MX9 用戶使用心得 | 移動測圖，從安全距離采集地理空間數據
對于公路建設項目的測量，速度至關重要。測量人員需要速度，以便高效完成外業工作。但是車速也一樣重要，特別是在德國，有些高速公路路段沒有限速。在這里，外業測量不適合膽小的人。
國際建筑企業Strabag股份公司非常諳熟在繁忙高速公路上采集測量數據的復雜性?！?當汽車以150公里每小時的速度從身邊飛馳而過時，會讓在路面上測量的人膽戰心驚，“ Strabag在德國雷根斯堡辦公室的數字化部門經理 Thomas Gr?ninger 說道。“ 交通基礎設施項目要求我們在確保人員安全的同時，盡可能高效地獲取精確的現場數據。大多數傳統的方法仍然需要我們暫時關閉道路或重新安排交通路線才能安全工作，這給項目增加了時間和成本。加上在高速公路上飛無人機在德國是很難獲得許可的，我們需要一個能讓我們安全上路的系統。”
進入移動測圖時代, Strabag 公司觀察發現車載 3D 移動測圖技術是一種給人帶來希望的解決方案，它可以讓工作人員在車流中工作，使他們能夠在不犧牲數據質量和人員安全的情況下，以高速公路速度獲取厘米級的空間數據。
結果你猜怎么著？他們的觀點完全正確。在首次將其系統安裝在小型貨車上一年后，移動空間影像技術不僅成為其傳統測量儀器和無人機系統的必要補充，還幫助 Gr?ninger 的部門重新定義了公路和鐵路的業務，發現了新的移動測圖應用，并穩步推動它們走向新的機遇。
移動測圖案例
根據
Gr?ninger
的說法，購買移動測圖技術的想法是在2018年成行的。這家公司越來越注重將 BIM
集成到道路項目中。無論是根據選擇還是根據要求，這些項目都需要做頻繁的測量更新，以便進行規劃和監控施工進度。工作人員不僅要每周，有時甚至是每天用他們的常規測量方法采集這些信息，而且每次返回公路時也面臨著風險。
為了保持其按時、按預算交付復雜交通項目的聲譽，Gr?ninger 說，他們需要能夠讓團隊跟上其設計/建造任務的驚人速度的技術。
他說道：移動測量可以用來把途經的所有東西成圖，并按需提取特征和對象。所有地物特征都在點云和圖像中，因此不需要再次測量或返工。此外，該技術使您能夠在長距離的交通車流中采集數據。例如，一個傳統的測量員需要大約三周的時間來測量一條50公里的公路。通過移動測圖，我們可以在一周內設置地面控制點，高速公路上行駛和處理三維數據（開車行駛本身只需要兩個小時）。這對于工程建設、竣工調查和工地快速變化分析是一個利器。
在測試了幾個選項后，Strabag 公司購買了 Trimble MX9 移動測圖解決方案，一個結合高密度激光掃描的現場完成系統，一個用于全景和多角度圖像的球形相機以及一個高精度Applanix GNSS IMU（慣性測量單元）組件。所有傳感器都與精確的 GNSS 時間標簽進行時間同步，并與 GNSS/IMU 子系統記錄的軌跡相連接。這個精確同步使得所有記錄的激光點和圖像在后處理步驟中準確對齊。
“ 我們試驗了其他只搭載了一個激光掃描儀的系統，” Gr?ninger說。“ 如果使用一個激光掃描儀并以100公里/小時的速度行駛，就會得到密度較為稀疏的點云，這使得提取路緣等特征變得十分困難。MX9搭載了兩個激光掃描儀，每個掃描儀每秒捕獲一百萬個點。這給了我們難以置信的高密度點云，它也相當緊湊和輕便，安裝起來十分便利。”
自2018年底采購 MX9 以來，公司幾乎沒有浪費太多時間，迅速建立了采集和處理地理空間數據的高效工作流程，并建立其三維移動測圖業務 - 既響應招標，又通過展示技術實力主動創造工作機會。
繪制公路地圖
在 Strabag 公司開始使用 MX9 之后不久，一個展示的機會就來了。巴伐利亞北部高速公路管理局（Northern Bavaria Motorway Directorate）正計劃翻修雷根斯堡附近的一條高速公路。Gr?ninger的部門認為這是一個向公共當局展示移動測圖、多傳感器技術在設計和建造新高速公路方面有何益處的機會。
“我們工作的一部分是市場教現有的和新的客戶新技術可以為他們做些什么，特別是如何將多種技術集成到勘測和設計項目中，”Gr?ninge 說?！拔覀內チ诉@個政府部門，提出用移動測圖系統和無人機對計劃改建的高速公路路段進行地圖繪制，我們向他們展示了通過使用這些新技術可獲得數據和好處?！?/p>
出于好奇，巴伐利亞北部高速公路管理局啟動了一個試點項目，讓 Strabag 公司掃描和采集A93雙車道公路的一段圖像，并創建一個絕對精度為水平1.5厘米和垂直2厘米的 DTM。全程覆蓋20公里的路段，他們還將 3D 地圖數據與在公路兩側200米處拍攝的無人機圖像配對。
為了達到所需的數據精度和質量，一個外業小組使用 Trimble SX10 掃描全站儀對120個地面控制點(GCP)進行測量和標記，為移動測圖提供控制。在外業人員標記和測量只有 MX9 才可見的透明噴漆點時，一輛交通安全車輛為他們提供了保護。
