基于三维激光扫描技术的古城墙保护及修复的应用
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三维激光扫描仪应用案例5:故宫修复及保护中的应用三维激光扫描仪在故宫的修复及保护中的应用故宫是世界上现存最大最完整的古代宫殿建筑群,是人类珍贵的文化遗产,具有500多年的历史。
从2002年10月起,故宫百年大修拉开了序幕,总投资达10亿元人民币。
这次整修工程,规模之大、时间之长、花费资金之多,是自1420年故宫建成后的582年中所未有的。
在对故宫这样的古代建筑进行修复工作时,使用传统的测量方法,要想获取这样庞大建筑群的全部三维几何数据是比较困难的事情,要在短期内获得完整的数据更是无法实现。
因此,采用了徕卡HDS三维激光扫描仪,完成了数据存档、分析以及处理等工作,为实现高清晰度现场数据捕获和故宫的修复及保护起到了关键作用。
使用了徕卡的HDS3000扫描太和殿的外部。
徕卡HDS3000三维激光扫描仪是一款脉冲式激光扫描仪。
HDS3000不仅能够实现360˚×270˚的视场范围扫描,同时还可以通过内置的数码相机获取扫描点的颜色信息。
在扫描太和殿内部结构时,使用徕卡HDS4500扫描仪。
HDS4500是一款超高速相位式激光扫描仪。
通过测量相位差和整周模糊度可以实现距离的快速测量,测量速度高达每秒50万点,能够在2分钟内完成360˚×310˚视场范围的扫描,且观测精度可达3mm+160ppm,充分满足了故宫狭小空间的数据获取的要求。
在扫描过程中,还结合使用徕卡TCRA1201将其内外数据进行拼接,成功的获取了整个太和殿的三维测量数据。
对于获取的点云数据,通过徕卡的Cyclone软件和基于CAD的插件,得到故宫太和殿的三维模型数据和整体建筑的平面图、立面图和剖面图。
第一次为太和殿保留了电子化的现状图纸,为将来的修缮工作提供了宝贵的资料。
三维激光扫描技术21世纪初,三维激光开始被应用于古建筑测绘领域,如用于故宫修复测绘•和数码相机相结合对古建筑物进行快速三维重建等,实现古建地数字化存档,为研究中国古建筑史和建筑理论提供重要资料•三维激光在古建筑保护中相对于传统测绘手段而言更显示出其独特地•无法取代地优越性.然而,由于建筑本身地特性以及技术本身地局限性,也使得三维激光用于古建筑测绘存在一定地缺陷,且技术含量较高,硬件设备昂贵,投入大,易受古建筑物周围高大树木遮挡等,实际实施往往有难度.三维激光扫描仪(FaroFocus3D)FARO 1法如)•业界轻:5kg•扫描速度昴快:1. 000, DOO点F秒新一代三维激光杓捲仪•扫描视野姙大;360°(水平丨305。
(垂直]•体积ffiMx 240mm x 200mm x 100mm•<0远距离相位式扫描:153.49^•圈■楕度最离:距离榻度•一协毗集咸度锻高:内笛高性能PC机、7000万像嘉的高滑晰數码相机、霧色融摸操作屛、内藏式可充电电范、SD卡数据储存器“♦水平倾料讲正范围量大:±5e图Faro大场景地面三维激光扫描仪三维激光扫描技术又称“实景复制技术”,通过现场扫描操作直接将各种大型.复杂.不规则地•标准或非标准等实体三维数据完整地采集到电脑中,进而快速重构出目标地三维模型及线.面.体.空间等各种制图数据.同时,采集地三维激光点云数据还可进行各种后处理工作,如:测绘•计量•分析.仿真.模拟.展示.监测.