數控三坐標測量機使批量測量的效率有所提高,通過對給定工件的測量進行編程,可以實現全自動的快速測量。三坐標測量軟件沒有引入CAD功能之前,對測量程序的編制要求專業人員對應圖紙進行編程,這種編程方法使用較為復雜,且對操作人員要求較高。有一種方法就是使用三坐標測量軟件的自學習編程功能,思瑞三坐標維護,在對工件進行實際測量的同時自動生成測量程序。當再次測量同樣的工件時即可調用此程序進行自動測量。由于這種方法簡單易用,適應面廣,因此在業內被廣泛使用。
但由于這種編程離不開實際工件,所以也就帶來了很多難以克服的缺點。一是由于編程離不開硬件環境,必須要將給測量機配套的氣源等打開,使測量機能正常運行方能進行編程,這樣編成較為繁瑣。二是編程離不開工件,所以就必須等工件加工完成后才能進行編程,這樣便會降低了工作效率從而影響生產。坐標機測量軟件中引入CAD功能之后,二手思瑞三坐標,由于可在脫機狀態下通過對CAD模型進行虛擬測量,從而可完成自學習編程的過程,因此解決了以上問題。無論生產是否進行,只要將設計部門設計的CAD圖紙文件輸入到測量軟件中,就可以進行編程。等工件加工完成就可以進行程序測量,這樣就大大提高的生產效率。
針對標靶掃描、全站儀輔助等因素造成掃描作業過程的復雜繁瑣,提出了集成RTK的三維激光掃描技術測量地形的整體方案。采用網絡RTK同軸同步測量掃描站坐標;兩級拼接策略:地物點粗拼接與基于面搜索的ICP準確配準;采用測塊四角或周邊RTK點進行點云準確定向;采用自主研發的點云測圖平臺進行地形測繪。通過幾種典型地形的實驗驗證,該方案使得掃描作業效率提高了約5倍,與現行全野外數字測圖方法比較,作業效率提高了約3倍。基于全站儀的全野外數字測圖方法仍是1∶500大比例尺地形測繪的主流方法,隨著測圖軟件的不斷更新,該方法的內業制圖效率得到較大提升,但是外業仍需投入大量人力跑尺采點。三維激光掃描技術是測繪領域的高新技術,獲取的數據由點云和影像組成,不僅記錄了掃描對象的坐標數據和尺寸信息,更能自動記錄其拓撲與紋理信息,使得傳統點測量向“形測量”轉化[1]。與傳統測量手段相比,三維激光掃描技術具有不用照準部、掃描作業自動化、數據記錄自動化、獲取的數據信息豐富等特點[2],已應用于古建筑測繪、虛擬現實、變形測量、林業調查等領域。文獻[3-12]嘗試采用三維激光掃描技術代替傳統全野外數字測圖方法,以減輕測量人員的外業工作強度,但是這些實驗普遍存在作業面積小,精度評定點數少等特點,不具說服力,黔東南思瑞三坐標,代表性不強。
雖然三維激光掃描儀單測站采集數據精度高、速度快,但是要獲取完整的地形點云數據,則需多站掃描拼接。文獻[3-12]的三維激光掃描儀測量地形的作業方法,采用全站儀或GPS-RTK進行控制測量、布設并測量標靶,準確掃描標靶,基于標靶進行內業測站間拼接和坐標轉換,從而得到大地坐標系下地形的點云數據,效率低、工作量大,僅在精細地形測繪[8-9]、地物單一的礦山地形測繪[3,6,思瑞三坐標維修,10]、難及區域的地形測繪[5,11]等方面得到了嘗試應用。
造成三維激光掃描作業過程復雜繁瑣,制約了其在地形測量方面推廣應用的主要因素有:
(1)標靶:布設標靶、測量標靶、掃描標靶、回收標靶、內業提取標靶等一系列針對標靶的操作[3-11],使得每測站耗時估計增加約5min。
(2)全站儀:采用全站儀布設導線[8],然后測量標靶,使得每測站平均增加至少3min。
(3)對中整平:在控制點上布設掃描測站,要求對中整平,使得每測站耗時增加1~2min[3-8,12]。
(4)三腳架: 采用三腳架固定儀器,測站轉站時,為保護掃描儀需關機,下一站重新開機并初始化,使得作業時間增加至少2min[3-12]。
(5) 測圖軟件: 多種軟件組合使用,缺少專業的基于三維點云的地形測繪軟件[4-12]。
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