寇宇　李雨靜　高雯雯

摘 要：本論文介紹了應(yīng)用三維數(shù)字化建模技術(shù)以及運(yùn)用FARO SCENE與Geomagic studio等軟件對園林山石重建的方法，同時與其他研究手法與建模方法進(jìn)行比較，并且提出了此技術(shù)應(yīng)用于假山研究的前景。

關(guān)鍵詞：三維數(shù)字化建模技術(shù) 瓔珞巖 掇山

中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）03-0-01

一、研究背景介紹

自古以來便有著“山令人古，水令人遠(yuǎn)，石令人靜”的說法。假山對我們的影響不單單是作為一個景觀的出現(xiàn)，是一種人們精神上的寄托與思想上的追求。通常在一個大尺度的園林中，假山石能夠很好的劃分空間，假山石不規(guī)則的形態(tài)能夠遮擋視線同時也有構(gòu)景的作用。給人一種曲徑通幽、無窮盡之感。

二、新型測量技術(shù)介紹

三維數(shù)字化掃描技術(shù)（英文：3d laser scanner），別名：實(shí)景復(fù)制技術(shù)，特點(diǎn)：高效率、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢，用途獲取高精度高分辨率數(shù)字地形模型。通過激光掃描設(shè)備的布置，實(shí)地掃描所測繪的假山，之后獲得大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)，形成“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)，之后在電腦軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理就可以獲得三維的數(shù)據(jù)，如點(diǎn)、線、面、體積，基本完成對假山的測量，在Auto CAD中就可以進(jìn)行平面圖的繪制，得到一個精細(xì)的假山數(shù)據(jù)。

三、以瓔珞巖為例應(yīng)用三維數(shù)字化建模技術(shù)對掇山的研究

1.研究對象瓔珞巖現(xiàn)狀

瓔珞巖位于香山東部，靜宜園中宮西南，翠微亭北側(cè)，是一處人工疊成的石山，為靜宜園二十八景之一。四周綠植圍繞，古樹參天，有側(cè)柏、油松等高大喬木，還有低矮灌木。堆疊呈半圓形，石種為青石，顏色是青色與深灰色混合。

整個瓔珞巖由三部分組成，主山在綠筠深處之下，次山在瀑布、親水平臺之前，配山在主山東南方向，是一個獨(dú)立的山峰。瓔珞巖每組有至少三個以上的疊石，層數(shù)較多，但石塊分布均勻，所有石塊相互呼應(yīng)。

2.研究過程

2.1研究所用設(shè)備介紹

所用到的設(shè)備是FARO公司的一款相位式三維激光掃描儀Focus3DX 330，這是一款超長測量距離的高速三維掃描儀，它能夠在陽光直射下掃描最遠(yuǎn)距離為330米的物體。利用所集成的GPS接收器。以下是該設(shè)備的參數(shù)。

2.2.應(yīng)用三維數(shù)字化掃描技術(shù)的過程

2.2.1掃描階段

實(shí)地考察之后我們選擇了各方面條件都合適的一天進(jìn)行實(shí)地掃描。實(shí)地掃描首先要布置相位球，至少三個以上，相位球的位置決定了最終模型的效果。之后進(jìn)行測繪，測試結(jié)束得到需要的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。測繪過程之中要保證不要有人以及動物突然進(jìn)入，也不允許移動相位球

2.2.2數(shù)據(jù)處理階段

數(shù)據(jù)的處理用到了兩種軟件，分別是FARO SCENE點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件以及Geomagic studio點(diǎn)云封面軟件。

FARO SCENE軟件是一種適用于專業(yè)用戶的全面三維點(diǎn)云處理和管理軟件工具。它專門用于查看、管理和使用從高分辨率三維激光掃描儀獲得的各種三維掃描數(shù)據(jù)。SCENE通過使用自動對象識別、掃描拼接和定位，能夠高效輕松地處理和管理掃描的數(shù)據(jù)。掃描得到的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過SCENE軟件進(jìn)行目標(biāo)的拼接，拼接成立體的三維的點(diǎn)云集合圖，接著用該軟件進(jìn)行點(diǎn)數(shù)據(jù)的處理，將點(diǎn)的數(shù)目控制在合適的范圍之內(nèi)，最后利用該軟件將點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)出，用于后續(xù)處理。

Geomagic studio由Geomagic公司出品（目前此款產(chǎn)品已停止更新，由Geomagic Wrap代替），它根據(jù)掃描的點(diǎn)云自動生成準(zhǔn)確的數(shù)字模型，在這之后還能夠通過模型的曲率自動分析將漏面封閉。將點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入到該軟件之中，先進(jìn)行統(tǒng)一處理，再進(jìn)行降噪處理，之后進(jìn)行封面處理，封面過程之中會有一些誤差，用該軟件進(jìn)行補(bǔ)洞操作，以得到完整的模型。

3.研究成果展示

3.1不同維度渲染模型展示

經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的模型形成了一個封裝文件，我們將其保存成以stl為擴(kuò)展名的文件，之后用犀牛軟件打開，對其進(jìn)行渲染，形成較為直觀的模型，方便之后將模型數(shù)據(jù)應(yīng)用到VR技術(shù)方面。

4.研究成果分析

4.1與其他建模方法比較分析

4.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以用于三維模型打印，打印的成品應(yīng)用于沙盤模型中的假山營造部分，還可以應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究，相比較之前的精度不高的模型，可以讓研究工作更加精細(xì)化。

該建模方式可以與VR技術(shù)結(jié)合起來，用于復(fù)原場景。

該建模方式可用于之后的疊石修繕，因?yàn)楦叨葟?fù)原現(xiàn)在的模型現(xiàn)狀，對于之后保護(hù)工作的展開有很大的意義。

四、新型技術(shù)對假山研究的意義

從以上的分析可以看出，三維數(shù)字化掃描技術(shù)可以精確的定位假山的每一個點(diǎn)，這些點(diǎn)形成了點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能夠更加細(xì)致的展示假山的空間結(jié)構(gòu)、掇山的方法以及體量給人的直觀感受。三維數(shù)字化掃描技術(shù)將假山研究提升到一個新的高度，對未來的研究起著至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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[4]趙炬宇；趙堅(jiān).議中國園林景觀中假山的作用科技信息（學(xué)術(shù)研究），2008-12-05

作者簡介：寇宇（1997-），女，天津人，漢族，職稱：學(xué)生，學(xué)歷：在讀本科生。研究方向：風(fēng)景園林學(xué)。