虚拟现实等,它是各种正向工程工具地对称应用工具,即逆向工程工具•它区别于传统地单点定位测量•点线测绘技术及照相测量技术•图三维激光扫描仪三维激光扫描可以同时获取空间三维点云Pointcloud和彩色数字图像两种数据,扫描点空间定位精度达到5mm~10m使该项技术成为欧美等国在高效率空间数据获取和地面遥感探测及三维建模方面地研究热点•近年来,该项技术在欧美等国家和地区地应用涉及城市规划.资源调查.灾害管理.工程设计及国防等方面,特别在城市三维景观•古建重建.虚拟现实与仿真等方面发挥了巨大优势•工作原理三维激光扫描技术,是通过内部地激光脉冲发射器向目标物发出激光脉冲通过反光镜旋转,发出地激光脉冲扫过被测目标,信号接收器接收来自目标体返回地激光脉冲,通过每个激光脉冲从发出到被测物表面返回仪器所经过地时间可以获得被测物体到扫描中心地距离,同时扫描控制模块可测量每个激光脉冲地水平扫描角a和竖向扫描角B ,后处理软件自动解算得出被测点地相对三维坐标进而转换成绝对坐标系中地三维空间位置坐标或三维模型FAR激光三维扫描仪系统由硬件和软件两部分组成.1、硬件部分FAR激光三维扫描仪系统硬件部分组成主要包括扫描仪(包含激光发射器.彩色照相机及操作显示屏).三脚架.云台.2、软件部分FAR激光三维扫描系统软件部分包括四部分:点云扫描处理软件FAROSce ne. 数据共享软件SCENE WebShare.三维激光扫描技术地具体应用需求如下:古建筑三维数据地采集(1)古建筑全貌现状三维信息采集及数据库建立目前在文物管理过程中针对古建筑都进行了测绘及图纸绘制工作. 但以往地测绘方式和图纸只能反映建筑地结构形式,由于中国木构建筑结构地特殊性,现存地古建筑梁架结构都存在变形情况, 而这些重要地变形数据传统地测绘手段却难以准确获得. 三维激光扫描技术可以在短时间内以海量点地形式对古建筑进行数据采集, 后期可以通过专业地软件利用这些海量数据绘制出古建筑地现状图纸或生成现状模型.(2)古建筑中木雕. 砖雕等结构件地精准数据采集及开发中国传统地古建筑大量采用木雕. 石雕作为装饰,寓意深远且做工精美, 在漫长地历史岁月里,人为及自然原因导致了很多雕刻正在慢慢消失, 采用更高精度地白光. 蓝光等扫描仪可以将这些内容进行数字化地提取,形成数据档案, 甚至做成专业地不同门类地数据库.这样地数据不仅仅在学术研究方面能够带来大量地帮助, 通过专业地操作软件及高精度地3D打印技术还可以将这些雕刻精准地复制出来,在具体地工程维修. 仿建等方面也会有积极地促进作用, 通过对其文化元素地提取, 还可以结合当代工艺美术领域, 创意出不同材质. 规格. 类型地衍生产品, 带动一方经济. 古建筑地现状图纸提供记录现状与指导施工分属测绘与设计两个专业, 原本就是两种截然不同地工作,虽然古建筑地修复设计是以现状测绘为基础地 ,但这并不代表两者必须合二为一.目前,两者由同一人完成地工作模式有它产生地技术背景,伴随着三维激光 扫描仪地出现,如今我们完全可以把两者分开来做•传统工作模式地改变,实质上 是生产力发展过程中分工细化地必然结果下图为古建筑现状图•罠找占畦刚Wilfl ・能磐从设 计的角度去诠耳瞅 结构"对于斷楚雀藐而言可臥起劉 很軒的说明作用+但对于建 段完咗的建筑*尤K ■址经历 了名年的風吹雨打石的徐觅 的真实皓构.龌乏具体的指记录现状不是非常必要绘制二维线条图•正射影像图是利用点云构建地三角网模型纠正了由诸多因素(特别是中心投影)引起地图像变形地照片 •因为同时 拥有精细地影像和准确地尺寸,能够真实地反映出建筑原貌,所以建筑立面地正 射影像图具备了代替现状测绘图纸地条件 •我们只需在上面标注好尺寸,即可方 便使用.