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测绘在古建筑方面的应用

文章发布于:2021-03-23 作者:admin 浏览次数:

古建筑是我国历史文化的重要载体,加强古建筑的保护、管理和合理利用,对传承和弘扬中华民族优秀文化传统、增强民族凝聚力具有重要意义。随着数字化测绘时代的到来,古建筑保护正逐渐完成从传统保护方式到数字化保护方式的转变。针对已有的建筑物因为图纸丢失导致在对其修复或改造时无法获取准确的数据、对BIM模型数据更新等问题,可以利用三维激光扫描仪迅速高精度复制现实模型。针对构造复杂的古建筑空间信息留存,可以使用三维激光扫描技术结合低空航空摄影测量技术来实现。

 
塔身全貌示意图

首先使用三维激光扫描仪进行塔外整体控制扫描,扫描时采用塔外四周分层布设测站的扫描方式。采用多视角全局优化配准算法完成整体控制扫描点云的高精度配准,并将其作为各层点云的配准基准。在局部扫描时,采用逐层扫描、逐层质检的方式完整各层塔体内外的三维激光扫描。

 
局部扫描示意图

同时利用多旋翼无人机搭载SONY全画幅单反相机进行扫描“盲区”的近距离、正视影像采集。

 
无人机扫描盲区示意图

将各测站点云数据配准至基准点云坐标系中,并完成点云赋色、去噪、简化等工作。在对古建筑进行三维分析的工作中,三维激光扫描技术与传统的测量技术相比有相当大的优势。三维激光扫描技术能快速完整的获取建筑物的三维信息,并能够精确有效的生成建筑物的三维模型,同时能通过重构的模型快速提目标的点、线、面、体等几何数据。

 
塔身主体扫描点云示意图
 
由于三维激光扫描技术获取的是三维点云数据, 因此能充分体现出建筑物的特征信息。通过对建筑物进行整体扫描能为后续的数据处理提供丰富的源数据,该数据还可多层次多方面利用,大大节省了采集成本。
通过采集的源数据进行专业的数字化处理,得到精准复刻的线画图和三维模型,并利用专业的软件对模型材质,进行渲染处理,可实现遗址三维影像的真实还原,还可对该三维数据进行存档,也可以加载在三维交互平台上,实现遗址的三维浏览与交互。

 
点云融合成果示意图
 
案例总结

优势:
1. 通过三维点云数据不仅可以逼真再现古建的风貌,而且也真实地保存了建筑物室内外一体的尺寸及结构特征,可以方便快捷的提取古建筑的各种结构数据和尺寸;
2. 这些数据是进行古建筑文物数字化保护的基础,通过真彩色三维点云数据,可以清晰的展现建筑的梁柱结构,对于建筑变形监测及修复重建有重要指导意义。也可以在文物遭破坏后,为恢复古建的原貌提供参考依据。
操作流程
根据不同的需求可以生成相应的成果,主要工作流程包括以下几个步骤:
1. 在实施具体扫描计划之前,需要制定严密的扫描方案,根据数据采集的精度要求和被扫描物体现场环境,确定扫描路线、扫描站数、仪器站位置、扫描密度选择。
2.数据获取,包括三维点云数据采集和纹理信息的获取。
3.点云数据预处理,主要包括点云的去噪,配准和点云着色,导出真彩色点云数据。
4.后期成果应用于展示,包括正射影像图、平面图、剖面图、立面图,部分项目还需提供古建精细三模型。

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