針對三維激光掃描應(yīng)用于古建筑測繪的關(guān)鍵技術(shù)研究

吳俊萍

【摘要】在古建筑測繪之中運用三維激光掃描技術(shù)有利于繪制數(shù)據(jù)的收集和處理，其在資料的存檔保護等方面有一定的優(yōu)勢，為古建筑物測繪工作提供了極大的便利。目前，我國開展了廣泛的古建筑物保護工作，將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于古建筑物測繪之中，有利于古建筑物保護工作的開展與提升。本文就三維激光掃描應(yīng)用于古建筑測繪的關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究和分析。

【關(guān)鍵詞】三維激光掃描；古建筑測繪；關(guān)鍵技術(shù)

伴隨經(jīng)濟進展，古建筑遭遇偏多的損毀，應(yīng)被側(cè)重保護。保護古代建筑，不可缺失搜集得出的精密信息，依循這樣的信息來描畫圖示，留存完備的檔案。針對這類測繪，三維激光特有的掃描可被廣泛采納。新式測繪之中，借助高速激光設(shè)定了非接觸情形下的測量，快速辨識物體，繪出明晰的三維坐標(biāo)，這就表征了偏復(fù)雜的某一建筑表層。為此，有必要解析測繪類的新穎技術(shù)，累積珍貴的測繪經(jīng)驗。

一、通過三維激光掃描技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集

（一）布站規(guī)劃

選取將被測繪的某一古建筑，先要全面去查驗并掃描它。真正去掃描前，要擬定適宜的總規(guī)劃，布設(shè)掃描站點。布設(shè)這樣的站點，要選取可通視的、平坦的某地段。標(biāo)靶應(yīng)被固定，它密切關(guān)聯(lián)著兩站可匹配的數(shù)值。規(guī)劃測站時，還應(yīng)描畫完備的規(guī)劃圖示，創(chuàng)設(shè)掃描日志并添加必備的注釋。留存這類信息，便于接續(xù)的拼接數(shù)據(jù)、描繪自動圖示。

（二）掃描作業(yè)

規(guī)劃圖明晰了測站應(yīng)有的方位，依照這樣的方位來添加三角架、激光掃描儀器，校正而后對中整平。掃描儀配有某規(guī)格的驅(qū)動類配件，二者彼此銜接；要定位視場角，而后拍攝選出來的建筑影像?，F(xiàn)有視場角內(nèi)，可獲取初始的照片而后整合并拼接，顯出全景的總形態(tài)。受到光線干擾，不同區(qū)段之中的視場角都應(yīng)搭配曝光。給定采樣間隔，參照可顯示的范疇予以掃描[1]。視野范疇以內(nèi)，掃描儀即可得出現(xiàn)有的點云數(shù)值。此外，還應(yīng)掃描標(biāo)靶，便利后續(xù)的拼接。

二、通過三維激光掃描技術(shù)進行數(shù)據(jù)處理

（一）噪聲去除

掃描可得的初始數(shù)值存有偏差，含有冗余信息。點云數(shù)據(jù)存有如上的噪聲點，它涵蓋了多重的成因：反射附帶的信號、受到前側(cè)的某一遮擋、跳變的局部數(shù)值、玻璃帶來的空洞遮擋了回波。若沒能除掉附帶的噪聲，將干擾應(yīng)有的解析，影響制圖實效。詳細(xì)而言，噪聲可被分成如下：上側(cè)浮動著的離散點云，呈現(xiàn)稀疏形態(tài)；致密但體積偏小的點云，脫離中心的區(qū)段；有些點云被混同于正確點，一同構(gòu)成噪聲；掃描覆蓋著偏大的范疇，帶來了冗余點云。去除這些噪聲，可直接去刪除。借助軟件予以修正，除掉偏差及冗余點，填補漏掉的數(shù)值。

（二）數(shù)據(jù)拼接

在三維架構(gòu)內(nèi)，點云數(shù)據(jù)常常不夠完備。獲取完備信息，要布設(shè)多重的必備站點，查驗不同視角。布設(shè)某一站點，掃描儀被調(diào)和的方位密切關(guān)聯(lián)著固有的坐標(biāo)。采納不同角度即可測得點云數(shù)據(jù)，它們被融匯成整體。拼接數(shù)據(jù)即為：多站測得的數(shù)值被涵蓋在同一坐標(biāo)系。著手去拼接時，可選靶標(biāo)拼接，尤為注重疊合情形下的區(qū)段數(shù)值。拼接信息依循了給定的參照體系，這類體系可分成：絕對坐標(biāo)體系、歸整至某一局部范疇的體系。針對前一類別，它變更了初始的坐標(biāo)投影，應(yīng)被劃歸為區(qū)段內(nèi)的坐標(biāo)系，布設(shè)必備的控制點；針對后一類別，即可直接著手去拼接[2]。

