们还要让测量员在35摄氏度的高温和90%的湿度下每天工作10小时？行业需要车载移动测绘系统，测量行业需要提供更具吸引力的工作场景来吸引新的测量员。如果您可以坐在空调车里舒适地测量一个项目，那为什么不这样做呢？况且准确性已经达到并且反复验证可行。