三维激光扫描与近景摄影测量的区别

浅谈三维激光扫描技术原理及应用摘要：三维激光扫描技术是—种新型的测绘技术，被称为“实景复制技术”。

本文介绍了三维激光扫描仪的系统分类、基本原理、技术特点，探讨了三维激光扫描技术的应用。

关键词：三维激光扫描技术工作原理技术特点应用1、引言近年来，随着工程测量服务领域的不断拓宽以及三维设计制造对测量精度的要求，传统的测量仪器如全站仪、断面仪等已不能满足高精度的三维坐标采集和“逆向工程”的需要。

相比这些传统的测量技术，三维激光扫描技术具有极大的技术优势，特别是在数据采集方面，具有高效、快捷、精确、简便等特点，被广泛的应用于各个领域。

2、三维激光扫描技术随着三维激光扫描仪在工程领域的广泛应用,这项国际上近期发展的高新技术已经引起了广大科研人员的关注。

这种技术采用非接触式高速激光测量方式，来获取地形或复杂物体的几何图形数据和影像数据，最终通过后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理分析，转换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标或者建立结构复杂、不规则场景的三维可视化模型，既省时又省力,同时点云还可输出多种不同的数据格式，做为空间数据库的数据源和满足不同应用的需要。

2.1 三维激光扫描系统组成整个系统通常由以下四部分组成：1)三维激光扫描仪；2）数码相机；3）后处理软件；4)电源以及附属设备。

如图1：图1 地面激光扫描仪系统组成与坐标系2.2 三维激光扫描仪的分类三维激光扫描仪按照扫描平台可以分为：机载(或星载)激光扫描系统、地面型激光扫描系统、便携式激光扫描系统。

三维激光扫描仪作为现今时效性最强的三维数据获取工具，按照其有效扫描距离可进行如下分类：(1)短距离激光扫描仪：其最长扫描距离不超过3m，一般最佳扫描距离为0.6～1.2m，通常这类扫描仪适合用于小型模具的量测，扫描速度快且精度较高，可以多达三十万个点，精度至±0.018mm。

例如:美能达公司的VIVID 910，手持式三维数据扫描仪FastScan等，属于此类。

三维激光扫描技术与无人机摄影测量技术在土方算量中的对比与应用维激光扫描技术在建筑施工过程中，对土方量的精确计算是非常重要的环节。

然而，土方堆积具有不规则性，获取较为准确的土方数据比较困难。

传统的测量方式不仅耗费大量的人力以及时间，而且获取的数据也不完善。

三维激光扫描技术以其海量的点云数据弥补了这一缺陷，它能更加精确地展现出土方的实际情况。

同时，三维激光扫描获取数据的速度更快，可在短时间内获取几百万个点，操作简单，不仅可节省大量的时间，也可节省人力，极大地提高了工作效率。

在后期处理方面，应用专业的点云数据处理软件，结合地理信息处理软件或建模软件，可得到多种数据产品，以满足工程需要。

针对大面积的研究区域，无人机的优势更加明显，其获取数据的速率更快，甚至可在短时间内获取完整的工作区信息，通过后期处理生成的密集点云可用于土方计算。

某项目占地面积大，植被分布较稀疏，现场地形采集时间紧，本次采用无人机进行全部场区地形采集，三维激光扫描进行部分区域加密采集，采用GNSS–RTK进行校正采集工作，为土方计算提供基础数据。

土方计算原理土方量内业计算有方格网法、断面法和数字高程模型法。

1.方格网法方格网法首先根据工作区的具体情况布设方格网，一般以10m或5m为宜，然后使用GPS对每个方格网的交叉点的高程进行测量，最后经加权计算土方量。

这种方法适用于大面积土方估算，在坡度平缓、地形起伏较小的地方，方格网法精度较高。

2.断面法断面法适用于地形起伏较大、填挖深度大且不规则的区域。

断面法将工作区域按照一定的间隔划分成若干个截面，将截面面积与间隔长度相乘并累加计算土方体积（图1）。

图1 断面法示意计算公式：V=（S1+S2）×L/2 （1）式中：V为两个相邻垂直截面之间的场地挖方或填方的体积；S1、S2分别为两个相邻垂直截面的面积；L为两个相邻垂直截面之间的间距。

