基于地面三维激光扫描的古建筑测绘技术研究

基于地面三维激光扫描的古建筑测绘技术研究

吕国旺

身份证号：130825198403085237 江苏南京210000

摘要：传统的古建筑的测绘手法繁复，效率低下，还很容易对其造成破坏。然而，三维激光能够在无需接触的状态下精确地获取到建筑的几何数据。因此，三维激光扫描技术在古代建筑的测量过程中起着关键的角色。三维激光扫描技术不仅能够提高数据采集精度，同样也能够减少处理步骤。除了这些，这项技术也能够被运用来修复古代建筑的模型纹理和插图，甚至能够实现电云的拼接。所以，当进行古代建筑的测量工作时，需要科学地、合适地运用三维激光扫描技术。

关键词：三维地面激光扫描技术；历史建筑；测绘

古代的建筑与文物承载了深厚的文化底蕴、历史根基以及艺术要素，然而，随着岁月的流逝以及人类的消亡，这些珍贵的财富正面临侵蚀与破坏。所以，如何利用先进的科学技术，在确保文物安全的前提下，使其得以持久的维持，已经转变为一个全球的难题。20世纪九十年代，三维激光扫描技术的出现给我们提供了一种全新的手段以获取空间的三维信息。这种技术打破了传统的测量手段的局限，利用无人参与的自动化测量手段，实现了一套高精确的三维坐标体系，能快速地检查所有的可见事物，然后把这些元素转化为计算机容易操作的三维空间数据。三维激光扫描仪的易操作性以及对干扰的抵御能力的持续增强，使其被各个领域广泛运用。相较于传统的人工检查，三维激光扫描技术具备更快的测定速率、更大的信息容量以及更精确的数据精度，这些特质让其在维护历史文化遗产的过程中变得更为有效，大大减少了投入，同时其所产生的数据价值也相对较大。所以，近些年，三维激光扫描技术已经成为中国古代建筑维护的重要工具。

1 三维激光扫描技术的优势与特点

1.1精准度极高

在科学且公正的对比后，三维激光扫描技术明显区别于常规的工程测量方法。常规的测量方法存在一些误差，这些误差将对后续的测量结果产生直接的影响。然而，三维激光扫描技术能够有效地规避这些误差，能够自主获取数据，并依照事先编写的流程进行精确的运算，从而增强了测量的精确性和效能。利用尖端的软件技术，显著减少了人类干预对测量结果的不良效应，从而实现了三维激光扫描技术的精确性达到了顶尖的程度。

1.2扫描信息的区域非常广

借助三维激光扫描技术在古建筑的测绘上的运用，可显著扩展其测量覆盖的范围。在传统的测绘手段下，收集的数据点相当有限，然而三维激光扫描技术可以和扫描设备紧密配合，以极快的速度收集海量的数据点。此外，它也可以借助后端系统进行专门的技术数据处理，即刻获得全局的地貌信息，并可创建三维的虚拟模型，进一步满足对古建筑的测绘要求。通过此类手段，可以对该地域有更深入的认识。

1.3获取信息的途径更加安全、便捷

通过深入的探讨与理解意识到，为了获取精确的测量数据，需要耗费大量的劳动力、物资以及财力。但是，鉴于一部分古老的建筑是处在边远的环境下，所以需要野外施工。在这个过程中，需要投入大量的劳动力、物资以及财力，并有可能给施工人员的生命安全造成无法忽略的威胁。但是，使用三维地表激光扫描方法，可以显著降低此类风险，并且还可以增强工作效率，进一步保障工人的身心健康。

通过地面三维激光技术，能够在进行测量的时候，自动保留全部的信息与数据，从而完全避免了数据遗漏的情况。此技术的主要优势是，无须直接接触待测物体，便可获得必要的数据与信息。在极度繁琐的场景下，采用三维激光扫描手段，能够收集到更高精度和稳定性的数据。此外，该手段也适应GPS技术的融入，最大限度地展示了各自的优越性和独特性。通过使用地表的三维激光扫描手段，可以对待检查的物体进行精细的扫描，进一步收集到丰富的三维点信息，为接下来的物体三维建模工作提供强有力的支持。

