试论地面三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用.pdf

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1、2016年4月建材与装饰地质·勘察·测绘试论地面三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用张伟奇（南昌市测绘勘察研究院江西南昌330038）摘要:地面三维激光扫描技术是当前我国在测绘领域中发展的一项新兴技术,该技术从根本上改变了古建筑传统的测绘方法,能够获取完整的古建筑结构和形态特性,进而获得宝贵的古建筑资料。地面三维激光扫描技术我国古建筑测绘、文物保测绘中得到广泛的应用。本文主要研究地面三维扫描技术在古建筑中测绘中的具体应用。关键词:古建筑；地面三维激光扫描技术；工程测绘中图分类号：TU198.2文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）14-0255-0

2、21引言位的扫描。测量前需要对测站和测量标靶的数量和位置进行确古建筑是中国五千年的历史文化遗产中的一种，当前我国城定，观测站的数量和位置可以根据钟楼的外观、大小、建筑复杂市建设中加大了对古建筑的保护。传统的古建筑测绘技术已经程度和数据需求进行设确定，测量标靶的数量和位置则需要遵无法满足当代对古建筑保护的实际需要。因此，为了加强对古建循“为下一个观测站服务”的原则，尽量做到“多站式兼顾”，即尽筑遗产的保护和修复，在古建筑测绘中引入了地面三维激光扫量将更多的观测站都能实现钟楼标靶数据的采集，这样能够大描技术，该技术具有以下优点：高精度、全方位、全天候以及使用大的降低后

3、期点云数据处理误差。鉴于此，本次在进行钟楼测绘方便，能够快速获取古建筑的三维数据并建立古建筑的三维立时，观测站数设置9个，测量标靶数也设置9个。待观测站和测体模型。同时该技术结合了数字和图像处理技术，为古建筑的测量标靶确定后，根据古建筑的特征、周边的环境以及采光效果调绘提供了一种全新的测量方法，对建筑物的保护与修复具有非整对扫描仪的精度和曝光度进行精确的调整，然后就可以进行常重要的意义。测量数据的采集。2地面三维激光扫描技术原理3.2点云噪声处理及简化由于在进行古建筑扫描的过程中，外界环境或多或少的对钟无需和被测物体接触是地面三维激光扫描技术最主要特点，楼产生一定

4、的遮挡和遮掩，就造成获得的点云数据中出现一些即使是在复杂环境中也可以应用，并且还能结合GPS技术，实现噪声数据，为了后期数据建模的精确性，则需要对点云数据进行更强、更广泛的应用。地面三维激光扫描技术能够对被测物体进处理，去除噪声数据。点云数据经噪声处理后人容易在钟楼表面行扫描测量，获得大量三维点数据，进而为后期物体的三维建模产生空洞，进而造成大量数据的缺失。同时，古建筑表面存在一提供依据。些透明的东西，比如窗户等，激光穿过这些透明物体时会在古建地面三维激光扫描系统能够实现重复数据的采集和处理，它筑表面形成冗余数据。然而这些数据对古建筑整体的测绘意义利用仪器坐标系下

5、的三维空间点组成的点云图来实现被测物体不大，但会占据计算机的内存，使处理数据的效率大大降低。因的数据采样。该系统内置了伺服驱动马达系统，能够对多面反射此，我们需要对点云数据进行分割和滤波，将冗余数据剔除掉，棱镜的转动进行精密的控制，使脉冲激光束沿着纵横轴两方向提取古建筑表面的有效点云数据。利用点云数据处理相关专用进行快速扫描。通过测量扫描仪到被测物体的距离值以及激光软件中的去噪声点功能将误差大的噪声点去除掉，并找出失真束的水平和竖直方向值，可以将激光脚点的三维坐标计算出来。点。地面三维激光扫描系统通过对被测物体的测量数据采集获地面三维扫描测量得到的点云数据非常密集

6、，1m2范围内就得测距观测值S、激光脉冲纵横向扫描角度观测值分别为琢、兹。存在几十万个数据点。因此，在确保精度的条件下，需对精简点该系统内置坐标系统，X轴和Y轴都在横向扫描面内，以X轴为云数据。在进行数据精简时遵循以下原则：在扫描曲率较大的地基准，Y轴垂直X轴，Z轴则和轴、Y轴相互垂直并垂直于横向扫方保存较多的数据点，在曲率变化较小的地方保存较少的数据描面。通过公式的计算公式：X=S伊cos兹伊cos琢，Y=S伊cos兹伊sin琢，Z=点。S伊sin兹，可以计算出地面三维激光扫描仪脚点坐标。3.3基于点云的拼接3地面三维激光扫描技术在古建筑测绘实践中由于本工程中不

7、同测站的点云数据不在公共的标靶上，则需的应用要采用基于点云的拼接法，通过公共点云来完成古建筑的拼接，本次测绘以某古建筑为测量对象，并采用ScanstationC10地因此在不同站点对古建筑进行扫描时，要有扫描公共区域，在进面三维激光扫描系统。钟楼具有600多年的历史，是我国宝贵的行点云拼接时，为了能够快速且准确的指导共同点，进而提高点古建筑之一，需要对其进行精确的测量，为后期的保护和修缮提云的拼接精度。基于点云的拼接过程中，约束条件不是自动添加供可靠的数据。的，而是通过人工在左右两个拼接窗口中选取公共扫描区域中3.1古建筑数据的采集的公共点来进行约束条件的添加，从

8、而完成拼接