3.数字高程模型法数字高程模型法的基本思想是根据工作区的数字高程模型生成三角网，求取每个三角网覆盖区域的体积并加以求和计算土方量。

测绘工程中三维城市测量技术的应用分析摘要：在工程建设中，测量属于一项非常重要的工作，因为涉及到的内容比较多，所以具有一定的应用性与复杂性，工程测量水平与整个社会经济发展之间有着密切联系。

目前，在现有的工程测量技术中，三维测绘技术有着非常广泛的应用。

本文主要针对测绘工程中三维城市测量技术进行了深入分析，并结合实际情况提出了一些有效的应用策略，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

关键词：测绘工程；三维城市测量技术；应用策略如今，基于新形势发展背景下，科学技术水平有了很大提升，对工业领域发展起到了重要的推动作用，工程建设领域市场专业化细分与技术集约化发展已经成为未来主要的发展趋势，以往的工程测绘技术已经无法满足未来经济发展要求。

在对信息化技术使用的基础上，形成了三维城市测量技术，可以使测量工作满足一定的自动化以及数字化等要求，实现对信息数据的全面收集。

1、三维城市测量技术重要性如今，随着现代化城市进程不断推进，开始面向数字化以及信息化的方向不断发展，对于各地国土部门以及测绘部门而言，需要对信息技术使用引起重视，在更大程度上提升基础地理信息能力。

在数字城市规划过程中，通过应用城市三维测量技术，可以获取到更加准确的数字信息，与以往的测量技术相比，可以发挥出非常明显的优势。

在现代化城市发展中，测绘属于非常重要的技术支撑，构建城市高精度三维城市测量基准，能保证城市平台坐标系统与高程系统之间的统一性，能第一时间对测量结果进行更新，并做好测量数据保存工作，为经济建设提供重要的参考数据。

要想形成三维城市测量基准，就必须实现对网络技术的充分利用，形成移动定位、动态连续的空间参考框架与地球动力学服务。

在数字化城市建立过程中，数据在其中发挥着重要的基础作用，在现代城市建设规模不断拓展的基础上，以往的城市平面控制系统已经无法满足测绘工程发展要求，只有应用三维城市测量技术，才能提供更加精准的测绘数据服务。

2、测绘工程三维城市测量技术使用2.1 卫星定位测量系统GPS网控制在构建过程中，主要是在对计算机技术、数据通信技术以及互联网等技术充分使用的基础上，形成网络系统，及时为用户提供动态化的测量数据。