古建筑修复地设计图纸在古建修缮工程中,进行准确•全面地现状测量是分析结构变形和绘制设计 图纸地基础工作•点云地高密度•可视化特点为人们提供了仿真地工作环境,相当 于把现▼ :严- 瞬」ttrfflr Wnttll I Httri™ 占建现ifiMtfl 的二班菽字化技术,町厲笊 确的拿握if 筑的真俱柑诰帖 况、r 解毎一卜构世的现实 尺疗和变序情:匕为宦乱的 雉护、修堵、安全性硏究都 洛来了根人的個柯.场转移到了办公桌上,因此我们可以根据点云开展“桌面测量” •具体地操作方法是:修复设计人员应用特殊插件将点云导入常用地工程制图软件(如AutoCAD.Microstation等),之后就能在彩色点云(图7)及点云切片(图8)上直接量取所需数值,并勾绘建筑外形用于设计制图•这是一个将逆向采集得到数据进行正向处理和表达地过程•从准确性地角度讲,点云作为原始测量数据应该被古建专业人员直接使用开展“桌面测量”是获取信息最为简单.有效地途径,也是目前为业内人士所普遍认可地方法.安全性监测及预警分析中国现存大量明清古建筑,在局部地区甚至保存下来宋.唐.汉等更加久远地建筑堪称国宝.经历漫长地岁月,地形变化.自然侵蚀.人为等因素这些保存下来地古建筑都或多或少地存在沉降•倾斜.开裂等变形情况•有些变形已经对古建筑地安全构成了威胁•根据古建筑地不同现状,制定有针对性地方式方法来保护这些建筑地安全性是至关重要地,但这些建筑绝大部分都没有完整地现状基础数据而要对古建筑进行安全性监测,完整.准确地现状数据是首先需要掌握地资料,我们利用三维数字化技术可以将这些建筑全面•完整地基础数据采集下来,今后可定期对这些建筑进行扫描并将历次地扫描数据同原始数据进行比对,掌握建筑全面地变化情况并可制定相应地安全预案.大木构架变形情况分析大木构架地整体变形情况是对古建筑损毁程度进行判断地重要依据,但它却是传统手段无法观测地•我们将三维激光扫描技术与控制测量技术联合使用,通过控制点把诸多站位地点云拼接到一起(图4),就能快速.准确获得大木构架地完整观测数据,进而开展变形分析工作•以实测地点云数据为基础,我们可以利用软件快速构建出物体地三角网模型(图5)如果把先后两次获得地三角网模型相重合,软件中地对比分析功能还会自动给出量化地比较结果(图6).这样,我们就能清楚.直观地看到该建筑在经过修缮或一段时间后地变化状况,该项技术可用在古建结构变形地长期监测体系中•IE -T 化。
三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用三维激光扫描技术是测绘的一项新兴技术,它能够完成高精度地数据扫描和实物的三维重建。
该技术能够真正做到直接快速的从实物中进行逆向三维数据采集及模型的重新构建,没有任何真正的表面处理,三维激光点云中的每个数据都是真实的,直接从目标采集的数据,使得最后处理的数据是真实可靠的。
因为技术突破了传统的单点测量方法,其最突出的特点就是精度高、速度快且近似原形,是当今国内外测量方面的热点研究领域之一。
标签:三维激光扫描技术古建筑保护点云1引言中国是一个具有悠久历史的国家,许多古老的建筑分布在其中,它们的保护已经成为当前城市规划和建设工程的一个重要问题,不容忽视。
传统的建筑测绘和资料整理的方法和技术手段远远不能满足古建筑保护的实际需要。
为古建筑遗产的保护与修复引入三维激光扫描技术,能够对建筑物进行三维数字化处理,这对建筑物的保护与修复具有非常重要的意义。
