一桥飞架南北，天堑变通途。随着我国综合国力的不断提高和科技水平的日益飞跃，我国的桥梁建设也到了一个迅猛发展的阶段；同时，桥梁工程技术的飞速发展，对桥梁结构的精确测量与监测也变得尤为重要。

三维激光扫描技术作为一种先进的测量手段，以其非接触、高精度、高效率的特点，在大桥测量中展现出巨大潜力。本文将详细介绍三维激光扫描技术在大桥测量中的应用，并结合具体案例展示这一技术的实际应用效果。

一、三维激光扫描技术简介

三维激光扫描技术（3D Laser Scanning），又称“实景复制技术”，自20世纪90年代发展以来，以其非接触式测量、数据密度大、精度高、数字化及良好的配合性等特点，广泛应用于工业、医学等逆向工程和地质地形的测绘与监测中。同时，也因为三维激光扫描技术能够快速获取物体表面海量的空间坐标，以点代面，整体连续地反映扫描物的空间拓扑关系，在桥梁测量中，三维激光扫描技术突破了传统单点监测的局限，为桥梁变形监测提供了新的手段，也能应对老旧桥梁因缺乏相关设计资料的弊端难以开展监测工作的难题。

三维激光点云测量原理

应用设备介绍

本次测量中，我们使用了天宝 SX12和天宝 X7两款三维激光扫描仪。

1、天宝SX12全站扫描仪

采用天宝独特的脉冲与相位结合的方式，激光测距5500米，扫描测距600米，测角精度高达1″。相比传统扫描仪，其优势包括：

● 一机多用：集全站仪、扫描仪、影像功能于一体，实现超长距离测距、长距离扫描和影像获取；

● 高精度：基于导线测量，扫描点云无需拼接，整体精度取决于导线控制网精度；

● 棱镜追踪技术：自动搜索跟踪棱镜，解决传统全站仪在夜间工作时找不到控制点的难题；

● 可选择性区域扫描：既可以全穹顶扫描也可以在控制器上框选扫描不充分的区域，以便减少外业工作量和外业时间；

● 远程多类型影像采集功能：集成多款相机传感器，高达107倍的光学变焦能力，可以清晰的观测几百米处的目标测量并拍照存储。

2、天宝X7三维激光扫描仪

测程80米，测距精度达2mm，内置伺服驱动EDM、多镜头影像、自动校准、自动配准技术和测绘级自动整平多项技术融于一体，每站扫描时间仅需1分35秒。

二、测量流程

资料搜集与探勘选点

通过与业主单位的沟通获取到建立桥梁坐标系的4个控制点资料，天宝耐特技术人员在地图上初步选取点位后，进行了实地探勘，确认了控制点位置，并根据现场情况制定了详细的测量计划。

控制点分布

外业测量与数据采集

1、桥下扫描要点

在不受现场植被遮挡的前提下，我们将SX12全站扫描仪架设在现场的强制对中观测墩上，以实现最高精度设站；

若现场强制对中观测墩不具备通视扫描条件，则采用后方交会(同时测量两个已知控制点)方法对全站仪进行定位定向。

此外，还可基于手簿和SX12相机，框选所需扫描区域，减少外业时间。

在强制对中观测墩上扫描

在未知点建站扫描

2、桥面扫描要点

将X7三维激光扫描仪架设在桥面护栏处，由于护栏遮挡，将扫描仪站间距控制为20米左右，可确保扫描仪获取的点云较为完整。

X7扫描仪建站位置示意

三、内业数据处理

点云拼接

1、SX12点云拼接

无需拼接，外业现场获取的点云即为整体点云。

2、X7点云拼接

通过选取两站点云之间重叠特征点方式，Trimble Realworks软件可将两站点云拼接一起。

点云拼接示意图

点云配准报告

点云视图

线形提取

1、梁底、桥面边线提取

将点云导入Trimble Business Center软件，利用Trimble Business Center软件提取线要素功能，可将梁底，桥面边线提取出来。

提取线要素

2、桥面中线提取

将桥面边缘线设为剖面线，向桥中心平移1/2桥宽度，按5mm厚度，提取桥面中线点云，并按2m左右间隔将桥面中线连接。

桥面中线

剖面桥面中线折线

3、对应里程高程提取

（1）裁剪线段，将提取的五条线段裁剪，使之前后端点与桥梁起始点相重合；

（2）按10米间隔分割五条线形；

分割线形

（3）提取线形端点属性，并整理为里程-高程对应表。

四、总结

本次项目，我们通过三维激光扫描技术，成功获取了桥梁结构的详细三维模型与关键线形数据，包括难以接触或观测的区域，这有助于实现对桥梁结构的全面检测，并精确识别桥梁表面的损伤情况，如裂缝、剥落、腐蚀等。同时，三维激光扫描技术的非接触式测量特点，有效避免了测量过程中对桥梁的潜在损害，也降低了测量人员的安全风险，确保了测量过程的安全性与可靠性。

通过本次大桥测量案例，我们成功验证了三维激光扫描技术在桥梁结构监测与分析中的实际应用效果，为后续的变形监测与维修养护提供了重要参考。未来，天宝耐特将持续助力推广三维激光扫描技术在桥梁工程领域中的应用，为桥梁的安全运营与可持续发展提供坚实保障。