论摄影测量与激光雷达测量之比较摘要:在航空航天行业内所使用的飞机数字化水平测量技术已经经历了数几十年的发展，已形成了相当完整系统的产业模式。

近年来也备受人们的关注，当我们谈论飞机数字化水平测量技术时，或多或少会谈到igps和激光雷达。

实践中总有人问：这两种方法哪个更好？为了更好的解答这个问题，本文便针对激光雷达测量和igps从工作原理，技术特点，适用性等方面进行对比。

关键词:igps；激光雷达测量；技术特点；适用性1.引言飞机水平测量又称飞机的特征点测量，通过测量这些特征点来检测飞机总体装配质量。

目前飞机水平测量工作使用的测量工具包括水平仪、光学经纬仪、全站仪、激光跟踪仪等。

传统飞机水平测量方法是采用水平仪、光学经纬仪对水平点进行测量。

该方法采用人工读数、记录和手工计算，需对飞机调整水平状态，测量过程复杂、人为误差大、自动化程度低。

近年来，激光跟踪仪、全站仪等先进数字化仪器在飞机水平测量中的广泛应用，一定程度的提高了飞机水平测量的精度、自动化程度，降低了劳动强度。

但全站仪作水平测量时需辅助设备单棱镜配合使用，测量精度无法满足特殊机型的高精度测量要求。

激光跟踪仪测量精度高，但其测量时易断光、接触式测量、需转站等问题，使其不适合对大型飞机的测量。

本文介绍的飞机数字化水平测量技术具有精度高、效率高、工作量小等优势，尤其适合于大飞机。

测量系统的多功能、高扩展性等特点，使其可扩展应用到飞机型面检测、动态对接等技术上，且具有良好的应用前景。

2.iGPS测量技术的概念iGPS采用基于三角定位法的测量技术，iGPS测量系统类似“卫星”网络（“卫星”就是发射器）。

接收器通过接收来自发射器的信号进行处理和计算从而进行定位。

每个iGPS发射器的测量范围有40m，任意数量的iGPS发射器可以用来组建连续的iGPS测量空间，而iGPS的系统误差在整个测量空间是近似均匀分布的。

iGPS定位精度最高可达0.2mm(2σ)，测量范围可根据配置情况无限延伸，这使得iGPS在测量大型部件时能一次完成所有的测量任务而无需多次转站。

地面三维激光扫描与工程摄影测量比较
（一）相同点：
（1）都属于非接触测量手段：摄影测量是通过摄影经纬仪或量测数码相机拍摄像片；三维激光扫描采用非接触式高速激光测量方式。

（2）整体外业作业模式类似：都可以自由设站或者固定设站，都需要像控点来进行绝对定位。

（3）都属于高密度测量技术：相对于单点测量技术，三维激光扫描和工程摄影测量都属于连续高密度测量技术。

（二）不同点：
（1）原始数据格式不同：扫描所得到的点云数据，包含每个点的xyz三维坐标、点的亮度值以及颜色信息，可以直接在点云中进行空间量测；而摄影测量所得到的数据是影像照片，单独的一幅影像照片则无法进行空间量测。

（2）拼合各测站间数据的方式不同：扫描系统采用坐标匹配方式，而摄影测量则采用相对定向和绝对定向方式。

（3）测量精度不同：采用激光扫描直接测量得到的测点精度高于摄影测量中的解析点，且精度分布均匀。

（4）对外界环境的要求不同。

激光扫描在白天和黑夜都可以工作，光亮度和温度对于扫描没有影响，而摄影测量的要求相对地要高一些（如高温会产生影像变形，夜晚无法进行摄影等）。

（5）对实体纹理信息的获取方式不同。

扫描系统由反射强度来匹配与真实色彩相类似的颜色或从数码影像中获取，在模型上加贴定制的材料；而摄影测量则根据影像照片直接获得真实的色彩。

（6）模型建立及数据处理方式不同。

在扫描系统中可以直接进行，而在摄影测量中，则首先需要用特定的软件进行相片间的匹配处理。

测绘技术中的近景摄影测量方法近景摄影测量方法是测绘技术中一种重要的测量手段，它通过使用相机捕捉地物的图像，结合测量数据，计算地物的位置、形状和尺寸。

本文将介绍近景摄影测量方法的原理、应用以及未来发展方向。

一、原理近景摄影测量方法依赖于相机与地物之间的几何关系。

当相机拍摄地物图像时，相机光轴与地物交点确定了相机中心，而图像上的地物点与相机中心之间的距离则反映了地物的深度信息。

通过对相机光轴与地物交点的测量，以及对图像上地物点的测量，可以推导出地物的三维坐标。

在具体实施中，首先需要建立相机的内部和外部参数模型。

内部参数模型包括焦距、主点位置等相机内部参数，外部参数模型包括相机姿态和位置等相机外部参数。

然后，在地面上选择一些已知点，通过测量这些已知点在图像上的位置，以及相机和已知点之间的距离，就可以计算出相机的内外参数。

二、应用近景摄影测量方法在测绘领域有着广泛的应用。

首先，它可以用于地形测量。

通过拍摄地面图像，结合高程数据，可以实现对地形的准确测量。

这对于城市规划、环境保护等领域具有重要意义。

其次，近景摄影测量方法可以用于建筑测绘。

通过拍摄建筑物的图像，可以测量建筑物的尺寸、形状等参数。

这对于房地产开发、建筑设计等有着重要的作用。

此外，近景摄影测量方法还可以用于文物保护。

通过拍摄文物的图像，可以实现对文物的三维重建，包括形状、纹理等信息。

这对于文物保护、文物研究等具有重要的价值。

三、未来发展方向近景摄影测量方法在近年来得到了快速的发展，但仍然存在一些挑战和改进的空间。

首先，精度问题是一个需要解决的关键问题。

随着测量需求的增加，对于测量精度的要求也越来越高。

因此，需要研究更精确的参数估计方法，以提高近景摄影测量方法的精度。

其次，数据处理的效率也是一个需要改进的方面。

近景摄影测量方法产生的数据量庞大，需要进行大规模的数据处理。

因此，需要研究高效的数据处理算法，以提高数据处理的速度和效率。

此外，近景摄影测量方法还可以与其他测量技术结合，以实现更全面的测量。

科技信息2009年第31期SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 近年来，随着三维激光扫描技术的不断完善与发展，该项技术在数据采集方面显示出高效、快捷、准确、方便等优点。