宁波保国寺大雄宝殿为北宋佛教建筑,受到文物界和建筑史界的广泛关注。
尽管现存的宁波保国寺大殿体量不算太大,但其结构和形制颇为独特,是国内尤其是江南地区罕见的木结构建筑。
本次对宁波保国寺大雄宝殿进行全面、完整、精细地记录,将实现手工测绘记录与计算机三维扫描记录的结合,为古建筑的进一步研究、保护提供全面、系统的基础资料。
2三维激光扫描仪原理三维激光扫描仪是集成多种高新科技的一种影像扫描测量系统,同时也集成CCD数字摄影和仪器内部校正等系统。
三维激光扫描测量系统主要由线结构激光光源、彩色CCD 摄像机、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板和计算机及相应软件组成。
由步进电机带动线结构激光光源做步进转动,使光平面在物体表面上扫描,从而实现整个被测表面的三维测量。
采用贴图技术将所摄物体的颜色信息匹配到各个被测点的三维数据上,便可得到整个被测物体的彩色三维信息。
3扫描数据采集宁波保国寺大雄宝殿以及周围环境没有现成的地形图,而且测区范围不是很大,我们进行了实地勘察,现场选择路线,确定扫描站点。
三维激光扫描技术在古建筑建模中的应用在当今数字化时代,科技的飞速发展为各个领域带来了前所未有的变革,古建筑保护与研究领域也不例外。
其中,三维激光扫描技术凭借其高精度、非接触式测量等显著优势,逐渐成为古建筑建模的重要手段。
古建筑作为历史文化的珍贵遗产,承载着丰富的历史、艺术和科学价值。
然而,由于岁月的侵蚀、人为的破坏以及自然灾害等因素,许多古建筑面临着损毁和消失的危险。
为了更好地保护和传承这些文化瑰宝,对其进行精确的数字化建模显得尤为重要。
三维激光扫描技术的工作原理是通过向目标物体发射激光束,并接收反射回来的激光信号,从而获取物体表面的点云数据。
这些点云数据包含了物体的三维坐标、颜色和反射强度等信息,可以非常精确地描述物体的形状和特征。
在古建筑建模中,三维激光扫描技术具有诸多显著的优势。
首先,它能够快速、高效地获取大量的点云数据,大大提高了建模的工作效率。
相比传统的测量方法,如全站仪测量等,三维激光扫描技术可以在短时间内完成对大面积古建筑的测量工作。
其次,该技术具有高精度的特点,可以精确到毫米甚至微米级别,能够真实地反映古建筑的细节和微妙的结构变化。
再者,由于是非接触式测量,不会对古建筑造成任何损害,这对于保护脆弱的历史建筑至关重要。
在实际应用中,三维激光扫描技术的操作流程通常包括现场数据采集、数据预处理、模型构建和后期处理等步骤。
在现场数据采集阶段,需要根据古建筑的特点和规模,合理设置扫描站点,确保能够完整地覆盖整个建筑。
同时,要注意选择合适的扫描分辨率和扫描距离,以获取高质量的点云数据。
数据预处理阶段主要包括点云去噪、拼接和精简等操作,以提高数据的质量和可用性。
模型构建阶段则是利用预处理后的点云数据,通过专业的建模软件生成三维模型。
后期处理包括对模型的纹理映射、优化和渲染等,使其更加逼真和生动。
以某古老寺庙的建模为例,技术人员首先在寺庙周围设置了多个扫描站点,对寺庙的主体结构、佛像和装饰细节等进行了全面扫描。
3D激光扫描技术在古建筑保护修复中的应用实践在古建筑保护修复领域中,传统的测绘方法通常会造成一定的损害和破坏,这对于珍贵的文化遗产来说是不可接受的。
然而,随着科技的进步,3D 激光扫描技术的应用为古建筑的保护和修复提供了全新的解决方案。
本文将介绍3D激光扫描技术在古建筑保护修复中的应用实践。
