拓普康GLS-2000型三維激光掃描儀項目案例

GLS-2000 能夠高效快速地掃描獲取道路現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，精確地顯示道路表面的凹凸狀況，為道路維護提供數(shù)據(jù)依據(jù)。對于滑坡監(jiān)測，高精度的 3D 掃描數(shù)據(jù)可以有效地監(jiān)測到滑坡體表面的形變和裂縫程度，并及時發(fā)出預警信號。

一、 引言
古建筑蔓延了歷史文脈，是人類文明的載體。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，古建筑的
價值逐漸受到人們的高度重視。對于古建筑，必須采取積極的手段進行保護與利用。
保護與利用的過程需要對古建筑進行維護、整理與修復，同時也需要保護或恢復歷
史街區(qū)的空間格局與尺度。重大歷史建筑在修復前都需要進行精確的測量，以取得
較完備的科學記錄檔案，為古建筑的規(guī)劃保護和修復提供*手資料，同時也是研
究古建筑史和建筑理論的重要資料。
二、 現(xiàn)狀與問題
2.1 現(xiàn)狀分析
目前階段，認識古建筑和研究古建筑的普遍途徑是手工測繪以及普通測量。我
國傳統(tǒng)的古建筑測繪方法一般為人工實量法。由于這一方法費時費工、效率不高，
難以保證觀測結果的精度，而且成本高也不安全，人們越來越體會到使用這一方法
的不便性。近年來隨著空間定位技術、計算機技術和地理信息系統(tǒng)的應用，古建筑
測繪技術已進入數(shù)字化時代，已發(fā)展成為以 3S 集成為特征的新技術應用。
2.2 存在問題拓普康GLS-2000型三維激光掃描儀項目案例
為了減小測量誤差，提高測量結果的精度，需要了解誤差的主要來源及產(chǎn)生的
原因，以便采取相應的措施。古建筑測繪中存在的問題主要有：
1. 建筑物現(xiàn)狀問題：由于*承受荷載、基礎的不均勻沉降、材質的不同還有
外界自然因素的影響等，構件發(fā)生不同程度的收縮、彎曲等多種變形以及其
他部位的損壞。
深圳市鵬錦科技有限公司
2. 總尺寸與分尺寸不統(tǒng)一，即各個組成部分分別測出的尺寸之和與整體測出的
尺寸不符。
相對于這兩大問題，解決的方法和應當遵循的原則如下：
1. 對結構有重大影響的變形及破壞應按照原有狀態(tài)測繪，選擇若干個同類構件
進行測量和比較，找出其中量zui大的數(shù)值作為這類構件的統(tǒng)一尺寸；
2. 對結構沒有重大影響的變形及損壞應依照現(xiàn)狀測繪，以真實地表達古建筑的
存在狀態(tài)，保持其歷史感和時間感；
3. 次要尺寸服從主要尺寸,分尺寸服從于總尺寸,少數(shù)服從多數(shù)；
4. 后換構件應服從于原始構件。應找出建筑物各個部分的原始構件加以測量。
從而定出統(tǒng)一尺寸。而不能以某一構件的某個尺寸數(shù)量zui多，或某個構件保
存得zui完好，來決定統(tǒng)一尺寸。
2.3 三維激光掃描技術在古建筑維護的發(fā)展與前景
三維激光掃描技術是自 20 世紀 90 年代起興起的新型測量技術，它集成了多種
*的新型空間信息數(shù)據(jù)獲取的手段與工具，這一技術在上處于，
而在國內尚處于起步階段。中國作為古建筑和文物資源大國，為三維技術在古建筑
上的應用提供了廣闊的應用空間。根據(jù)文物部門統(tǒng)計，我國目前被列入保護范圍的
古建筑有近 30 萬處，古建筑的保護、搶救及修復的工作量非常大，而傳統(tǒng)的建筑測
繪和資料整理的方法和技術手段遠遠不能滿足古建筑保護的實際需要。而目前，使
用三維激光掃描儀進行古建筑維護工作已初見成效。
三、 測量原理與方法
在古建筑研究的活動中，用戶需要關于研究對象的完整性數(shù)據(jù)。三維激光掃描
技術是一項通過高密度的掃描點來記錄和表達被測古建筑形狀的技術，三維點云是
zui原始的測量數(shù)據(jù)，被測建筑物的幾何空間信息都被包含其中。如何利用點云，如
何在點云的基礎上通過軟件來提取空間信息，決定了三維激光掃描技術在古建筑保
護及維護行業(yè)內的應用方式和成果形式。從對點云的應用方式來看，可分為檔案記
深圳市鵬錦科技有限公司
錄型應用、尺寸量測型應用、三維可視化型應用和逆向重建應用。從zui終的提交成
果形式可分為二維圖件形式（各種平、立、剖面圖，等值線圖）和三維圖件形式（三
維高密度點云數(shù)據(jù)、三維 CAD 模型、三角圖片格網(wǎng)等）。利用三維激光掃描技術進
行古建的保護，目前主要集中在檔案記錄、三維可視化及虛擬三維重建幾個方面。
3.1 檔案記錄
使用三維激光掃描技術進行古建筑建檔，主要是以記錄完整掃描的點云數(shù)據(jù)為
主。采用具有三維坐標和真實色彩信息的點云數(shù)據(jù)記錄建筑物，既能快速完成測量
任務，并確保多角度測站合并后無掃描死角，又能保證在測量時不必攀爬古建筑物，
確保了建筑物不受損害和測量者的安全。
3.2 三維可視化
由于三維激光掃描技術是以較高的密度連續(xù)采集等間隔的點，而且每個點具有
三維坐標、點所處被測古建筑表面材質反射強度和顏色信息，因此我們可以直接通
過將這些記錄被測古建筑的點在同一窗口內顯示的方法來瀏覽和觀察被測古建筑的
外觀和內部特征。由于三維激光掃描儀采集數(shù)據(jù)快速，被測古建筑可在的時間
間隔內被多次測量，方便用戶分析其變形情況，并在關鍵部位標注符號，標明該部
位的實時狀態(tài)。
3.3 虛擬三維重建
被測古建筑的點云集合可以看做是立體模型。點云模型可以構建三維數(shù)字模型，
以作虛擬現(xiàn)實和模擬修復等應用，亦可制成各類工程圖、結構圖、切面圖等。自此
實現(xiàn)室內外空間精確模型的*一體化和模型建構的*可逆操作，有助于古建研
究以及其他專業(yè)利用其在各自領域作更深的拓展研究。全面的古建筑模型信息可以
幫助研究人員更加深入地探究古建筑的結構、藝術價值、營造方法。