三维激光扫描理念在古建筑测绘应用与问题分析

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1、三维激光扫描理念在古建筑测绘应用与问题分析-->第1章绪论1.1研究背景及意义中国古建筑是中华民族五千年来灿烂文化的标志，是我国古代劳动人民智慧与才能的结晶。在现今这个日新月异的信息化时代，建筑行业高速的发展，富丽气派的建筑物数不胜数，各种高层建筑也是穷出不尽，但是有着中华民族标志的中国古代建筑物却越来越少了。古建筑作为凝固的艺术，承载着大量而丰富的历史信息，通过对古建筑的研究，我们能更深入的评价和研究古代的社会、文化、艺术、政治等问题。保护和研究古建筑一直以来都是一项非常重要的工作，并且需要不断坚持和完善，才能真正做

2、到古建筑和古文物的保护。为记录古建筑的原貌需要进行古建筑测量，进而提供一些古建筑最基本的数据资料，用于以后古建筑的修整、维护和保护等工作。我们要保护古建筑，对其进行维护、整理或修复，就要求对其进行精确的测绘工作[1]。传统的古建筑测绘使用的是简单测量工具，获取的只是二维图纸和文字记录；全站仪测量也只能进行单点数据采集，对于古建筑测量而言比较费时费力，且其后期的数据处理比较麻烦；而近景摄影测量是通过摄影来获取被摄物体的相关数据，不能够直接获得三维模型，需要通过影像的匹配和计算。三维激光扫描技术是一项可以快速获取点云数据的

3、新技术，并快速生成三维点云模型，真实描述目标物的整体结构和形态特性，获取古建筑物完整的空间信息，保存到最全面的参考资料及档案[2]。三维激光扫描技术的出现，使古建筑数据采集技术有了很大的改善，能够快速便捷的获取空间数据，进而建立三维空间模型，获取真实的古建筑物空间数据模型。本论文针对三维激光扫描仪在古建筑测绘中的应用所进行的一系列数据采集、数据处理、模型建立、误差分析与精度评定的方法和原理的研究，最终得出一些对古建筑测绘具有参考价值的原则和方案，对三维激光扫描技术应用于古建筑测绘方面具有一定的指导意义。………1.2国内

4、外工程实践及研究现状H.Hess说过“全站仪测量是20世纪80年代的技术，GPS测量是90年代的技术，基于三维激光扫描技术测量则是21世纪的当前的技术”[3]。21世纪以来，三维激光扫描技术有了很大的提高和发展。三维扫描技术实现了实物快速、精确的数字化测量过程，并最终获取物体的三维模型。该技术具有还原度高、速度快、成本低、精度高等特点，这种三维重建技术目前在很多发达国家已表现出广阔的应用前景[1]。三维激光扫描技术起源于上世纪60年代末，由美国、德国等几十家高技术公司所研究，已经将其用到基于特定目标选取的三维模型构建中

5、，并提出了许多新的测量原理和方法[4]。在国际领域中，三维激光扫描技术已应用到很多行业中，尤其是应用到建筑物、文物测量方面。很多学者也对这项新兴的技术进行了大量的研究工作，FabioRemondino对传统遗产记录法、摄影测量法以及三维激光扫描法进行对比研究[5]；YutakaYAMAGISHI和MasahikoMATSUE将三维激光扫描技术运用到进行树木的形状和体积测量中[6]；JonathanP.Resop，W.CullyHession等人利用三维激光扫描技术进行河岸监测，并与传统方法做了对比研究[7]。1999年

6、美国华盛顿大学、斯坦福大学与Cyberware公司使用三维激光扫描仪完成了“米开朗基罗数字化”项目[8-12]。………第2章基础理论2.1古建筑测绘相关知识中国历史上的营造活动可以追溯到七千年前，中国古代人民从此开启了建筑相关的活动，在以后数千年中建造了无数的建筑物[28]。但是当年建筑物的坚固和精美，不管是木质的还是石质结构，却始终抗拒不了历史风雨等天灾人祸的侵蚀和损害，使得多数古代建筑早已湮没无存，但是能够保留到今天的仍然数以万计，并且依然伫立在现代炎黄子孙的广阔地域上，使今天的我辈有幸亲睹古人营造事业的卓然成果，

7、推想古代各个历史社会的面貌与精神。因此，保护古建筑遗产势在必行[29]。古建筑测绘是测绘学在保护建筑和文物遗产中进行的记录、监测及保护等的应用，是建立遗产记录档案工作的核心组成部分。取得的成果对古遗产的评估、维护管理、周围环境控制、保护工程实施以及教育宣传等具有决策性的作用[30]。精密测绘主要针对的是建筑物的维修或迁建，只在建筑物由于主要构件发生严重损坏而需要落架大修，或建筑物需要迁移重建的情况下才用到的。这种测绘精度要求高，测量时费力费物，需要在建筑物内外全面搭建脚手架，持续的时间长、工作量大，并且不能有丝毫的疏忽

8、和遗漏，否则就无法完成测绘对象的修复或迁建工作[28]。……….2.2古建筑测绘方法古建筑测绘是记录和研究古建筑的一项基础工作，科学合理的测绘方法有利于古建筑测绘工作快速、准确的进行，进而可以得到一套详细、完整的测绘记录资料，这不仅对后人解读历史留下了丰厚的遗产，而且为古建筑研究工作提供了一些科学依据[31]。从社会发展史来看，古