王磊　程鑫翔　伍鑫

【摘 要】傳統(tǒng)測繪技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)古建筑測繪的三維可視化以及測量過程的無接觸化和無損傷化，而三維激光掃描測繪技術(shù)在這方面具有特別優(yōu)勢。本文針對現(xiàn)有三維激光測繪方法在現(xiàn)場測繪中未能考慮如何合理確定測點(diǎn)布置的問題，將引入模糊數(shù)學(xué)方法和層次分析方法建立出測點(diǎn)布置的評(píng)價(jià)方法，以期對實(shí)際工程中的測點(diǎn)布置情況進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)，為測點(diǎn)的布置提供建議和意見，從而提高野外測繪的工作效率與成果質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】三維激光；古建筑測繪；測點(diǎn)布置；模糊評(píng)判；層次分析

中圖分類號(hào)： P234.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）29-0023-002

【Abstract】It is difficult for traditional surveying and mapping technology to realize the three-dimensional visualization of surveying and mapping of ancient buildings and the non-contact and non-destructive testing of the surveying process. The 3D laser scanning surveying and mapping technology has particular advantages in this respect. In this paper， the existing three-dimensional laser mapping method in the on-the-spot surveying and mapping can not consider how to rationally determine the layout of measuring points， the introduction of fuzzy mathematics and analytic hierarchy process to establish the method of measuring point layout， in order to measure the actual project The rationality of the layout of the situation assessment for the arrangement of measurement points to provide advice and opinions， thereby enhancing the efficiency of field mapping and the quality of results.

【Key words】3D laser； Surveying and mapping ancient buildings； Measuring point arrangement； Fuzzy evaluation； Level analysis

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)進(jìn)程的加快，一些古村鎮(zhèn)及其賴以生存的環(huán)境正在遭受不同程度的損害和破壞。如何更好地進(jìn)行古建筑保護(hù)、修復(fù)和重建，如何利用現(xiàn)代的技術(shù)手段快速、實(shí)時(shí)地進(jìn)行精細(xì)的古建筑測繪，獲取古建筑全面、完整的資料和數(shù)據(jù)，長期有效地對古建筑進(jìn)行保護(hù)顯得頗為關(guān)鍵和重要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段一些新的測繪技術(shù)方法被運(yùn)用于古建筑測繪領(lǐng)域，其中三維激光掃描技術(shù)是很值得推廣運(yùn)用的新技術(shù)，它是一種無需接觸測量目標(biāo)就可以快速獲取物體表面的三維坐標(biāo)，然后利用相關(guān)的建模軟件來構(gòu)建出實(shí)體三維模型的測量技術(shù)，又稱為“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”。它具有傳統(tǒng)測量無可比擬的優(yōu)越性，它具有的自動(dòng)化、主動(dòng)性、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性、高數(shù)字化、高分辨率、高密度、無接觸等特點(diǎn)。因此本文主要對三維激光掃描技術(shù)在古建筑測繪中測點(diǎn)布置的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

然而，在古建筑以及古地下工程中，能否全面完整的獲得測繪數(shù)據(jù)，其關(guān)鍵在于測點(diǎn)布置的合理性，如果測點(diǎn)布置不合理，就有可能存在盲區(qū)，使得測繪成果不夠全面；如果沒有科學(xué)依據(jù)，盲目增加測點(diǎn)數(shù)，則會(huì)大大增加工作量，因此有必要建立一種測點(diǎn)布置的評(píng)價(jià)方法，從而為測點(diǎn)的布置提供指導(dǎo)意見。

為此，考慮到古建筑測點(diǎn)影響因素具有模糊性不確定性的特點(diǎn)，本文引入模糊數(shù)學(xué)理論、層次分析法建立了測點(diǎn)布置的模糊評(píng)價(jià)方法，以期能夠有效地評(píng)價(jià)測點(diǎn)布置的合理性。