古建筑保护修复一直是一个具有挑战性的任务。
传统的测绘方法往往需要直接接触建筑,比如使用测量仪器进行测绘或者进行手工绘图。
这些方法都存在着对古建筑的损坏和对人员安全的风险。
此外,传统测绘方法通常需要大量的时间和人力资源,而且存在测量数据的错误和不准确性的问题。
然而,3D激光扫描技术的出现改变了传统测绘的方式。
3D激光扫描技术通过使用激光束扫描古建筑的表面,可以快速精确地获取建筑的三维数据。
这种非接触式的测绘方法极大地减少了对古建筑的损坏和破坏,同时也降低了人员的安全风险。
3D激光扫描技术可以在短时间内获取大量的测量数据,且具有较高的准确性和可重复性。
通过将这些数据进行处理和分析,可以生成建筑的高精度三维模型和点云模型,为古建筑的保护修复提供了重要的参考依据。
在古建筑保护修复过程中,3D激光扫描技术的应用有着广泛的应用。
首先,通过激光扫描技术可以获取古建筑的详细结构信息,包括建筑物的形状、表面纹理、细节和缺陷等。
这些数据可以帮助专业人员全面了解建筑的情况,为保护修复方案的制定提供重要的参考依据。
同时,激光扫描技术还可以检测和记录古建筑的变形和病害情况,以及建筑材料的老化和损坏情况,为建筑的保护修复工作提供了重要的数据基础。
其次,3D激光扫描技术还可以在古建筑保护修复过程中进行数字化仿真和模拟。
通过将测量得到的三维数据导入计算机软件,可以对建筑的结构和装饰进行数字化建模和仿真,以评估不同的保护修复方案的可行性和效果。
同时,还可以进行虚拟现实的应用,为人们提供更直观、真实的感受和体验,提高保护修复工作的效率和质量。
此外,激光扫描技术还可以用于监测古建筑的长期变化和损害情况。
测绘技术在历史文化保护和文物修复中的应用与挑战近年来,随着科技的迅速发展,测绘技术逐渐被应用于历史文化保护和文物修复领域。
测绘技术以其高精度、高效率的特点,为文物修复工作提供了强有力的支持。
然而,与此同时,测绘技术在应用过程中也面临着一些挑战。
本文将从应用实例和挑战两个方面,探讨测绘技术在历史文化保护和文物修复中的应用与挑战。
一、测绘技术在历史文化保护和文物修复中的应用实例1. 三维激光扫描技术在古建筑保护中的应用三维激光扫描技术通过激光传感器精确测量建筑物的形状和细节,生成建筑物的三维模型。
这项技术广泛应用于古建筑的保护和修缮中。
例如,在故宫博物院的文物修复过程中,三维激光扫描技术被用于记录文物的尺寸、表面纹理和细节,为后续的修复工作提供了准确的数据参考。
同样的技术也被应用于长城的保护工作中,通过三维扫描,可以实现对长城各个部分的评估和监测,及早发现并修复潜在的问题。
2. 地理信息系统在文物保护中的应用地理信息系统(GIS)结合遥感技术,为文物保护工作提供了全新的视角。
通过将多源数据进行整合和分析,可以实现对文物周边环境的综合评估。
例如,在西安的陕西历史博物馆的文物保护工作中,GIS技术被运用于文物分布情况的分析和文物管理的优化。
利用高分辨率遥感影像,可以快速、准确地定位文物的分布范围,为后续的文物保护工作提供参考依据。
二、测绘技术在历史文化保护和文物修复中的挑战1. 技术更新换代带来的人才培养问题随着测绘技术的不断更新换代,人才培养问题成为一个亟待解决的挑战。
传统的测绘技术在应对复杂的文物修复任务时可能显得力不从心,因此需要培养掌握新技术的专业人才。
这需要大量的时间和资源投入,且需要与相关学科进行紧密的交叉和合作。
2. 数据保护与隐私问题测绘技术在运用过程中产生的大量数据需要进行存储和管理,而这些数据往往包含着对文物的详细描述和特征。
因此,数据的保护和隐私问题成为一个不可忽视的挑战。
如何保护这些数据的安全性和完整性,是测绘技术在历史文化保护和文物修复中亟需解决的问题。
3D激光扫描技术在文物保护修复中的应用实践文物保护修复是一项重要的文化事业,其目的是为了保护历史文化遗产,让后代子孙能够继续欣赏到这些珍贵的文物。
然而,传统的保护修复方法存在一些局限性,如时间长、费用高、操作困难等。
近年来,随着科技的进步,3D激光扫描技术的出现为文物保护修复带来了新的解决方案。
3D激光扫描技术是一种非接触式的扫描方法,可精确捕捉文物的形状、细节和纹理,将其转化为数学模型,实现数字化保存和复制。
这项技术基于激光点云和摄像机系统,通过扫描、拍摄、模型重建等步骤,将文物还原为数字化的3D模型。
首先,3D激光扫描技术在文物保护修复中的应用实践主要体现在文物的数字化保存方面。
传统的文物保存方式通常是用照片、手工绘制或模具复制等方法进行记录,这样的保存方式容易受到时间和环境等因素的影响,导致保存的文物形状和细节逐渐消失。
而采用3D激光扫描技术进行文物数字化保存,可以精确地记录文物的形状和纹理等信息,不受时间和环境的限制,实现文物保存的永久性和准确性。
其次,3D激光扫描技术在文物保护修复中还具有文物的复原重建功能。
许多文物因为年代久远或经历过自然灾害等原因而破损,需要进行修复。
传统的修复方式通常是由专业人员根据经验进行手工修复,这样的修复方法不仅费时费力,而且容易存在主观因素影响修复效果。
而利用3D激光扫描技术,可以将文物损伤的部分进行精确扫描,生成与原文物相匹配的数字模型,然后通过3D打印等技术进行复原重建,从而实现文物修复的精确性和准确性。
另外,3D激光扫描技术在文物保护修复中还可以用于虚拟展示和科学研究。
通过将文物进行3D数字化处理,可以在虚拟平台上进行展览和展示,使更多的人能够欣赏到珍贵的文物,同时也保护了原件的安全性。
此外,基于3D数字化模型的研究分析可以帮助专家深入研究文物的各个方面,如构造、材质、年代等,为文物修复提供科学依据和技术支持。
然而,3D激光扫描技术在文物保护修复中并非没有挑战。
基于激光扫描的测绘技术在文物保护与修复中的应用引言文物作为人类文明的重要载体和历史记载,具有不可替代的价值。
然而,由于年代久远和外界环境的影响,许多文物已经遭受到了严重的破损和退化。
为了保护和修复这些宝贵的文物,科学技术的发展为我们提供了新的解决方案。
其中,基于激光扫描的测绘技术成为了文物保护与修复的有力工具。
本文将从三个方面介绍基于激光扫描的测绘技术在文物保护与修复中的应用,包括文物的三维重建、损伤分析和修复方案的设计。
一、文物的三维重建基于激光扫描的测绘技术可以通过实时扫描文物表面,并获取其几何信息,从而实现文物的三维重建。
激光扫描仪通过激光束的扫描,可以测定出物体的形状和位置,高精度地还原文物的立体结构。
通过将多个扫描点拼接起来,可以生成文物的完整三维模型。
这样的重建模型可以为进一步的文物保护和修复工作提供基础数据。
二、损伤分析文物在长时间的自然环境中往往会受到自然力和人为破坏的影响,导致损伤和断裂。
基于激光扫描的测绘技术可以帮助文物保护人员进行损伤分析,准确地检测出文物表面的破损和退化情况。
扫描仪的高精度和高分辨率可以排除人眼无法察觉的微小缺陷,帮助保护人员更全面地评估文物的损伤程度。
通过对损伤进行地图化和计量化处理,可以帮助决策者和修复人员做出更合理的修复方案。
