三維激光在古建筑測繪中測點布置的模糊評價方法

王磊　程鑫翔　伍鑫

【摘 要】傳統測繪技術難以實現古建筑測繪的三維可視化以及測量過程的無接觸化和無損傷化，而三維激光掃描測繪技術在這方面具有特別優勢。本文針對現有三維激光測繪方法在現場測繪中未能考慮如何合理確定測點布置的問題，將引入模糊數學方法和層次分析方法建立出測點布置的評價方法，以期對實際工程中的測點布置情況進行合理性評價，為測點的布置提供建議和意見，從而提高野外測繪的工作效率與成果質量。

【關鍵詞】三維激光；古建筑測繪；測點布置；模糊評判；層次分析

中圖分類號： P234.4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）29-0023-002

【Abstract】It is difficult for traditional surveying and mapping technology to realize the three-dimensional visualization of surveying and mapping of ancient buildings and the non-contact and non-destructive testing of the surveying process. The 3D laser scanning surveying and mapping technology has particular advantages in this respect. In this paper， the existing three-dimensional laser mapping method in the on-the-spot surveying and mapping can not consider how to rationally determine the layout of measuring points， the introduction of fuzzy mathematics and analytic hierarchy process to establish the method of measuring point layout， in order to measure the actual project The rationality of the layout of the situation assessment for the arrangement of measurement points to provide advice and opinions， thereby enhancing the efficiency of field mapping and the quality of results.

【Key words】3D laser； Surveying and mapping ancient buildings； Measuring point arrangement； Fuzzy evaluation； Level analysis

0 引言

隨著經濟的發展和新農村建設進程的加快，一些古村鎮及其賴以生存的環境正在遭受不同程度的損害和破壞。如何更好地進行古建筑保護、修復和重建，如何利用現代的技術手段快速、實時地進行精細的古建筑測繪，獲取古建筑全面、完整的資料和數據，長期有效地對古建筑進行保護顯得頗為關鍵和重要。隨著科學技術的發展，現階段一些新的測繪技術方法被運用于古建筑測繪領域，其中三維激光掃描技術是很值得推廣運用的新技術，它是一種無需接觸測量目標就可以快速獲取物體表面的三維坐標，然后利用相關的建模軟件來構建出實體三維模型的測量技術，又稱為“實景復制技術”。它具有傳統測量無可比擬的優越性，它具有的自動化、主動性、實時動態性、高數字化、高分辨率、高密度、無接觸等特點。因此本文主要對三維激光掃描技術在古建筑測繪中測點布置的合理性進行評價。

然而，在古建筑以及古地下工程中，能否全面完整的獲得測繪數據，其關鍵在于測點布置的合理性，如果測點布置不合理，就有可能存在盲區，使得測繪成果不夠全面；如果沒有科學依據，盲目增加測點數，則會大大增加工作量，因此有必要建立一種測點布置的評價方法，從而為測點的布置提供指導意見。

為此，考慮到古建筑測點影響因素具有模糊性不確定性的特點，本文引入模糊數學理論、層次分析法建立了測點布置的模糊評價方法，以期能夠有效地評價測點布置的合理性。

1 古建筑測繪中測點布置模糊綜合評判模型

建立古建筑測繪中測點布置的模糊評價方法，首先需建立測點布置模糊綜合評判模型，即確定隧道塌方風險影響因素。為此，本文在深入分析測點布置影響因素基礎上，建立了如表1所示的測點布置模糊綜合評判模型。

利用上述測點布置模糊綜合評判模型進行測點合理性評價尚需須建立合理的分級標準，本文引入五級分類法建立出測點合理性評價等級的具體劃分標準，見表2。

2 古建筑測繪測點布置模糊評判方法

2.1 模糊綜合評判模型

2.2 評價矩陣Ui的確定方法

2.3 基于層次分析的權重確定方法

目前，主要是利用專家的工程經驗并基于層次分析法確定評價指標的權重，其簡單可行，本文采用該方法確定確權，具體步驟如下：

（2）構造判斷矩陣

層次分析法采用1～9標度方法，判斷矩陣中的各個元素來表示人的認知中對于各個因素之間的相對重要性。

（3）計算判斷矩陣

根據和積法計算判斷矩陣，可算出確定各評價權重。

（4）一致性檢驗

判斷矩陣中的元素是根據經過反復研究后確定。因此在應用層次分析法保持判斷思維的一致性。其可以采用判斷矩陣一致性指標C.I.判斷，即一致性指標C.I.的值越大，表明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大，C.I.的值越小，表明判斷矩陣越接近于完全一致性。

至此，已建立出古建筑測繪中測點布置的模糊評價方法。其評判結果將具有可行性和合理性。

3 結論

本文針對古建筑測點影響因素具有模糊不確定特征，引入模糊數學理論和層次分析方法，對古建筑測點布置的合理性進行了研究，可得如下結論。

（1）三維激光掃描技術具有的自動化、主動性、實時動態性、高數字化、高分辨率、高密度、無接觸等特點，為古建筑測繪帶來了技術革新，為更好地實現古建筑三維信息可視化提供了新的技術和方法。

（2）針對古建筑測點影響因素的特點，選取主要評價指標，并考慮其間層次性和模糊性，建立了古建筑測繪測點布置模糊綜合評判模型，其能較好地反映各因素對測點合理性的影響。

（3）采用模糊數學理論，在研究評價指標隸屬度與權向量確定方法等基礎上，建立出古建筑測繪測點布置的模糊綜合評判方法，其能使古建筑測點布置的評價具有較好的合理性與可操作性。

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