1 古建筑測繪中測點(diǎn)布置模糊綜合評(píng)判模型

建立古建筑測繪中測點(diǎn)布置的模糊評(píng)價(jià)方法，首先需建立測點(diǎn)布置模糊綜合評(píng)判模型，即確定隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)影響因素。為此，本文在深入分析測點(diǎn)布置影響因素基礎(chǔ)上，建立了如表1所示的測點(diǎn)布置模糊綜合評(píng)判模型。

利用上述測點(diǎn)布置模糊綜合評(píng)判模型進(jìn)行測點(diǎn)合理性評(píng)價(jià)尚需須建立合理的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本文引入五級(jí)分類法建立出測點(diǎn)合理性評(píng)價(jià)等級(jí)的具體劃分標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

2 古建筑測繪測點(diǎn)布置模糊評(píng)判方法

2.1 模糊綜合評(píng)判模型

2.2 評(píng)價(jià)矩陣Ui的確定方法

2.3 基于層次分析的權(quán)重確定方法

目前，主要是利用專家的工程經(jīng)驗(yàn)并基于層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，其簡單可行，本文采用該方法確定確權(quán)，具體步驟如下：

（2）構(gòu)造判斷矩陣

層次分析法采用1～9標(biāo)度方法，判斷矩陣中的各個(gè)元素來表示人的認(rèn)知中對于各個(gè)因素之間的相對重要性。

（3）計(jì)算判斷矩陣

根據(jù)和積法計(jì)算判斷矩陣，可算出確定各評(píng)價(jià)權(quán)重。

（4）一致性檢驗(yàn)

判斷矩陣中的元素是根據(jù)經(jīng)過反復(fù)研究后確定。因此在應(yīng)用層次分析法保持判斷思維的一致性。其可以采用判斷矩陣一致性指標(biāo)C.I.判斷，即一致性指標(biāo)C.I.的值越大，表明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大，C.I.的值越小，表明判斷矩陣越接近于完全一致性。

至此，已建立出古建筑測繪中測點(diǎn)布置的模糊評(píng)價(jià)方法。其評(píng)判結(jié)果將具有可行性和合理性。

3 結(jié)論

本文針對古建筑測點(diǎn)影響因素具有模糊不確定特征，引入模糊數(shù)學(xué)理論和層次分析方法，對古建筑測點(diǎn)布置的合理性進(jìn)行了研究，可得如下結(jié)論。

（1）三維激光掃描技術(shù)具有的自動(dòng)化、主動(dòng)性、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性、高數(shù)字化、高分辨率、高密度、無接觸等特點(diǎn)，為古建筑測繪帶來了技術(shù)革新，為更好地實(shí)現(xiàn)古建筑三維信息可視化提供了新的技術(shù)和方法。

（2）針對古建筑測點(diǎn)影響因素的特點(diǎn)，選取主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，并考慮其間層次性和模糊性，建立了古建筑測繪測點(diǎn)布置模糊綜合評(píng)判模型，其能較好地反映各因素對測點(diǎn)合理性的影響。

（3）采用模糊數(shù)學(xué)理論，在研究評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度與權(quán)向量確定方法等基礎(chǔ)上，建立出古建筑測繪測點(diǎn)布置的模糊綜合評(píng)判方法，其能使古建筑測點(diǎn)布置的評(píng)價(jià)具有較好的合理性與可操作性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張吉軍.模糊層次分析法（FAHP）[J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)，2000，6：80-88.

[2]杜建軍.龍游石窟的價(jià)值與保護(hù).《文物鑒定與鑒賞》，2015（2）；90-91

[3]謝宏全.《地面三維激光掃描技術(shù)與應(yīng)用》，2016（2）全頁.

[4]宋曉秋.模糊數(shù)學(xué)原理與方法[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999，201-204.

[5]白成軍，吳蔥.文物建筑測繪中三維激光掃描技術(shù)的核心問題研究[J].測繪通報(bào)，2012（1）：38.

[6]劉剛，張俊，刁常宇.敦煌莫高窟石窟三維數(shù)字化技術(shù)研究[J].敦煌研究，2005（4）：104-109.endprint