淺談三維激光掃描技術(shù)在民族特色村鎮(zhèn)保護(hù)中的應(yīng)用及對(duì)策建議

宋雪峰

摘要：三維激光在民族特色村鎮(zhèn)保護(hù)與開(kāi)發(fā)中具有獨(dú)特的、無(wú)法取代的優(yōu)越性，和數(shù)碼相機(jī)結(jié)合，可以快速建立民族特色村鎮(zhèn)的三維影像模型，實(shí)現(xiàn)民族特色村鎮(zhèn)的重建、數(shù)字化存檔，以及三維可視建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)。本文通過(guò)三維激光掃描技術(shù)在云南省紅河州彌勒縣城子村的應(yīng)用，梳理該技術(shù)在少數(shù)民族特色村鎮(zhèn)保護(hù)與發(fā)展中的重要應(yīng)用價(jià)值，以及存在的問(wèn)題，并提出對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：三維激光技術(shù)；民族特色村鎮(zhèn)；保護(hù)；應(yīng)用；對(duì)策建議

三維激光掃描技術(shù)又稱實(shí)景復(fù)制技術(shù)，是一項(xiàng)測(cè)繪高新技術(shù)，通過(guò)高速激光掃描測(cè)量，大面積獲取三維坐標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，和數(shù)碼相機(jī)結(jié)合，可以快速建立民族特色村鎮(zhèn)的三維影像模型，實(shí)現(xiàn)民族特色村鎮(zhèn)的重建、數(shù)字化存檔，以及三維可視建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)。三維激光掃描技術(shù)用于民族特色村鎮(zhèn)保護(hù)具備優(yōu)良的適用性和可靠性，單點(diǎn)向掃描精度達(dá)毫米級(jí)，掃描間距可達(dá)亞毫米級(jí)，能將復(fù)雜且不規(guī)則的村鎮(zhèn)和民居進(jìn)行完整數(shù)據(jù)采集，非接觸的測(cè)量方式不會(huì)對(duì)村鎮(zhèn)和民居造成任何損傷。因此，三維激光掃描技術(shù)在民族特色村鎮(zhèn)保護(hù)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。2016年12月，云南省民宗委與大連民族大學(xué)土木工程學(xué)院合作，對(duì)云南省紅河州彌勒縣彝族特色村寨城子村進(jìn)行了三維激光掃描作業(yè)，初步建立城子村點(diǎn)云數(shù)據(jù)庫(kù)和三維立體影像模型，為少數(shù)民族特色村鎮(zhèn)數(shù)字化保護(hù)與開(kāi)發(fā)探索了新方法和新途徑。

一、城子村概況及數(shù)字化采集

（一）城子村概況

城子村，位于云南省紅河州瀘西縣永寧鄉(xiāng)，距瀘西縣城25公里。整個(gè)城子村依山而建，保留層層而上的土掌房，形成一級(jí)級(jí)臺(tái)階式的民居群。村中土掌房占90%以上，村寨的整體布局依山就勢(shì)而行、層層跌落，西高東低、背山面水，幾百戶人家自然相連與山坡融為一體。城子村完整而真實(shí)地保存了不同時(shí)期建造的民居的不同特點(diǎn)及發(fā)展過(guò)程，是彝族民居建筑史中的活化石。城子村民居主要有四類，一類是縣級(jí)重點(diǎn)保護(hù)建筑，如城子大寺（即昂貴土司府舊址）和將軍第（彝漢結(jié)合特色建筑）等，二類是傳統(tǒng)土掌房民居，其特點(diǎn)為就地取材，筑土為墻，覆土為頂，室內(nèi)則用木構(gòu)架搭建。這類建筑是城子村民居的主體，數(shù)量較多，房屋質(zhì)量也參差不齊。三類是不同時(shí)期改建過(guò)的土掌房民居。由于近年來(lái)村中居民經(jīng)濟(jì)收的增加，生產(chǎn)生活方式發(fā)生改變，部分居民被改、擴(kuò)建，這部分房屋大多采用磚混結(jié)構(gòu)。這類建筑在全村靠山腳下村寨邊緣較多。第四類為近年新建的磚混結(jié)構(gòu)建筑。這類建筑分布于村口河流對(duì)岸，與城子村整體風(fēng)格有較大沖突，不同程度地影響了區(qū)域整體景觀及村寨風(fēng)貌。

（二）城子村數(shù)字化信息采集及整理

基于文化、生態(tài)、物質(zhì)文化遺產(chǎn)、旅游四個(gè)角度的保護(hù)需求，課題組對(duì)城子村開(kāi)展了數(shù)字化信息采集和數(shù)字化修復(fù)整理工作。一是數(shù)字化信息采集，通過(guò)使用三維激光掃描儀，對(duì)城子村分層數(shù)字化采集。主要采集土掌房的單體建筑尺寸、每個(gè)土掌房的相對(duì)位置關(guān)系，土掌房細(xì)部構(gòu)件的樣式，同時(shí)對(duì)村寨地形地貌、自然環(huán)境進(jìn)行1：1實(shí)景復(fù)制，全面采集城子村坐標(biāo)數(shù)字化信息。二是通過(guò)“拼接”、“去噪”、“修復(fù)”等處理，將城子村土掌房的整體建筑風(fēng)貌進(jìn)行還原，獲取完整的數(shù)字化信息。

二、數(shù)字模型的應(yīng)用價(jià)值

城子村數(shù)字模型建立后，可以開(kāi)展三維現(xiàn)狀分析圖、三維建設(shè)規(guī)劃圖、三維住房建設(shè)方案圖、VR浸入式場(chǎng)景體驗(yàn)、“互聯(lián)網(wǎng)+”開(kāi)發(fā)、可視化建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面的應(yīng)用，將為少數(shù)民族特色村鎮(zhèn)保護(hù)與開(kāi)發(fā)帶來(lái)一場(chǎng)技術(shù)性革命。一是三維現(xiàn)狀分析圖，通過(guò)對(duì)數(shù)字模型貼圖處理，可建立城子村三維立體現(xiàn)狀分析圖和二維俯視圖，較傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)或衛(wèi)星拍照?qǐng)D紙更為直觀和準(zhǔn)確。二是三維建設(shè)規(guī)劃圖，以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，可建立城子村三維建設(shè)規(guī)劃圖，對(duì)城子村擬建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)景規(guī)劃設(shè)計(jì)。三是三維住房建設(shè)方案圖，根據(jù)民居單體數(shù)據(jù)，對(duì)土掌房進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，把擬新建和改造的民居三維模型尺寸、位置、建筑樣式反映到二維圖紙上，指導(dǎo)民居建設(shè)，以三維實(shí)景技術(shù)確保土掌房風(fēng)格一致。四是VR浸入式場(chǎng)景體驗(yàn)，利用構(gòu)建好的場(chǎng)景模型，結(jié)合VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)建一個(gè)身臨其境的浸入式體驗(yàn)場(chǎng)景。五是“互聯(lián)網(wǎng)+”開(kāi)發(fā)，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)化和集成作用，以超文本、超媒體技術(shù)為基礎(chǔ)，把城子村的土掌房、彝族文化、風(fēng)景、美食等圖像內(nèi)容，集成到互聯(lián)網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站及外網(wǎng)訪問(wèn)，以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)進(jìn)行旅游宣傳和推介。六是可視化建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)，整合城子村三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)與場(chǎng)景模型，結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，進(jìn)行三維虛擬現(xiàn)實(shí)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)，并根據(jù)村鎮(zhèn)的發(fā)展需要和資金項(xiàng)目投入情況，適時(shí)更新調(diào)整三維可視化建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)。

較傳統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，可視化建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)更具操作性，更有實(shí)用價(jià)值，傳統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)缺陷較多，設(shè)計(jì)效果與建設(shè)效果很難一致，往往規(guī)劃設(shè)計(jì)很美，建設(shè)效果很差。同時(shí)，在實(shí)際工作中傳統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谕ㄟ^(guò)評(píng)審后往往束之高閣，浪費(fèi)大量規(guī)劃設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)，而三維可視化建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)完整性和可持續(xù)性。

三、存在的問(wèn)題

一是三維激光掃描技術(shù)還不普及，目前只有高校在教學(xué)和研究中使用，各級(jí)規(guī)劃設(shè)計(jì)院或規(guī)劃公司無(wú)此技術(shù)。二是三維激光掃描技術(shù)使用成本較高，一臺(tái)激光掃描儀在50萬(wàn)元左右，設(shè)備購(gòu)買成本高導(dǎo)致規(guī)劃設(shè)計(jì)費(fèi)用偏高，一個(gè)村寨的三維規(guī)劃設(shè)計(jì)費(fèi)用最低將近25萬(wàn)元，一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的三維建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)費(fèi)用估計(jì)超過(guò)200萬(wàn)元。

四、對(duì)策建議

少數(shù)民族特色村鎮(zhèn)要做到一次規(guī)劃、一次建設(shè)、一次成功難度還較大，從各州市上報(bào)的民族特色村鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃來(lái)看，村鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃編制水平普遍較低，導(dǎo)致部分民族特色村鎮(zhèn)的特色不突出。而三維激光掃描技術(shù)是實(shí)現(xiàn)精細(xì)化編制規(guī)劃和可視化實(shí)施規(guī)劃的唯一途徑。建議：一是由國(guó)家民委安排一定經(jīng)費(fèi)，云南省民宗委適當(dāng)配套，重點(diǎn)選擇我省2—4個(gè)整體風(fēng)貌和傳統(tǒng)民居保護(hù)較好，并且具備較大開(kāi)發(fā)價(jià)值的少數(shù)民族特色村鎮(zhèn)，開(kāi)展少數(shù)民族特色村鎮(zhèn)數(shù)字化保護(hù)與開(kāi)發(fā)試點(diǎn)工作，為少數(shù)民族特色村鎮(zhèn)保護(hù)與開(kāi)發(fā)探索新方法和新途徑。二是每年打造10個(gè)省級(jí)重點(diǎn)民族特色村寨，每個(gè)投入項(xiàng)目資金400萬(wàn)元，其中規(guī)劃編制費(fèi)30萬(wàn)元，州級(jí)申報(bào)，省級(jí)初評(píng)確定名單后，由大連民大土木工程學(xué)院編制可視化建設(shè)規(guī)劃，省級(jí)組織專家評(píng)審，予以重點(diǎn)打造。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中共云南省委云南省人民政府關(guān)于建設(shè)旅游強(qiáng)省的意見(jiàn)（云發(fā)2013﹝14號(hào)﹞）.

[2]云南省少數(shù)民族特色村鎮(zhèn)保護(hù)與發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）.