三维激光扫描在文物建筑测绘中的应用-论文.pdf

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1、学术研讨l101三维激光扫描作勾测绘新技术，为文物建筑测绘提供一个新手段，它具有无接触维、高精激度、快光：痘、所扫见即所描得的优在点。本文文首先物总结建了三维激筑光扫测描的绘中工作原理以及文物建筑测绘中的工作流程，包括外业数据的采集和内业的数据处理过◇程中，国接着矿分业析大了学其中一误北差京来一源地，球最后科探学讨与了测三维绘激工光程扫学描院在文余物建海筑洋测史腊梅绘中存在的一些问题。随着经济的高速发展，文物建筑的保护和价值的开发越来越受到重视。文物建筑测绘作为文物建筑保护和研究的基础性工作，具有重要意义。文

2、物建筑测绘有如下特点：①文物建筑稀奇珍贵，为避免造f=SCOSOsint2"成破坏，应尽可能非接触无损测绘。②文{Y=ScosScos~(1)物建筑结构繁杂，纹理多样，细部做工精IZ=Ssin0美，要想清晰地表现这些细部信息，需要有较高的测绘精度。③一些较大的文物建筑高达数十米，不仅工程量巨大而且对重点部位的复杂花饰等很难记录，测绘有一定的难度。④基于传统的测量出来的数据画成各种线条表示的结构图让人难有直观的想象，而三维可视性后能易表现文物建筑的立体信息。三维激光扫描技术使用面式数据采集替代传统的点式数据采集

3、。它通过高速激光测量的方法，快速、大量、精确地获取物体的三维信息，“所见即所得”的方式真实记录文物建筑的真实三维信息与纹理信息，建立三维模型，由传统的手工测量转变为室内计算机对点云数据的高精度测量，具有非接触性，避免了对文物建筑造成的破坏，满足上述文物建筑测绘的相关要求。三维激光扫描技引入文物建筑测绘和研究领域可以弥补传统测绘手段的诸多不足，为文物建筑的保护与修复提供重要技术保证。1三维激光扫描的正作原理在仪器内，激光脉冲发射体发出脉冲信号，经高速同步旋转的两个反射镜扫过被测物体，经被测物体反射后，被接收器接

4、收。接收器记录激光脉冲发射与接收的时间差，并计算被测物体的空间距离。结合控制模块记录的每个咏冲的水平角和天顶距按照空间极坐标原理计算出扫描的激光点在被测物体上的三维坐标(见图1)。图1地面三维激光扫描仪器坐标系统102南肛2015年．第2期求。到相应的截面图，导入~IJCAD中运用相应的工具绘制线化图。(2)三维全景扫描。在获取坐标信息后的控制点上架设三③文物建筑三视图的绘制。把建筑物立面的正射投影在竖直平维激光扫描仪。并在两站间放置靶标，先进行粗扫描，扫描速面和水平面上，可以保存和导入CAD中绘制成三视图。

5、度较快、范围较大但是分辨率较低，接着在粗扫描的结果上进3误差分析行框选，选择每一站最感兴趣的区域设置好预先确定的分辨率在文物建筑测绘中误差因素较多，主要有以下几类。后进行细扫。相邻两站扫描保持有三个以上的公共靶标。(1)控制测量的误差。控制网的精度与基于测站点地理坐2．3内业数据处理标拼接精度有很大关系，测站点的坐标误差越大，模型的拼接(1)去除非连接项、降噪、抽稀采样。①去除非连接项。误差就越大。控制测量的精度又与仪器的精度、观测方法以及采集的数据中包含树、行人、道路等非目标数据，要首先对其后续的平差处理有

6、关。进行删除得到纯粹的文物建筑数据。②降噪。由于仪器和环境(2)扫描仪的误差。由于仪器本身性能缺陷，在脉冲信号的原因，采集的数据中包含哪些偏离主点云的不规则数据，也处理的发射和处理的各个环节造成测距误差，扫描镜的镜面角称噪音数据，这些数据是无效的．要对其进行降噪处理。③抽度的误差、微小震动和马达非均匀转动造成的测角误差。稀采样。一般情况下原始的数据量非常大，占用计算机内存较(3)与文物建筑本身特性有关的误差。文物建筑的材质、多，会影响处理效率，要对密集的原始数据按照一定的方法进颜色表面形状不同，则反射特性不同

7、，从而信号的反射强度受行简化。到影响引起误差。文物建筑表面一般由于各种装饰凸凹不平，(2)拼接。拼接的本质就是两个空间直角坐标系的坐标变某一倾斜部分的表面切平面法线与激光光束方向不重合，建筑换，目的是把每一测站采集的数据统一个坐标系中，把零散的物表面粗糙造成激光脚点的位置偏差都是引起测量误差的因各个分块组成一个整体。由于三维激光扫描数据的转换是刚性素。转换，所以形变参数为1，另外还有包括3个平移参数，Y0，(4)数据处理中的误差。在数据处理时删除多余数据、去z0与3个旋转参数，，。假设原始坐标为(，y，Z)，

8、按照噪、拼接、构建TIN模型中都会产生误差。比如拼接时，基于靶如下转换到新坐标系的坐标(，Y，z)。标拼接时，靶标拟合误差；基于同名特征点拼接时选取的特任IXIIJ10一llI点误差；基于测站点地理坐标拼接时独立坐标系中测站位置与II=f0J+I一0llj，I(2)实际位置对应的误差。不同的处理算法处理的误差不同，在商IZJfZlI一0llI业软件中各个步骤所采用的算法具有普遍性，没考虑对象的特LJ