本文首先介绍了空间数据、空间数据采集技术及其特点。

然后介绍了三维激光扫描技术的基本原理、技术构成以及几种常用的扫描模型。

接下来全面介绍了三维激光扫描测量系统的工作原理、系统组成、一般工作流程、系统的一些特征。

1．研究意义三维激光扫描系统作为一种技术成熟，应用刚刚起步的产品，在某些具体的应用中还存在许多的问题需要研究解决。

对三维激光扫描系统集成的多个传感器部件的融合应用给扫描结果带来误差进行分析，研究激光光斑的发散性对实体边缘和角落信息识别的影响，扫描点云数据的误差传播规律，激光光源对特定的材料的物体反射不敏感或者具有强反射特性的区域使得扫描数据出现“盲区”的现象，扫描视场的局限性等。

如何应用点云数据建立实体表面模型以及评价模型的精度，三维纹理信息的粘贴匹配，评估模型的建立及方法的选择，三维激光扫描系统校正体系不完善等问题都是目前地面三维激光扫描技术应用中亟待解决的。

针对三维激光扫描技术在应用中存在的问题，客观的评价三维激光扫描系统的价值，采取有效的手段弥补应用中的缺陷不足，尽可能的为后续研究人员提供参考借鉴，为推广该技术应用提供客观正确的依据。

借助于该技术的优势实现三维数据实时廉价获取，海量数据的快速存储与快速处理，建立完整的三维空间数据模型，进行精确的地理空间数据表达，都具有重要的意义。

2．三维空间数据与数据采集技术综述2．1三维空间数据采集技术利用天文测量、全站仪、GPS 接收机等其他常规的地面测量方式和激光雷达技术逐点或逐断面地采集地表点的空间坐标及其属性。

2.1.1天文测量技术2.1.2大地测量技术：经纬仪、全站仪、水准仪2.1.3惯性测量技术：惯性测量仪器由陀螺稳定平台、加速度计和微机组成，可安装在运动体（如汽车、飞机、船舶）上，能同时测定空间某点的经纬度、高程、垂线偏差分量和重力异常等6个大地元素。

