針對三維激光掃描應用于古建筑測繪的關鍵技術研究

吳俊萍

【摘要】在古建筑測繪之中運用三維激光掃描技術有利于繪制數據的收集和處理，其在資料的存檔保護等方面有一定的優勢，為古建筑物測繪工作提供了極大的便利。目前，我國開展了廣泛的古建筑物保護工作，將三維激光掃描技術應用于古建筑物測繪之中，有利于古建筑物保護工作的開展與提升。本文就三維激光掃描應用于古建筑測繪的關鍵技術進行了深入的研究和分析。

【關鍵詞】三維激光掃描；古建筑測繪；關鍵技術

伴隨經濟進展，古建筑遭遇偏多的損毀，應被側重保護。保護古代建筑，不可缺失搜集得出的精密信息，依循這樣的信息來描畫圖示，留存完備的檔案。針對這類測繪，三維激光特有的掃描可被廣泛采納。新式測繪之中，借助高速激光設定了非接觸情形下的測量，快速辨識物體，繪出明晰的三維坐標，這就表征了偏復雜的某一建筑表層。為此，有必要解析測繪類的新穎技術，累積珍貴的測繪經驗。

一、通過三維激光掃描技術進行數據采集

（一）布站規劃

選取將被測繪的某一古建筑，先要全面去查驗并掃描它。真正去掃描前，要擬定適宜的總規劃，布設掃描站點。布設這樣的站點，要選取可通視的、平坦的某地段。標靶應被固定，它密切關聯著兩站可匹配的數值。規劃測站時，還應描畫完備的規劃圖示，創設掃描日志并添加必備的注釋。留存這類信息，便于接續的拼接數據、描繪自動圖示。

（二）掃描作業

規劃圖明晰了測站應有的方位，依照這樣的方位來添加三角架、激光掃描儀器，校正而后對中整平。掃描儀配有某規格的驅動類配件，二者彼此銜接；要定位視場角，而后拍攝選出來的建筑影像。現有視場角內，可獲取初始的照片而后整合并拼接，顯出全景的總形態。受到光線干擾，不同區段之中的視場角都應搭配曝光。給定采樣間隔，參照可顯示的范疇予以掃描[1]。視野范疇以內，掃描儀即可得出現有的點云數值。此外，還應掃描標靶，便利后續的拼接。

二、通過三維激光掃描技術進行數據處理

（一）噪聲去除

掃描可得的初始數值存有偏差，含有冗余信息。點云數據存有如上的噪聲點，它涵蓋了多重的成因：反射附帶的信號、受到前側的某一遮擋、跳變的局部數值、玻璃帶來的空洞遮擋了回波。若沒能除掉附帶的噪聲，將干擾應有的解析，影響制圖實效。詳細而言，噪聲可被分成如下：上側浮動著的離散點云，呈現稀疏形態；致密但體積偏小的點云，脫離中心的區段；有些點云被混同于正確點，一同構成噪聲；掃描覆蓋著偏大的范疇，帶來了冗余點云。去除這些噪聲，可直接去刪除。借助軟件予以修正，除掉偏差及冗余點，填補漏掉的數值。

（二）數據拼接

在三維架構內，點云數據常常不夠完備。獲取完備信息，要布設多重的必備站點，查驗不同視角。布設某一站點，掃描儀被調和的方位密切關聯著固有的坐標。采納不同角度即可測得點云數據，它們被融匯成整體。拼接數據即為：多站測得的數值被涵蓋在同一坐標系。著手去拼接時，可選靶標拼接，尤為注重疊合情形下的區段數值。拼接信息依循了給定的參照體系，這類體系可分成：絕對坐標體系、歸整至某一局部范疇的體系。針對前一類別，它變更了初始的坐標投影，應被劃歸為區段內的坐標系，布設必備的控制點；針對后一類別，即可直接著手去拼接[2]。

（三）數據精簡

經由掃描可得必備的數值，點云數據擁有致密及精準的特性，顯現自身優勢；然而，這類數值偏分散，布設也很散亂。融匯海量信息，拼接可得超越一千萬這樣的總點數。為了便于運算，還要再次經由簡化，確保信息平滑。古建筑附帶的立面常常存有偏多的冗余，應被合并而后去除它們。選取同質區段，重復采樣而后予以合并，這就簡化了初始的信息，留存下來的信息都是必備的。

三、通過三維激光掃描技術進行建筑制圖

（一）對數據進行格式轉換

依托軟件搜集可得的初期數值不可被直接添加，還應借助設定好的工具來替換固有的格式，轉換數據格式。CAD特有的自動軟件接納了替換后的新格式，完成格式轉換。

（二）進行坐標系構建

搜集野外數據，先要整平并對中必備的儀器。自動軟件之內，Z軸應被調和為豎向，豎直指向空中。遇有環境障礙、后續多樣的人為干擾，設定好的縱橫軸常會暗藏某一偏差，軸向顯出了偏轉。在這時，要測定偏轉直線，對比另一精準的直線，這就辨識了精準的偏轉角，而后旋轉某一適宜角度[3]。

（三）建筑制圖

描畫平面圖時，變更視圖窗口至預設的立面。留存將被投影的底側構架，除掉上側浮動著的點云。這一流程終結，視圖窗口被替換成俯視，獲取了平面架構下的點云狀態。描繪現場圖時，要適當去添加外業測得的數值。剖面圖密切關聯著總體的構架，先要描畫草圖，參照拍攝得出的影像來描畫剖面。篩選點云數據，經由切片處理可得精準的剖切線[4]。變更視圖的方位，精準畫出這樣的剖面。除掉冗余的點云，直接即可描畫固有的墻體構架。在建筑的塔頂還要增設照片。繪制大樣圖含有梁柱及斗拱，經由切片處理除掉了外在的冗余數值，留存必備的精煉信息。配合測得的補充數值及影像來描畫斗拱及柱體。

結語：

測繪古建筑之中，三維激光掃描側重于搜集初始的信息、拼接點云數據、去噪而后生成。對比傳統測繪，激光掃描這樣的新途徑顯出了獨有的優勢。具體而言，它提快了掃描速率，可辨別出更為細微的要點。測繪流程增添了便捷，提升整體成效。從現有進展看，技術路徑的疑難含有偏大的數值總量、測繪細部構件、其他關聯的疑難。未來測繪之中，應能不斷摸索并化解這樣的疑難，推進綜合范疇的測繪進步。

參考文獻：

[1]張遠翼，張鷹，陳曉娟.三維激光掃描技術在古建筑測繪中的關鍵技術研究[J].建筑學報，2013（S2）：29-33.

[2]徐亞軍，袁小軍，程亮.三維激光掃描應用于古建筑測繪的關鍵技術研究[J].現代測繪，2012（06）：33-35.

[3]王莫.三維激光掃描技術在故宮古建筑測繪中的應用研究[J].故宮博物院院刊，2011（06）：143-156+163.

[4]葉曉婷.三維激光掃描技術在古建筑測繪中的應用分析[J].城市勘測，2014（04）：8-11.