激光掃描和數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行古建筑三維重建研究

傳統(tǒng)的古建筑測繪以直尺和角尺、垂球等工具直接量取建筑物及其構(gòu)件的尺寸,而獲取的最終資料是"圖樣"(即圖紙)和一些文字記錄。而重要古建筑在大規(guī)模修復(fù)前則要求進(jìn)行精確的測繪工作,為古建筑保護(hù)提供第一手資料,同時(shí)也為研究中國古建筑史和建筑理論提供重要資料。激光三維掃描技術(shù)能夠快速、精確、多方位地獲取靜態(tài)物體的三維模型,并對模型進(jìn)行進(jìn)一步的分析和數(shù)據(jù)處理。該方法在故宮的修復(fù)測繪中進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn),取得了較好的效果,為古建筑測繪的數(shù)字化提供良好的平臺。

古建筑測繪是指測量建筑物的形狀、大小和空間位置,并在此基礎(chǔ)上繪制相應(yīng)的平、立、剖面圖紙。但是,隨著測繪技術(shù)的革命性變革,傳統(tǒng)測量手段已無法完全滿足實(shí)踐的要求。三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展為全面獲取建筑物表面的三維數(shù)據(jù)提供了可能。本文詳細(xì)論述了三維激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢,研究了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集、去噪、拼接以及立面圖的制作,嘗試了古建筑建模的方法;通過項(xiàng)目實(shí)例,總結(jié)出外業(yè)\"控制與碎步相結(jié)合\"+內(nèi)業(yè)\"先單體,后整合\"的整體解決方案。結(jié)果表明:利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)制作的立面圖可以直觀的體現(xiàn)古建筑的結(jié)構(gòu)形態(tài)。

本文通過介紹三維激光掃描技術(shù),給出了基于三維激光掃描儀的外業(yè)點(diǎn)云測繪實(shí)施方案和數(shù)據(jù)處理流程。結(jié)合實(shí)例分析了用戶對于三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件和生成三維古建筑模型的需求,通過建立古建筑數(shù)據(jù)庫,設(shè)計(jì)了基于gis的古建筑數(shù)字保護(hù)系統(tǒng)。結(jié)果表明,三維激光掃描結(jié)合gis技術(shù)用于古建筑數(shù)字化保護(hù)具有重要意義。

20世紀(jì)90年代以來,三維激光掃描技術(shù)迅速興起,被廣泛應(yīng)用于文物保護(hù)、建筑測繪、地質(zhì)勘探、火災(zāi)監(jiān)控、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、軍事數(shù)據(jù)分析等多個(gè)領(lǐng)域。它利用高速激光掃描測距的原理,利用被測對象大量點(diǎn)位的三維坐標(biāo)信息,可迅速及時(shí)地建立被測對象精確的三維數(shù)字模型。相對于傳統(tǒng)的測繪技術(shù),三維激光掃描技術(shù)不但迅速及時(shí),而且精度較高,同時(shí)數(shù)據(jù)采集全面化、立體化,后期處理軟件也高效快捷,可以在短時(shí)間內(nèi)精確計(jì)算各項(xiàng)數(shù)

隨著三維激光掃描技術(shù)的逐漸成熟,大型激光掃描設(shè)備已經(jīng)開始投放市場,并在眾多領(lǐng)域開始了應(yīng)用。結(jié)合三維激光掃描技術(shù)在古建筑保護(hù)中所遇到的一些應(yīng)用問題作了探討。

融合應(yīng)用三維激光掃描測量、低空無人機(jī)航攝、數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實(shí)及建筑信息模型等技術(shù),解決了古建筑園林?jǐn)?shù)字化過程中數(shù)據(jù)獲取、地形測繪、精細(xì)三維建模、互動展示、數(shù)據(jù)管理與分析應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù),制定了一套包含古建筑激光掃描測繪、三維建模完整的解決方案,為古建筑園林?jǐn)?shù)字保護(hù)、模擬修繕方案等提供技術(shù)支持。

三維激光掃描技術(shù)是一種全新的測繪手段,可以對待測繪物體進(jìn)行全方位、各角度、內(nèi)外全面和無接觸式的數(shù)據(jù)采集,越來越多的應(yīng)用到各個(gè)行業(yè),在古建筑保護(hù)中,三維激光掃描儀具有遠(yuǎn)程測繪、不接觸古建筑本體、對古建筑本體傷害性小等特點(diǎn),在古建筑勘測中受到越來越多的重視。本文介紹了三維激光掃描技術(shù)在古建筑保護(hù)的應(yīng)用方向。詳細(xì)論述了三維激光掃描外業(yè)在采集古建筑數(shù)據(jù)的要求和方法,針對古建筑彩繪的外業(yè)三維數(shù)據(jù)采集和影像數(shù)據(jù)采集提出了具體的采集方法和精度要求。針對古建筑點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行了各種數(shù)據(jù)配準(zhǔn)方法的比較,提出在古建筑數(shù)據(jù)配準(zhǔn)時(shí)適合大小場景古建筑的配準(zhǔn)方法。以點(diǎn)云剖面的形式輔助古建筑專業(yè)人員繪制手工測繪圖紙,同時(shí)結(jié)合法式測繪對古建筑整體形變、梁架形變、柱子形變和墻體形變進(jìn)行分析。由于自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢,三維激光掃描技術(shù)在古建筑勘測領(lǐng)域的應(yīng)用會越來越廣泛和深入。