三维数字化测图方法与实践随着科技的发展，三维数字化测图已经成为了各个领域中不可或缺的工具。

在建筑学、城市规划、地理信息系统等领域中，三维数字化测图技术被广泛应用。

本文将介绍一些三维数字化测图的方法与实践，以及它们对各个领域的影响。

一、激光扫描激光扫描是三维数字化测图中常用的一种方法。

它利用激光束扫描被测物体的表面，通过测量激光束反射的时间和角度，计算出物体表面上各个点的坐标。

激光扫描的优点在于其测量精度高、速度快、适用于复杂曲面的测量。

在建筑学中，激光扫描可以用于建筑物立面的测量，以及历史建筑的保护和修复等。

在城市规划中，激光扫描可以用于建筑物的三维建模，辅助规划与设计。

二、航空摄影航空摄影是另一种常用的三维数字化测图方法。

它利用航空器（如无人机或飞机）进行航拍，通过摄影测量的原理获取被测区域的影像数据，然后通过图像处理与测量技术，得到地面上各个点的坐标。

航空摄影的优势在于可以快速获取大范围的三维数据，广泛用于城市规划、地理信息系统等领域。

例如，通过航空摄影可以实现城市的数字化重建，以及地形与测绘数据的更新。

三、结构光扫描结构光扫描是一种利用计算机视觉和光学原理进行三维测量的技术。

它通过发射结构光（如条纹光或格栅光）到被测物体上，通过对光影的分析和计算，得到物体表面各点的三维坐标。

结构光扫描的优点在于非接触式测量、精度高、适用于小尺寸物体的测量等。

在工业制造和产品设计领域，结构光扫描可用于快速原型制造、产品精度检测等应用。

四、三维数字化测图在建筑学中的应用在建筑学中，三维数字化测图的应用极为广泛。

通过激光扫描、航空摄影等技术，可以快速获取建筑物的三维模型，以支持建筑设计和规划。

它可以用于建筑物的立面测量、结构分析、安全评估等。

同时，三维数字化测图对于历史建筑的保护和修复也起到了重要作用。

通过数字化技术，可以精确记录历史建筑的细节构造，辅助修复与保护工作。

五、三维数字化测图在城市规划中的应用在城市规划中，三维数字化测图技术也发挥着重要的作用。

1、近景摄影测量的定义、精度分类以及影响精度的因素定义：通过摄影手段以确定(地形以外)目标的外形和运动状态的学科分支称为近景摄影测量。

估算精度——是在现场工作之前，在近景摄影测量网的设计阶段，根据摄影、控制、网形、设备和一些设计参数的具体情况，按照理论的精度估算式获得。

内精度——是在摄影测量的数据处理阶段，按解算未知数的方程组的健康程度，直接计算而得。

① 内精度容易获取；② 内精度一般只与摄影测量的网形有关，它不能够客观反映测量成果的质量，大多数情况下其精度好于实际精度。

外精度——能给出客观精度的指标方法。

一般需要较大量的多余控制。

影响精度的因素1、摄影设备的性能2、摄影方式3、控制的质量4、被测物体照明状态、标志使用等5、后续处理的软件性能2、近景摄影测量应用领域（1）古建筑与古文物摄影测量（2）生物医学摄影测量（3）工业摄影测量3、近景摄影测量常用坐标系物方空间坐标系D-XYZ像空间坐标系S-xyz辅助空间坐标系S-XYZ像平面坐标系o-xy4、内、外方位元素像片的内外方位元素是确定像片（及光束）在物方空间坐标系D-XYZ 中的位置与朝向的要素。

像片内方位元素是恢复摄影时光束形状的要素；像片外方位元素时确定此光束在物方空间坐标系中位置与朝向的要素。

内方位元素由像主点在此框标坐标系内的坐标（x,y),以及主距f 构成。

－ f －焦距，主光轴的长度－ x0、 y0－主点在像面上的位置。

外方位元素有六个：三个外方位直线元素和三个外方位角元素三直线元素：在曝光瞬间投影中心S 在地面选定的空间直角坐标系（物方空间坐标系）中的坐标，常用（Xs ，Ys ，Zs ） 表示。

三个角元素：它是描述像片在摄影瞬间空间姿态的要素，其中两个角元素用以确定主光轴在物方空间的方向，另一个确定像片在像片面内的方位。

（κωϕ,,）ϕ表示航向角，也称偏角。

摄影方向So在ZSX平面上的投影同ZS轴之间的夹角。

ω表示旁向倾角，也称倾角。

传统测绘技术，比如全站仪测绘、GPS 测绘等，是对地物完成单点测量，得到测量数据点的坐标信息[1]，需要技术人员深入测区，不仅测量速度慢、劳动强度大，在地形复杂区域还存在人员安全隐患[2]。

三维激光扫描技术是将实体信息迅速扫描为点云数据，使其变换为电脑可以识别处理的信息，这种信息更加丰富，便于存档[3]。

该技术通过高速激光扫描测量，在不直接接触测量物的情况下，快速采集外业数据，获取目标对象表面的三维坐标信息，然后交由内业数据处理。

和常规作业方式不同，该技术减少了外业人员的劳动强度，缩小了野外作业的工作周期，自动化程度明显提高[4]。

凭借穿透性、高效率、不接触性、实时性强等特点，三维激光扫描技术在军民共建等领域得到广泛应用。

本文利用三维激光扫描技术开展空间数据采集，对获取到的点云数据进行拼接，将不同测站测得的点云坐标统一到同一坐标系下，然后用全站仪对相同地域进行传统数据采集，在两种测量方法的坐标系中找到不少于三对同名点坐标，求解七参数。

利用求得的七参数将三维激光扫描仪的点云坐标转换为全站仪的坐标系，最后对数据精度进行对比分析。

1 三维激光扫描技术工作原理三维激光扫描仪通过发射激光束到物体表面，再经过物体表面的漫反射使一部分激光束返回三维激光扫描仪[5]，可计算出扫描仪与被测物体间的距离S。