經過兩天的地面控制過程，他們已經準備好進行數據采集了。裝有 Trimble MX9 的2米高的車輛在高速公路上的兩個方向各行駛了一次，每個軌跡為10公里。當他們以80公里/小時的速度在高速公路上行駛時，天寶系統掃描了斷裂線、路面邊緣線、道路和建筑標志以及道路標記等結構特征（任何特征都在路邊50米范圍內），并每隔5米拍攝一次全景和多角度照片。兩小時后，他們采集了20公里的全部點云。
“ MX9的一個顯著優勢是它的兩個激光器組，我們稱它為蝴蝶狀結構，” Gr?ninge 說。“ 這種獨特的安置結構使他們能夠交叉掃描并捕獲可能被遮擋的地物。例如，如果你在高速公路上開車經過，如果我們只有一臺掃描儀，那么點云中將會有一個陰影。但由于MX9有兩個掃描儀，如果其中一個因為一輛車經過而被遮擋，那還有另一個掃描儀可以捕獲車后的點。這點非常適合優化數據捕獲?！?/span>
回到辦公室，另一個內業團隊使用 Trimble Business Center 軟件將地面控制點與掃描點關聯起來，處理出 30GB 點云成果。從三維視圖中，他們提取了許多特征，如斷裂線、路面邊緣線、標線、防撞護欄和路緣石，并生成了一個更方便用戶的矢量化圖層。在最后的處理步驟中，他們創建了A93 高速公路厘米級的 DTM，然后將矢量地圖、無人機圖像和 DTM 傳遞給巴伐利亞北部高速公路管理局。
“ 許多人認為他們只能將一種技術用于一個項目，但事實并非如此，” Gr?ninge 說。“ 這個項目足以證明，天寶用戶可以將移動測圖與其它技術相結合，為客戶提供豐富的數據成果。擁有公路的三維模型可以極大地幫助管理局設計新的公路，一旦施工開始，移動測圖可以幫助他們能夠快速、準確地獲取竣工數據，以支持他們的工作進度?！?/span>
通過開展這一試點項目，也使 Strabag 公司在巴伐利亞北部高速公路管理局發布A93正式招標時處于有利地位。
累積公里數
除了示范性項目，Strabag 公司購買的MX9系統還在德國境內許多其它交通基礎設施項目上行駛了數百公里。
他們把 MX9 帶到規劃好的建筑工地，獲取施工中工地的三維測量數據和計算工程量；還使用它掃描建筑群、掃描道路生成路線的 DTM 和建筑物，以支持規劃和 BIM 過程；鐵路它也掃描過。
奧地利運輸公司 Graz-Kóflacher Bahn-und busbertrieb（GKB）委托Strabag公司使用MX9掃描和測量一段51公里長的鐵路，以便對其按計劃在奧地利施蒂里亞的線路網絡實施電氣化。為了避免擾亂鐵路運營，他們需要在夜間采集點云。Trimble MX9 系統被安裝在 GKB 公司的一個特殊機車上，整個項目掃描了包括位于利伯奇和威斯之間的軌道、軌道周邊及上空所有可見特征。
數據再次在 Trimble Business Center 內業軟件中處理，并最終將 3D 數據集提供給 GKB 公司，以幫助簡化并說明計劃于2024年投入運營的新電氣基礎設施的規劃和設計。
“ MX9 在夜間捕獲數據的能力為我們提供了巨大的靈活性，你知道的，白天停止鐵路運營是不太可能的，” Gr?ninge說?！?而且由于它能掃描頭頂，我們可以測量電力線，傳統用測速儀測量電力線是非常復雜的。”
盡管 Strabag 公司的專長是公路和鐵路基礎設施項目，但移動測圖使他們能夠成功地進入機場建設等新領域項目。
Gr?ninge 的部門一直在慕尼黑機場1號航站樓擴建項目的地面層，該項目耗資4.55億美元，將建造一個新的停泊處，并建造一個95000平方米的停機坪，以容納6架寬體飛機或12架小型飛機。
在開始施工之前，需要進行一次精確的測量，以便在拆除前保留現有空間及其結構的準確地圖。
實地調查開始時，在95000平方米的混凝土停機坪上建立了一個地面控制網絡，并用 Trimble SX10 對其進行了測量。在設置地面控制的情況下，一個作業小組使用 MX9 掃描了整個相關的區域，捕獲了所有的建筑物、標記、燈光、標牌以及混凝土接縫僅用了不到一小時。
他們將控制測量成果和掃描點聯系整合在 Trimble Business Center 中，生成了場地的三維模型，清晰地顯示出航站樓基礎設施的真實視圖。從最小的水泥接縫線到最高的燈桿都清晰可見，點云為大規模建設項目的規劃提供了重要的基礎。
“ 用常規方法測量這么大的一個工地需要幾天的工作和額外的成本，” Gr?ninge說?！? 通過移動測圖，我們在一小時內采集了所有需要的現場數據。而且數據質量或想要測量什么樣的特征都沒有問題，因為每個對象都包含在詳細的點云中。如果 MX9 可以看到它，MX9 就會捕獲它。這讓我們在外業有了很大的把握和保障，這對公路項目和機場項目來說尤為重要，因為那里非常難以回訪?！?/p>
由于減少野外作業時間和降低成本的壓力一直與測量工具本身一樣普遍，采用靈活、高效并保持安全的技術是一種新思想。對于 Strabag 公司來說，移動測圖已經被證明是一個明智的選擇，它正在帶領著他們走向一條漫長的成功之路。