指出三維激光掃描技術(shù)又稱為"實(shí)景復(fù)制技術(shù)",它的出現(xiàn)是測量領(lǐng)域繼gps技術(shù)之后的又一項(xiàng)測繪新技術(shù),并且已經(jīng)成為獲取空間信息數(shù)據(jù)的重要技術(shù)手段,通過對前人研究成果的研讀,總結(jié)了前人的理論成果,分析了當(dāng)前點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展情況,以期對將來研究起到一定的理論指導(dǎo)意義。

簡要介紹了三維激光掃描系統(tǒng)的研究背景和分類,著重闡述了三維激光掃描系統(tǒng)在逆向工程、歷史古建筑的保護(hù)、變形監(jiān)測、減災(zāi)等方面的應(yīng)用,指出三維激光掃描的普及應(yīng)用將給測繪學(xué)科帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

通過建立高精度控制網(wǎng)作為室外檢校場,借助標(biāo)靶對leicascanstation2型三維激光掃描儀進(jìn)行實(shí)地測試,并對達(dá)到的點(diǎn)位精度進(jìn)行分析與評定,得出該儀器掃描距離為40m、80m時(shí),點(diǎn)位精度分別為±4.7mm和±6.3mm。研究結(jié)果可為三維激光掃描技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

扎實(shí)做好工程施工測量技術(shù)作業(yè)過程中的精確度控制工作,是保障和提升我國工程施工作業(yè)活動綜合技術(shù)水平的基本條件,本文圍繞三維激光掃描在工程測量中的應(yīng)用選取三個(gè)具體方面展開了簡要的分析論述.

通過三維激光掃描測量技術(shù)快速獲取建筑物3d空間數(shù)據(jù),是當(dāng)前數(shù)字城市建設(shè)的研究內(nèi)容。針對建筑物平面特征較多的特點(diǎn),在總結(jié)三維激光掃描點(diǎn)云粗差剔除算法的基礎(chǔ)上,探索穩(wěn)健平面擬合算法,對點(diǎn)云數(shù)據(jù)中有用信息的提取提出一種粗差剔除方案。通過對一組建筑物的三維激光掃描點(diǎn)云原始數(shù)據(jù)進(jìn)行粗差剔除測驗(yàn),證實(shí)了方案的可行性和可靠性。對三維激光掃描在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了一定的探索。

\"數(shù)字校園\"建設(shè)是科技發(fā)展的必然趨勢,為加快這一進(jìn)程,本次研究將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到大學(xué)校園。本文以z+fimager5010c地面三維激光掃描儀采集到的吉林建筑大學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)樓數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),運(yùn)用3dsmax、autocad、pointcloud等建模軟件建立三維模型。同時(shí)將依據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立的實(shí)體模型與實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和精度分析,驗(yàn)證了地面三維激光掃描儀在建筑物三維模型建立中的精度和可靠性。

隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,建筑業(yè)也發(fā)展到了前所未有的高度?，F(xiàn)在的建筑業(yè)之所以可以最快的速度發(fā)展,是因?yàn)樵S多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的研發(fā)問世,將這些科學(xué)技術(shù)合理地運(yùn)用到建筑業(yè)中,可以直觀地將建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部形態(tài)展現(xiàn)在人們面前,有效地保障了國家的經(jīng)濟(jì)效益和人民群眾的財(cái)產(chǎn)安全。為了促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展,使建筑物更直觀、具體地呈現(xiàn)在人們眼前,三維數(shù)據(jù)激光掃描數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了建筑領(lǐng)域中。

近些年來，隨著我國掃描技術(shù)的不斷成熟，三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用不僅提高了測量效率、降低測量難度，而且在很大程度上拓寬了測量的領(lǐng)域，由于其具有收集數(shù)據(jù)速度快、精準(zhǔn)度高、方法多樣等特性．成為目前在測量中廣泛應(yīng)用的新技術(shù)之一。在對城市道路地形及街景測量中，三維激光掃描技術(shù)作為一種新型的測繪技術(shù)更是發(fā)揮出了重要作用。本文也就三維激光掃描技術(shù)的基本概述進(jìn)行了分析，并結(jié)合三維激光掃描技術(shù)在成都二環(huán)路改造竣工圖實(shí)測中的應(yīng)用，闡述了三維激光掃描技術(shù)在測量中應(yīng)用的可行性。

簡要介紹了三維激光掃描技術(shù),闡述了地面三維激光掃描儀工作原理,根據(jù)點(diǎn)云配準(zhǔn)的概念,通過研讀前人研究成果,歸納總結(jié)了目前的點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)研究狀況,指出了當(dāng)前點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)研究現(xiàn)狀中存在的問題,并提出了進(jìn)一步研究的方向.