控制编码器同步可测量出激光路径与X 轴的角度观测值，和与Y 轴的角度观测值[6]。

X 轴和Y 轴都在横向三维激光扫描技术与传统测绘技术的精度分析李鸿奎1 李静2 孔维枢2（1.大连市自然资源事务服务中心，辽宁 大连 116011；2.解放军32023部队，辽宁 大连 116023）摘　要：利用三维激光扫描技术和全站仪对实际案例进行外业数据采集，通过提取同名点坐标，求取七参数，进行不同坐标系下的坐标转换。

经过精度对比分析，证实三维激光扫描仪测量点云坐标误差与其距离有关，即坐标转换后的点位误差随着距离的增大呈增长趋势。

《工程测量学》思考题第一章思考题1．试述您对工程测量学定义的理解。

2．工程测量学的研究内容、服务对象是什么？。

3．测绘科学和技术的二级学科有那些？4．按研究应用的领域和服务行业工程测量可怎样划分？5．工程建设规划设计阶段的测量工作有哪些？6．工程建设施工建设阶段的测量工作有哪些？7．工程建设运营管理阶段的测量工作有哪些？8．试述工程测量的内容主要包括哪些方面？9．何谓工程测量学的“纵向与横向处理”？何谓工程测量学的“特殊与一般”相结合？10．简述工程测量学的发展历史。

11．为什么说大型特种精密工程建设是工程测量学发展的动力？试举例说明之。

12．工程测量学与测绘学和其它哪些学科课程之间有密切的关系？请举例说明。

13．工程测量学对应的英文名词是什么，学好英语的意义何在？第二章思考题１．按工程建设进行的程序，工程测量可分为几个阶段？２．工业企业勘测设计阶段的测量工作主要有哪些？３．线路勘测设计阶段测量工作主要有哪些？４．桥梁勘测设计阶段测量工作主要有哪些？５．工程施工建设阶段测量工作主要是什么？６．施工监理测量工作的主要内容有哪些？７．工程在运营管理阶段的测量工作有哪些？试举例说明。

８．信息和数据的区别何在？信息有哪些特征？９．工程测量信息采集方法有哪些？１０．信息系统有哪几种输入、输出方式？１１．建立工程测量信息管理系统的意义何在？１２．简述大坝管理综合信息系统的基本结构。

第三章 思考题1.什么是工程控制网？它是如何分类的？2.工程控制网的作用是什么？3.简述工程控制网的建网步骤。

4.测图平面控制网的作用是什么？它有哪些特点？5.测图平面控制网有哪些等级？布设方法有何变化？6.相对于测图控制网来说，施工平面控制网有哪些特点？7.变形监测网的坐标系和基准选取应遵循什么原则？8.安装测量控制网的作用和特点有哪些？9.什么是工程控制网的基准？基准的作用是什么？10.对于二维网平面边角网，在什么情况下为最小约束网，在什么情况下为约束网，在什么情况下为自由网？11.对于一维水准网来说，在什么情况下为最小约束网，在什么情况下为约束网，在什么情况下为自由网？12.简述消除基准秩亏的变换方法有哪些？13.什么叫方向和边长的归化改正？什么叫方向和边长的投影改正？它们与哪些因素有关？14.工程平面自由网平差中特殊镶边矩阵G 的含义是什么？每一列相应什么赫尔默特变换条件？15.工程控制网的总体精度准则有哪些？为什么坐标未知数的协因数阵XX Q 能反映网的总体精度？16.工程控制网的点位精度与那些因素有关？17.工程控制的第一主分量（PC1）的含义是什么？18.什么是观测值的内部可靠性？19.什么是观测值的外部可靠性？20.观测值的多余观测分量有那些性质？21.什么是变形监测网的灵敏度？22.试述工程控制网精度、可靠性、灵敏度、建网费用之间的关系。

