我國古建筑歷史悠久，古建筑風格迥異，展現出不同的風土人情。然而近年來由于市政建設、房地產開發、旅游業發展以及不可抗拒的自然因素，導致現存的古建受到破壞乃至毀滅。因此，開展古建數字化保護工作刻不容緩。

一、現狀與困難

在古建保護中，重要的工作之一就是對原始建筑資料的保存，傳統的方法通過人工測量以及二維圖紙將建筑信息記錄成冊。這種方法在測量過程中費時費力，精確度低，而且無法直觀表達建筑物的三維信息。

二、技術優勢

             （1.）技術特點

1.隨著三維激光掃描技術的出現，結合相關制圖建模軟件和虛擬現實技術，重現古建的三維結構信息逐漸成為古建筑保護的研究焦點；
2.通過三維點云數據不僅可以逼真再現古建的風貌，而且也真實地保存了建筑物室內外一體的尺寸及結構特征，可以方便快捷的提取古建筑的各種結構數據和尺寸；

3.這些數據是進行古建筑文物數字化保護的基礎，通過真彩色三維點云數據，可以清晰的展現建筑的梁柱結構，對于建筑變形監測及修復重建有重要指導意義。也可以在文物遭破壞后，為恢復古建的原貌提供參考依據。

     （2.）設備概況

1.Z+F IMAGER系列三維激光掃描儀是世界上精度較高的相位式三維激光掃描儀，噪聲精度可達0.2mm；
2.有效測量距離可達360米，內置相機可生成8000萬像素的高分辨率影像數據，并生成真彩色點云數據；
3.測點速率超過一百萬點每秒，保證在長距離下高質量的數據結果；
4.360°×320°的視野保證了超廣的掃描范圍，同時較大的減少了掃描站數；
5.其創新性的率先采用內置GPS、IMU、Compass等定位傳感器，可以輔助進行外業快速無標靶定位拼接，真正實現了高效率的掃完即拼接。

 

Z+F IMAGER 5016三維激光掃描儀

Z+F IMAGER 5016三維激光掃描儀參數

     三、解決方案

三維激光掃描在古建保護中的應用很廣，根據不同的需求可以生成相應的成果。主要工作流程包括以下幾個步驟：

1. 在實施具體掃描計劃之前，需要制定嚴密的掃描方案，根據數據采集的精度要求和被掃描物體現場環境，確定掃描路線、掃描站數、儀器站位置、掃描密度選擇。

2. 數據獲取，包括三維點云數據采集和紋理信息的獲取。

3. 點云數據預處理，主要包括點云的去噪，配準和點云著色，導出真彩色點云數據。

4. 后期成果應用于展示，包括正射影像圖、平面圖、剖面圖、立面圖，部分項目還需提供古建精細三模型。

四、案例分享——江西門樓建筑保護

項目要求：真彩色三維點云，正射影像，剖立面圖；

儀器使用：Z+F IMAGER 5010C、標靶球、三腳架；

人員配備：外業2人，內業1人；

數據獲取過程中，發現門樓和周邊建筑相互連接，不是獨立的個體，而且附近有很多雜物遮擋，所以設置了4個站點并通過標靶球作為配準依據以確保配準精度。由于掃描距離較近，使用正常分辨率和質量的掃描模式就可以記錄精細的點云數據?，F場掃描圖如下所示：

 掃描現場

通過Recap 360軟件獲得古建模型的正視圖，以及高程渲染圖，效果如下圖所示：

 古建點云數據

 古建點云高程渲染

將點云導入Auto CAD軟件，可以直接畫出建筑物的立面圖、剖面圖、以及平面圖。避免了人工量距中精度不準，成圖緩慢的缺陷。

其線畫圖如下所示：

 門樓線畫圖