（三）數(shù)據(jù)精簡

經(jīng)由掃描可得必備的數(shù)值，點云數(shù)據(jù)擁有致密及精準(zhǔn)的特性，顯現(xiàn)自身優(yōu)勢；然而，這類數(shù)值偏分散，布設(shè)也很散亂。融匯海量信息，拼接可得超越一千萬這樣的總點數(shù)。為了便于運算，還要再次經(jīng)由簡化，確保信息平滑。古建筑附帶的立面常常存有偏多的冗余，應(yīng)被合并而后去除它們。選取同質(zhì)區(qū)段，重復(fù)采樣而后予以合并，這就簡化了初始的信息，留存下來的信息都是必備的。

三、通過三維激光掃描技術(shù)進行建筑制圖

（一）對數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換

依托軟件搜集可得的初期數(shù)值不可被直接添加，還應(yīng)借助設(shè)定好的工具來替換固有的格式，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式。CAD特有的自動軟件接納了替換后的新格式，完成格式轉(zhuǎn)換。

（二）進行坐標(biāo)系構(gòu)建

搜集野外數(shù)據(jù)，先要整平并對中必備的儀器。自動軟件之內(nèi)，Z軸應(yīng)被調(diào)和為豎向，豎直指向空中。遇有環(huán)境障礙、后續(xù)多樣的人為干擾，設(shè)定好的縱橫軸常會暗藏某一偏差，軸向顯出了偏轉(zhuǎn)。在這時，要測定偏轉(zhuǎn)直線，對比另一精準(zhǔn)的直線，這就辨識了精準(zhǔn)的偏轉(zhuǎn)角，而后旋轉(zhuǎn)某一適宜角度[3]。

（三）建筑制圖

描畫平面圖時，變更視圖窗口至預(yù)設(shè)的立面。留存將被投影的底側(cè)構(gòu)架，除掉上側(cè)浮動著的點云。這一流程終結(jié)，視圖窗口被替換成俯視，獲取了平面架構(gòu)下的點云狀態(tài)。描繪現(xiàn)場圖時，要適當(dāng)去添加外業(yè)測得的數(shù)值。剖面圖密切關(guān)聯(lián)著總體的構(gòu)架，先要描畫草圖，參照拍攝得出的影像來描畫剖面。篩選點云數(shù)據(jù)，經(jīng)由切片處理可得精準(zhǔn)的剖切線[4]。變更視圖的方位，精準(zhǔn)畫出這樣的剖面。除掉冗余的點云，直接即可描畫固有的墻體構(gòu)架。在建筑的塔頂還要增設(shè)照片。繪制大樣圖含有梁柱及斗拱，經(jīng)由切片處理除掉了外在的冗余數(shù)值，留存必備的精煉信息。配合測得的補充數(shù)值及影像來描畫斗拱及柱體。

結(jié)語：

測繪古建筑之中，三維激光掃描側(cè)重于搜集初始的信息、拼接點云數(shù)據(jù)、去噪而后生成。對比傳統(tǒng)測繪，激光掃描這樣的新途徑顯出了獨有的優(yōu)勢。具體而言，它提快了掃描速率，可辨別出更為細(xì)微的要點。測繪流程增添了便捷，提升整體成效。從現(xiàn)有進展看，技術(shù)路徑的疑難含有偏大的數(shù)值總量、測繪細(xì)部構(gòu)件、其他關(guān)聯(lián)的疑難。未來測繪之中，應(yīng)能不斷摸索并化解這樣的疑難，推進綜合范疇的測繪進步。

參考文獻：

[1]張遠(yuǎn)翼，張鷹，陳曉娟.三維激光掃描技術(shù)在古建筑測繪中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].建筑學(xué)報，2013（S2）：29-33.

[2]徐亞軍，袁小軍，程亮.三維激光掃描應(yīng)用于古建筑測繪的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].現(xiàn)代測繪，2012（06）：33-35.

[3]王莫.三維激光掃描技術(shù)在故宮古建筑測繪中的應(yīng)用研究[J].故宮博物院院刊，2011（06）：143-156+163.

[4]葉曉婷.三維激光掃描技術(shù)在古建筑測繪中的應(yīng)用分析[J].城市勘測，2014（04）：8-11.