文章编号:100926825(2007)2220028202古建筑保护中的新技术应用收稿日期:2007203213作者简介:王　超(19822),男,西安建筑科技大学建筑学院硕士研究生,陕西西安　710055薛　烨(19752),男,西安建筑科技大学,陕西西安　710055王超　薛烨摘　要:结合“西安市民居保护工程”,探讨、归纳总结了古建筑保护中的新技术、新方法,尤其是三维激光扫描技术和BIM 技术的应用,以推广新技术、新方法的应用,从而促进我国的文化遗产保护事业。

关键词:古建筑保护,近景摄影测量,三维激光扫描,BIM 中图分类号:TU 287文献标识码:A 西安享有“十三朝古都”的美誉,作为丝绸之路的起点,它又是中外文化相互交流、各民族共生共荣之地,由此衍生的民居兼具多元的建筑文化特色,别具一格,具有独特的历史与文化价值。

然而,随着城市高速发展和一些历史原因,古城中的古建筑、古民居越来越少了。

西安市文物部门调查资料显示,西安现存的传统民居数仅为20世纪80年代的30%,1993年西安市文物园林局统计的30处“需保护的传统民居宅院和纪念性建筑”如今已“损失”近半,城墙以内具有保留价值的传统民居仅剩下24处。

为此,西安于2006年1月开始了“西安市民居保护工程”,在此项工程中,大量采用一些新技术,有些在国内是首次使用。

1　数据采集古建筑保护,首先就是需要原始资料,所以古建筑测绘成为建筑保护的重中之重。

而先进的测绘技术将为古建筑保护提供快速、高质量的原始资料。

在此次民居保护工程中,除了采用传统的测绘手段外,还采用近景摄影测量和三维激光扫面技术。

1.1　近景摄影测量近景摄影测量是摄影测量学的一个分支,它主要研究对各类近距离目标物进行摄影并确定其形状、大小的理论和技术。

利用对近距离非地形目标拍摄的图像,测定被摄目标几何特性的技术。

优点是相片信息量高,而且摄影与相片的摄影测量处理可分阶段进行,不受时间的限制;适合于不规则物体的外形测量、动态目标的测量。

近景摄影测量1.近景摄影测量（Close-range Photogrammetry）是摄影测量与遥感（Photogrammetry & Remote Sensing）学科的一个分支，它通过摄影手段以确定（地形以外）目标的外形和运动状态。

主要包括古文物古建筑摄影测量、工业摄影测量和生物医学摄影测量三个部分2. 近景摄影测量与航空摄影测量的比较相同点：基本原理相同；模拟处理方法、解析处理方法、数字影像处理方法相同；某些内业摄影测量仪器的使用。

不同点：1）被测量目标物不同。

航空摄影测量目标物以地形、地貌为主；近景摄影测量目标物各式各样、千差万别，大到寺庙、飞机、海轮，中到汽车、脚印，小到青蛙、手腕骨、弹壳撞击孔甚至花粉。

2）测量目的不同。

航空摄影测量以测制地形、地貌为主，注重其绝对位置；近景摄影测量以测定目标物的形状、大小和运动状态为目的，并不注重目标物的绝对位置3）目标物纵深尺寸与摄影距离比不同。

4）摄影方式不同。

航空摄影为近似竖直摄影方式；近景摄影除正直摄影方式外，还有交向摄影方式（包括多重交向摄影方式）5）影像获取设备不同。

航空摄影以航摄仪为主；近景摄影除各种量测摄影机外，还有各类非量测摄影机，如X光机、普通相机、CCD相机等6）控制方式不同。

航空摄影测量控制以绝对控制点方式为主，且多为明显地物、地貌点；近景摄影测量除控制点方式外，还有相对控制方式，常使用人工标志7）近景摄影测量适合动态目标。

3. 现有三维测量技术：1)基于测距测角的工程测量；2）基于全球定位系统GNSS的方法；3）三坐标量测仪；4）光截面摄影测量技术；5）基于磁力场的三维坐标测量技术；6）基于三维激光扫描技术的方法；7）基于光干涉原理的测量技术；8）全息技术；4. 近景摄影测量技术的优点：1）瞬间获取被测目标的大量几何和物理信息，适合于测量点数众多的目标；2）非接触测量手段，可在恶劣条件下作业；3）适合于动态目标测量。