近些年來，隨著我國掃描技術(shù)的不斷成熟，三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用不僅提高了測量效率、降低測量難度，而且在很大程度上拓寬了測量的領(lǐng)域，由于其具有收集數(shù)據(jù)速度快、精準(zhǔn)度高、方法多樣等特性．成為目前在測量中廣泛應(yīng)用的新技術(shù)之一。在對城市道路地形及街景測量中，三維激光掃描技術(shù)作為一種新型的測繪技術(shù)更是發(fā)揮出了重要作用。本文也就三維激光掃描技術(shù)的基本概述進(jìn)行了分析，并結(jié)合三維激光掃描技術(shù)在成都二環(huán)路改造竣工圖實(shí)測中的應(yīng)用，闡述了三維激光掃描技術(shù)在測量中應(yīng)用的可行性。

基于三維激光掃描數(shù)據(jù)的建筑物三維建模 作者：吳靜，靳奉祥，王健，wujing，jinfeng-xiang，wangjian 作者單位：山東科技大學(xué),地球信息科學(xué)與工程學(xué)院,山東,青島,266510 刊名：測繪工程 英文刊名：engineeringofsurveyingandmapping 年，卷(期)：2007，16(5) 被引用次數(shù)：7次 參考文獻(xiàn)(11條) 1.李清泉.楊必勝三維空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取建模與可視化2003 2.盧秀山.李清泉.馮文灝車載式城市信息采集與三維建模系統(tǒng)[期刊論文]-武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）2003(03) 3.王健.靳奉祥.盧秀山動態(tài)激光測圖數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[期刊論文]-山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2005(04) 4.鄭德華三維激光掃描數(shù)據(jù)處理的理論與方法[學(xué)位論文]2005

基于三維激光掃描技術(shù)的建筑物三維建模 [摘要]本文介紹了地面三維激光掃描的工作原 理，研究了點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波去噪、點(diǎn)云拼接、曲面重構(gòu) 等數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及三維建模，實(shí)例結(jié)果表明，基于 地面三維激光掃描技術(shù)建立的建筑物三維模型可以較 好地表達(dá)建筑物的幾何特征。 [關(guān)鍵詞]點(diǎn)云數(shù)據(jù)三維激光掃描點(diǎn)云拼接三 維建模 [中圖分類號]p208[文獻(xiàn)碼]b[文章編號] 1000-405x（2014）-5-203-1 1引言 三維激光掃描技術(shù)是一門新興的測繪技術(shù)，該技 術(shù)可以真正做到直接從實(shí)物中進(jìn)行快速的逆向三維數(shù) 據(jù)采集及模型重構(gòu)，無需進(jìn)行任何實(shí)物表面處理，快 速獲得完整的原始測繪數(shù)據(jù)并高精度地重建掃描實(shí) 物，為獲取空間信息提供了一種全新的技術(shù)手段。它 是一種先進(jìn)的全自動高精度立體掃描技術(shù)，又稱為“實(shí) 景復(fù)制技術(shù)”，是繼gps空間定位技術(shù)后的又一項(xiàng)測 繪技術(shù)革新。目前，激光三維

隨著城市的快速發(fā)展,對舊城進(jìn)行改造已成為美化舊城區(qū)、提升舊城區(qū)人民生活質(zhì)量的有效手段.本文將探討三維激光掃描技術(shù)在舊城改造中的應(yīng)用,采用autocad軟件進(jìn)行建筑物外立面的繪制并采用山維eps軟件編寫腳本程序計(jì)算需要進(jìn)行改造的部分的面積.

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，數(shù)字測圖的方式也在不斷地更新?lián)Q代，其中最具有代表性的就是三維激光掃描儀與全球定位系統(tǒng)（gps）的完美結(jié)合，不僅取代了傳統(tǒng)測繪方法的測時(shí)較長、勞動強(qiáng)度高等缺點(diǎn)，而且還能高效快捷的獲取數(shù)據(jù)，具有容并性、靈活性、智能性等強(qiáng)大的優(yōu)勢。從各個(gè)方面介紹了三維激光掃描儀系統(tǒng)，包括測量原理、應(yīng)用現(xiàn)狀以及其在地形測量中的應(yīng)用過程，并且與傳統(tǒng)的測量方式進(jìn)行了比較，綜合結(jié)果表明，三維激光掃描儀能夠完美的取而代之，提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，確保了測量作業(yè)能夠高質(zhì)量的完成。

在公路、鐵路等工程設(shè)計(jì)期間經(jīng)常需要測量在中線一定范圍內(nèi)的陡崖孤峰的斷面線，傳統(tǒng)的測量手段大多屬于接觸式測量，測量過程難以實(shí)施。三維激光掃描技術(shù)的快速發(fā)展為這一測量難題提供了新的思路。本文采用reigl三維激光掃描儀對陡崖進(jìn)行掃描，然后經(jīng)過后期數(shù)據(jù)處理獲取了陡崖的斷面。實(shí)驗(yàn)證明三維激光掃描技術(shù)在測量陡崖斷面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢。