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歷史建筑測繪——在古建筑測繪方面的案例

文章發布于:2021-03-23 作者:admin 瀏覽次數:

古建筑是我國歷史文化的重要載體,加強古建筑的保護、管理和合理利用,對傳承和弘揚中華民族優秀文化傳統、增強民族凝聚力具有重要意義。隨著數字化測繪時代的到來,古建筑保護正逐漸完成從傳統保護方式到數字化保護方式的轉變。針對已有的建筑物因為圖紙丟失導致在對其修復或改造時無法獲取準確的數據、對BIM模型數據更新等問題,可以利用三維激光掃描儀迅速高精度復制現實模型。針對構造復雜的古建筑空間信息留存,可以使用三維激光掃描技術結合低空航空攝影測量技術來實現。

 
塔身全貌示意圖

首先使用三維激光掃描儀進行塔外整體控制掃描,掃描時采用塔外四周分層布設測站的掃描方式。采用多視角全局優化配準算法完成整體控制掃描點云的高精度配準,并將其作為各層點云的配準基準。在局部掃描時,采用逐層掃描、逐層質檢的方式完整各層塔體內外的三維激光掃描。

 
局部掃描示意圖

同時利用多旋翼無人機搭載SONY全畫幅單反相機進行掃描“盲區”的近距離、正視影像采集。

 
無人機掃描盲區示意圖

將各測站點云數據配準至基準點云坐標系中,并完成點云賦色、去噪、簡化等工作。在對古建筑進行三維分析的工作中,三維激光掃描技術與傳統的測量技術相比有相當大的優勢。三維激光掃描技術能快速完整的獲取建筑物的三維信息,并能夠精確有效的生成建筑物的三維模型,同時能通過重構的模型快速提目標的點、線、面、體等幾何數據。

 
塔身主體掃描點云示意圖
 
由于三維激光掃描技術獲取的是三維點云數據, 因此能充分體現出建筑物的特征信息。通過對建筑物進行整體掃描能為后續的數據處理提供豐富的源數據,該數據還可多層次多方面利用,大大節省了采集成本。
通過采集的源數據進行專業的數字化處理,得到精準復刻的線畫圖和三維模型,并利用專業的軟件對模型材質,進行渲染處理,可實現遺址三維影像的真實還原,還可對該三維數據進行存檔,也可以加載在三維交互平臺上,實現遺址的三維瀏覽與交互。

 
點云融合成果示意圖
 
案例總結

優勢:
1. 通過三維點云數據不僅可以逼真再現古建的風貌,而且也真實地保存了建筑物室內外一體的尺寸及結構特征,可以方便快捷的提取古建筑的各種結構數據和尺寸;
2. 這些數據是進行古建筑文物數字化保護的基礎,通過真彩色三維點云數據,可以清晰的展現建筑的梁柱結構,對于建筑變形監測及修復重建有重要指導意義。也可以在文物遭破壞后,為恢復古建的原貌提供參考依據。
操作流程
根據不同的需求可以生成相應的成果,主要工作流程包括以下幾個步驟:
1. 在實施具體掃描計劃之前,需要制定嚴密的掃描方案,根據數據采集的精度要求和被掃描物體現場環境,確定掃描路線、掃描站數、儀器站位置、掃描密度選擇。
2.數據獲取,包括三維點云數據采集和紋理信息的獲取。
3.點云數據預處理,主要包括點云的去噪,配準和點云著色,導出真彩色點云數據。
4.后期成果應用于展示,包括正射影像圖、平面圖、剖面圖、立面圖,部分項目還需提供古建精細三模型。

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