三维激光扫描在建筑物外立面测量中的应用摘要：三维激光扫描具有高速、高精度等特点，已被广泛应用于各个领域，本文重点对利用三维激光扫描技术进行外立面测量、利用较少的控制点获取大量的外业点云数据、利用三维资料处理软件对外业数据进行处理得到外业外业的实际制作流程进行了分析，该方法可大大缩短施工时间，有效地提高施工效率，使繁重的施工工作简化到小规模施工，测量精度达到相关标准，是一种有较好应用前景的建筑物立面测量方法。

关键词：三维激光扫描；建筑物立面测量；云数据采集；引言三维激光扫描技术是一种高精度、高水平的数据采集，具有高精度、高速的特点，利用三维扫描技术获得对应的点云，实现对实体的三维几何模型的高效建立，并将其高效转化为2D立面图，在建筑物立面上，采用三维激光扫描测量技术，可有效突破传统测量手段的限制，实现对建筑物立面上高精度数据的高效、无接触的直接测量，这对加快测量引导速度有很好的效果，形成一种直观的图表，从而提升数据的准确度，并对与之相对应的三维模型进行有效的设计，从而大幅降低测量精度绘图过程中的成本，有效地节约测量时间，此外，这种方式还十分方便，可以直接输出CAD立面图形文件。

1.三维激光扫描仪工作原理及技术优势1.1工作原理随着时代的进步，以激光为主导的三维扫描技术已经在测绘工业中得到了广泛的应用，大大改善工作环境，提高工作效率，传统的基于单点的精确测量方法，在精度、数量、速度等方面都很难满足建筑物三维建模的需求，三维激光扫描仪结合先进的高精密感知技术，可实现非接触、快速、高效的扫描，可实现作业人员在复杂野外条件下的长距离远程作业，此外，三维激光扫描仪可以直接获取实体和真实场景的相关三维数据，并获得被测对象的点云，快速、简单、准确。

1.2传统立面测绘方法（1）手动方法，通过使用挂尺和脚手架测量墙壁、屋檐、屋脊等方面的高度，并使用卷尺测量的数据选择建筑的长度，结合立面的几何关系，可以有效地绘制立面图形。

测绘技术中的摄影测量与三维建模技术摄影测量与三维建模技术是现代测绘技术中的两个重要组成部分。

它们在地理信息系统、城市规划、建筑设计、土地管理等领域有着广泛的应用。

本文将从摄影测量与三维建模技术的基本原理、应用范围、发展趋势等方面进行论述，以揭示其在测绘领域的重要性。

摄影测量技术是利用光学相机对地面进行影像采集，并通过对影像进行几何和物理分析，获取地面实体的位置、形状和尺寸信息的一种测量方法。

它主要包括摄影测量基本理论、相机标定、空间重建等内容。

其中，相机标定是将图像坐标与实际物理坐标相互联系的过程，它是摄影测量的基础。

通过相机标定，我们可以获得相机的内外参数，从而实现对地面实体的精确定位和形状还原。

空间重建是指通过对影像进行三维几何分析，获取地面实体的三维位置和形状信息的过程。

通过对影像的立体测量，可以实现对地面实体的测绘和三维建模。

在测绘领域，摄影测量技术可以应用于各种测绘任务，如地形测量、遥感影像处理和制图等。

地形测量是指对地面地形进行测量和分析的过程，它是地理信息系统和城市规划的基础。

通过摄影测量技术，可以获取地面地形的高程数据，从而实现对地表地貌和地势的精确描述。

遥感影像处理是指对遥感影像进行分析和解译的过程，它是土地利用和环境保护的重要手段。

通过对遥感影像进行几何和物理分析，可以获得土地利用类型、土壤质量、植被覆盖等有关信息。

制图是指将地理信息转化为地图的过程，它是地图制作和导航系统的基础。

通过摄影测量技术，可以获取地面实体的几何和拓扑关系，从而实现对地图的制作和更新。

三维建模技术是将地面实体的三维位置和形状信息转化为三维模型的过程。

它主要包括三维数据采集、三维数据处理和三维数据可视化等内容。

其中，三维数据采集是指通过激光雷达、摄影测量等手段对地面实体进行三维扫描和重建的过程。

通过激光雷达和摄影测量技术，可以快速、高精度地获取地面实体的三维位置和形状信息。

三维数据处理是指对三维数据进行滤波、配准和拼接等处理的过程。