三、修复方案的设计基于激光扫描的测绘技术还可以在文物修复方案的设计中发挥重要作用。
对于受损文物的修复,传统的修复方式往往需要直接接触文物表面,容易带来二次破坏。
而基于激光扫描的测绘技术可以为修复人员提供详细的文物几何信息,帮助他们在未直接接触文物的情况下进行设计和调整。
通过计算机模拟和虚拟实验,修复人员可以在保护文物结构完整性的前提下,制定出更加精确和可靠的修复方案。
这不仅提高了修复的效率和准确度,还有助于传统工艺和现代技术的结合,推动文物保护技术的创新。
结论基于激光扫描的测绘技术在文物保护与修复中具有重要的应用价值。
通过三维重建、损伤分析和修复方案的设计,该技术为文物保护人员提供了更全面、准确和可靠的数据支持。
规范三维激光扫描技术在旧城改造古建筑保护中的应用摘要:古代木建筑是我国建筑发展历程的重要见证,同时具有历史、艺术和科学等多方面的研究价值,是新建筑设计与新艺术创作的借鉴实证。
随着信息时代新技术的发展,古建筑测绘出现了新的可能性,三维激光扫描技术成为古建筑测绘的全新方式,它抛弃了原有以二维平面图纸为切入点的方式,将所有信息直接记录到空间之中形成三维模型,再提取出二维的平面信息制成图纸。
鉴于此,本文对规范三维激光扫描技术在旧城改造古建筑保护中的应用进行分析,以供参考。
关键词:三维激光扫描;旧城改造;古建筑保护引言1)三维激光扫描实现了“实物还原”,充分体现出三维激光扫描在古建筑数字化信息保护方面的优势,也为古建筑的三维建模和重建等提供了参考。
2)通过三维激光扫描与BIM技术的结合,以点云数据为基础,建立古建筑的BIM模型,能够实现BIM技术在文物古建筑修复中的正向设计,为设计的变更、施工方案的制定、技术交底等后续工作提供改了便利条件,还可建立古建筑信息模型数据库,对于古建筑的保护具有重要的意义。
1三维激光扫描技术的概念3D雷射扫描技术可让您快速从庞大的点云资料建立3D色彩模型,使3D色彩测量效率更高、精确度更高,且不具备触控功能,因此3D雷射扫描器的精确度可以以微米计。
还支持凹凸详图扫描。
三维激光扫描仪技术为历史建筑的早期改建工程图提供了卓越的性能。
2古建筑三维激光扫描2.1扫描方式和仪器点云数据采集主要利用了FARO、Trimble两款站立式和无人机三维激光扫描仪,如图1所示。
2.2不同扫描方式效果对比1)无人机扫描首先对壤驷子祠采用无人机扫描,扫描过程和扫描结果见图2。
2)站式扫描通过站式扫描,将采集的点云数据通过SCENE软件进行模型拼接处理,形成点云模型如图3所示。
对采用无人机和站式扫描两种方法的效果进行了总结(见表1)。
3传统修缮技术概况传统的翻新备选方案是艰苦、复杂、耗时的,而且与有限的专业人员有关,往往通过跨学科咨询继续进行。
基于三维激光扫描技术的古城墙保护及修复的应用
胡彬
(南京农业大学公共管理学院,江苏南京210095)
摘要:三维激光扫描技术作为新兴科学技术,正渗透到我们的科学研究,生活生产的很多方面,本文主要介绍了三维激光扫描技术在古城墙本体的测绘中的应用,关于古城墙本体的三维激光扫描测量模型及系统也在不断的完善与深入研究中,本文希望用简单通俗的语言,引起公众对于古城墙等具有鲜明文化特色的物品的关注与重视。
关键词:三维激光扫描技术;古城墙;人文文化
一、三维激光扫描技术的简介:
1、地面三维激光扫描技术的作用原理:
