三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用分析-论文.pdf

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1、2014年8月城市勘测Aug．2014第4期UrbanGeotechnicalInvestigation&SurveyingNo．4文章编号：1672-8262(2014)04-8-04中图分类号：P234．4文献标识码：B三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用分析叶晓婷(宁波市测绘设计研究院，浙江宁波315042)摘要：通过对三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用研究，简要阐述了其技术流程，并结合案例分析了在古建筑保护应用中的精度、效率及存在的问题。试验结果表明：该技术能满足古建筑测绘成果制作的要求，总结出了该技术与传统在不同古建筑测绘中各自的优势，对古建筑测绘具有一定的借鉴意义。关键词：

2、三维激光扫描；点云精度；古建筑测绘l引言最合理、影像成像最清晰。古建筑是历史文化的延续，展现着某一地区发展过2．2测绘方法程中的一些断面，为了给古建筑保护提供准确而又翔实一般而言，采用地面三维激光扫描技术对古建筑的资料，需要对其展开精细化测绘，获取古建筑的形状、进行扫描时，需要分站架设从而获取古建筑内外部的大小和空问位置，并以此为基础绘制平面图、立面图和点云数据，然后拼接、去噪等步骤获得预处理后的点云剖面图等¨．2J。传统古建筑测绘一般采用全站仪、卷尺数据，在此基础上绘制古建筑的平面图、立面图、剖面等工具进行人工测量，这种方式不仅费时费力、精度低，图及三维模型，应用流程如图1所示：而且因

3、属于接触式测绘，可能对文物造成二次破坏。20世纪80年代后逐步兴起的三维激光扫描技术，因其扫描速度快、安全、无接触，且获取的点云数据精度高、密度大等特点，给古建筑测绘工作带来新的途径¨3娟。随着研究的深人，三维激光技术用于古建测绘的可行性已被多次论证，但其测绘精度、不足及与传统方法相比的测绘效率等内容，则研究较少。为此，本文以宁波慈城清道观古建测绘为例，通过传统方法及三维激光扫描两图1三维激光扫描的应用流程种方式分别获取数据并进行处理，着重分析了三维激光扫描方式在古建测绘中的精度、效率及不足。(1)三维激光扫描①控制测量：本实验采用后视定向的方法来拼接2案例点云，因此，需要对扫描站点进行

4、控制测量，该测量按位于宁波市江北区的慈城，是江南极少数保存较照1：500地形图测量图根点要求进行。为完好的古镇，保存了大量的古建筑群，RH?L庙、会馆②点云获取：将激光扫描仪及后视靶标球分别架等，为宁波市最高等级的文化遗产项目。本文选取建设在测站点和后视点上，依次获取古建筑内、外部的点于唐天宝年间的清道观主殿为对象，同时采用三维激云数据；光扫描技术和传统测量技术进行测绘。③影像获取：本项目中采用的是RIEGLVZ一4002．1准备工作激光扫描仪，能够在单站点云扫描完成后自动获取影三维激光扫描之前需要对测区进行踏勘并收集资像。此外，还需要对建筑的平、立、剖面不同方向和局料，掌握测量的重点要

5、点，确保测量工作的顺利开展。部的拍照，以便给古建筑三维模型提供纹理信息。同时，根据测区的特点和项目精度要求，对架设扫描仪(2)数据预处理的精确位置予以详细规定，原则上要保障扫描设站数点云数据的预处理包括噪声点及冗余数据的剔最小、扫描内容和范围最大、冗余数据最小、靶标设置除、点云拼接及点云赋色等内容。由于扫描仪自身原收稿日期：2O14一o5一o5作者简介：叶晓婷(1965一)，女，高级工程师，研究方向为摄影测量与遥感、激光扫描技术。基金项目：国家自然科学基金资助项目(40971192)，该项目获得2013年度全国测绘科技进步奖一等奖。10城市勘测2014年8月采集的激光点云数据密度大，能清

6、晰地反映扫描对象屋顶被隔板遮挡等。的特征，从而满足制作平面图、立面图等成果的需要，3．2精度分析但同时也存在扫描死角。主要有两方面的原因：①扫三维激光扫描仪单站扫描精度能达到毫米级，但描仪自身存在一个扫描范围夹角，如本文使用的本文是通过后视靶标球定向的方法来完成各测站点云RIEGLVZ一400扫描仪在垂直方向上的30。～130。，而到绝对坐标系的转换。测站及后视点的绝对坐标采用古建筑往往建有多重屋檐、天井、小隔间等，空间局促，网络RTK与全站仪测量方式获得。本文对案例中建因而，易留下扫描死角；②扫描对象被遮挡，这种现象筑物主要特征点的平面位置精度(中误差)进行了检在古建筑扫描的时有出现，

7、比如外围墙被杂草遮挡，内查，如表1所示。平面位置中误差统计表表1序号图上坐标检查坐标平面位置较差X1／my1／m／my2／m△置／m△m△s／m1603774．171106875．724603774．137106875．864一O．034一O．0100．0192603773．234106876．287603773．209106876．410-0．025—0．0270．03736038o4．7l3106898．764603804．62