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        三維激光掃描技術(shù)在古、舊建筑修護(hù)中的應(yīng)用

        2016-04-28 23:42:49歐陽(yáng)玉華
        關(guān)鍵詞:三維

        歐陽(yáng)玉華

        摘 要:隨著三維激光掃描技術(shù)日益成熟,該技術(shù)在眾多領(lǐng)域開(kāi)始了應(yīng)用。本文探討了三維激光掃描技術(shù)在建筑保護(hù)中的應(yīng)用問(wèn)題。

        關(guān)鍵詞:三維;激光掃描;古、舊建筑;原貌測(cè)繪

        中圖分類(lèi)號(hào): 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

        在測(cè)繪行業(yè),三維激光掃描技術(shù)是繼GPS技術(shù)后出現(xiàn)的又一高新技術(shù)①,對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)和方法提出了挑戰(zhàn)②。該技術(shù)應(yīng)用范圍隨著研究的深入而向不同領(lǐng)域深度和廣度發(fā)展③。在此,以長(zhǎng)沙某民國(guó)時(shí)期修建的一處糧倉(cāng)為例就三維激光掃描技術(shù)在保護(hù)建筑,使其原貌真實(shí)再現(xiàn)的應(yīng)用中所遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行探討,供同行參考。

        1 概述

        該處糧倉(cāng)所在地要進(jìn)行開(kāi)發(fā),在開(kāi)發(fā)期間需拆除該處糧倉(cāng),等開(kāi)發(fā)完成后要在原址進(jìn)行原貌真實(shí)再現(xiàn),原始設(shè)計(jì)圖紙由于年代太久找不到了,這就要求通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到糧倉(cāng)精確的尺寸數(shù)據(jù)。由于糧倉(cāng)外形很不規(guī)則,傳統(tǒng)測(cè)量方式難以滿(mǎn)足精度要求,所以采用了三維激光掃描技術(shù)。

        2 掃描的原理

        三維激光掃描儀主要構(gòu)造是由一臺(tái)高速精確的激光測(cè)距儀,配上一組可以引導(dǎo)激光并以均勻角速度掃描的反射棱鏡④。激光測(cè)距儀主動(dòng)發(fā)射激光,同時(shí)接受由自然物表面反射的信號(hào),從而可以進(jìn)行測(cè)距,針對(duì)每一個(gè)掃描點(diǎn)可測(cè)得測(cè)站至掃描點(diǎn)的斜距,再配合掃描的水平和垂直方向角,可以得到每一掃描點(diǎn)與測(cè)站的空間相對(duì)坐標(biāo)。如果測(cè)站的空間坐標(biāo)

        是已知的,那么則可以求得每一個(gè)掃描點(diǎn)的三維坐標(biāo)⑤,原理見(jiàn)圖1。

        3 點(diǎn)云的拼接

        該處糧倉(cāng)是建筑群,需要進(jìn)行多站掃描,然后多站掃描點(diǎn)云進(jìn)行拼接。為保證拼接的準(zhǔn)確性,本項(xiàng)目利用掃描儀可識(shí)別的標(biāo)靶作為相鄰影像的公用控制點(diǎn),將拼接精度提高到5mm 以?xún)?nèi),好的拼接精度可達(dá)到1~2 mm。糧倉(cāng)掃描完進(jìn)行多站拼接后的點(diǎn)云圖如圖2所示。

        4 生成二維圖

        點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以以任意方式進(jìn)行剖切表現(xiàn)。水平剖切可以產(chǎn)生傳統(tǒng)意義上的各層平面圖, 垂直方向的剖切可以輸出立、剖面圖。由于是由計(jì)算機(jī)對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行剖切,其產(chǎn)生剖切圖的方法只是需要定義剖切平面位置,再在相關(guān)CAD軟件中進(jìn)行描繪即可根據(jù)需要產(chǎn)生大量的剖切面圖,如圖3所示。

        5 三維模型的建立

        根據(jù)精準(zhǔn)三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立的三維模型可以全面的提供物體的空間信息,為實(shí)現(xiàn)真實(shí)精確進(jìn)行糧倉(cāng)再現(xiàn)提供了最重要的依據(jù)。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        三維激光掃描技術(shù)用于古、舊建筑物的修護(hù)、結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域還處于起步階段,真三維模型自動(dòng)化建模和紋理自動(dòng)映射等很多工作還有待于隨著三維掃描技術(shù)的進(jìn)一步成熟而進(jìn)行更深入的研究。

        (本文審稿 張端丹)

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