利用激光方向性好、亮度高、单色性好、相关性好等优点,突破了传统三维数据采集手段(单点采集三维数据的方法)的阻碍,能够快速海量获取物体表面数据(点云),并进行精密计算机处理,提高测量精度,精简测量步骤。
2、地面三维激光扫描技术的系统特点:
主动、非接触的探测方式,三维激光扫描仪是主动探测式系统,可以对目标进行非接触式扫描,无需对被测量物体表面进行附加处理步骤,特别适合于抗拒后期人工处理破坏其原真性的古城墙、古建筑的测绘;扫描信息完整,只要制定周密的测量计划,就可以避免传统测绘中的补测漏测,减少复杂的查漏补缺过程;后期数据处理相对于传统测绘简单,可以直接输入到计算机进行后期处理,而不是传统测绘中人工制定表格进行统计然后输入计算机,避免了人为误差和繁琐的步骤;测量精度提高数十倍,能够为更深层次的问题分析提供数据依据。
二、古城墙现状以及古城墙保护及修复的必要性及迫切性:
我国各地古城墙现状不容乐观,以南京明城墙为例,经过600多年的风风雨雨,目前南京明城墙险情和隐患也十分严重,特别是城墙顶部的防水层被破坏,城墙顶部及墙体上生长的树木导致雨水渗人墙体,引起城墙内芯土层受潮膨胀,城砖风化、粘结剂失效,城墙表面起朦、剥皮、开裂,严重者出现坍塌;包山墙山体建房、削坡,导致山体不稳,出现滑坡、塌方等险情。
所以在现如今国家发展文化产业,提升软实力的大背景下,古城墙作为人文文化的代表性象征,理应得到全面深入的保护与修复,例如南京青奥会举办前期,南京市政府对于南京明城墙做了有效合理的保护修复措施的部署,青奥会前期火炬传递也加入了古城墙的元素,将青奥会这一象征青春活力的体
育盛事与南京作为六朝古都的深厚人文历史底蕴有机结合,也
达成了人文青奥的宣传目的。
另外现在许多城市为了完成GDP
目标对老城区大拆大建,使许多当地居民遗失了对这座城市的
部分情感,然而古城墙可以作为当地许多居民的情感寄托,在
不改变古城墙原貌的基础上,古城墙得到保护与修复相信是许
多当地居民心之所想。
三、三维激光扫描技术与古城墙测绘数据的契合性以及局限性
1、三维激光扫描技术采集到的数据具有三维立体的特点,
可以在一次测量过程中采集到城墙本体在一段时间内的水平位
移以及沉降位移(之所以说位移是选取与参考文献中相近的
参考坐标系,比对现如今的测量结果与参考文献中的测量结果
得出位移这一结论),在传统的全站仪测量中,需要对城墙本
体水平位移以及沉降位移进行两次测量。
2、三维激光扫描技术通过发射激光,对城墙本体进行主
动探测,无需对城墙本体进行处理,而且激光对城墙本体无损害,契合了最大程度无损害的去保护古城墙。
3、三维激光扫描技术能够获取海量物体表面数据,也就
是说,通过对三维激光扫描技术得到的数据进行分析,我们可
以得到物体表面更为细微的变化,比如我们用传统全站仪测量
可能得到城墙表面0.5米的跨度上本体的沉降位移的变化,
而应用三维激光扫描技术我们可以得到数十分之一倍甚至是数
百分之一倍跨度上的城墙本体的沉降位移的变化。
4、因为城墙本体是一个漫反射平面,微小的表面起伏都
可能影响到激光测距的变化,干扰到后期数据的处理,这需要
我们不断的去尝试,模拟出适合测量城墙本体的三维激光测量
模型,才能予以解决。
参考文献:
[1]《基于三维激光扫描技术的古建保护分析与展望》丁宁、
王倩、陈明九《山东建筑大学学报》第25卷第3期
[2]《近距离三维激光扫描技术》欧阳俊华《红外》第27卷
第3期
作者简介:胡彬(1993.08—),男,汉,江苏省南京市人,就职于南京农业大学,研究方向:土地资源管理。
GLOBAL CITY
GEOGRAPHY245。