通过运用地表三维激光扫描技术，能够高效的搜集与管理众多的数据。此类信息系统的核心在于在设备的坐标系中建立三维空间的联结，然后根据采样的点云图，准确的测定所需的物体。除了运用伺服驱动的马达系统，此控制系统也能够有力的操控多面反射镜的旋转，从而让脉冲激光束能够以最高的速度在纵向与横向两个方向上进行扫描，同时，也会运用特殊的扫描图像设备来实现。通过精确的测量，能够得到被检查对象的位置、激光的垂直与水平方向的数据，进一步展示其三维坐标。

1.4节省费用

由于三维激光扫描技术的无接触属性，它可以在真正的测量活动中不需要搭建脚手架，并且无需专门的人员攀登屋顶或者屋脊，这极大地缓解了施工人员的压力，并且节约了成本。此外，这种方法还能够尽可能地减少测绘工作对历史遗迹的干扰。致力于制造出优秀的点云和清晰的正射照片，以适应各种应用场景。在进行建筑测量时，因为存在着各种不规则的遗迹和异形的结构，所以测绘任务非常具有挑战性。因此，三维激光扫描技术诞生了，它可以产出高密集的点云和清晰的正射照片，成功地解决了这些问题，进一步增强了测绘的效果与精确度。

2三维激光扫描技术与传统测量方法的比较

历史上，由于测量技术的局限性，常常把二维线图画作为古建筑测绘的核心步骤。相关的测量手段可能包含人力测量，也可能采取全站仪、平板仪等设备。这类传统的测量方式主要依赖于计算特定点的距离，以此来描绘出被测物体的二维线图。在真正的测量流程里，以两个点为核心的直线，所获取的数据非常有限。此外，常规的人力测量技术也容易引发测量偏差，从而严重损害了测量数据的准确度。

经对三维激光扫描技术和常规的测绘方法的对比，可以发现它们存在显著的差异。三维激光扫描方法无须借助任何设备，就能保证对古代建筑的测量能够迅速且有条理地执行。无论是小型的手持扫描器，或者大型的地表扫描器，要获取全面的点云数据，必须先从各个扫描站针对同一个目标进行多个区域的扫描，之后才能把这些扫描的点云信息拼起来。

通过将传统的测量手段和三维激光扫描技术完全结合，实现了它们之间的互动、协同和推动，这样不仅能够有效地处理存在的问题，显著提升扫描的数据品质，同时也能使得点云模型的精确度更为均衡。在开始正规的测量工作之前，首先会使用专门的水平仪和电子全站仪来构建三维扫描控制网络，然后对每一个控制点的地理坐标进行精确的计算。针对那些三维激光扫描无法探测的隐秘区域，可以采取传统的人工测量技术来进行修复。

3三维激光扫描技术在古代建筑测量过程中的关键应用方法

我们的祖国拥有丰富的自然资源，广袤的土地，并在各个地方存在显著的差异。每一处地方都拥有许多闻名遐迩的历史遗迹。利用三维激光扫描技术在这些历史遗迹的测绘上，能够实现对这些遗迹的全方位、准确的检查，从而为接下来的维护和修复等任务打下坚实的基石，并能够给予充足的数据援助。

3.1相关数据的汇集

在对古代建筑进行了详尽的探讨与分析后，意识到它很容易受到外界物体的阻碍。所以，在具体的执行过程中，尤其是在搜集点云信息的阶段，必须安排多个观察站，这样才能顺畅地进行多方向的检查，从而保证最终获取的结果的准确性。在启动测量任务之前，必须由经验丰富的专业人员进行详尽的调查与评价，以确定测试站点及测量标靶的数目与位置，然后再做相应的决定。不能随便设定观察点的数量和位置，而应该依据古代建筑的形状、大小等因素来进行相应的规划，否则会导致各种问题。

3.2,点云嗓声的处理和简化工作

研究古代建筑的时候，由于容易被各种元素干扰和限制，这就可能引发一些挑战，从而导致收集的点云数据产生了噪音，这也对后续的研究造成了一定的干扰。所以，为保证数据模型的精确度，必须对点阵数据实施科学的操作，尤其是针对其中的噪音信息实施高效的处理。

结语

三维激光扫描技术因其强大的优势和特性在古建筑测绘中得到了广泛的运用，并且得到了广泛的赞誉。通过科学和合理地对比传统的测绘技术，可以发现它们之间存在显著的差异。三维激光扫描技术能够有效地解决传统测绘过程中遇到的问题，同时还能将新旧技术完美结合，二者相互影响、相互协助，相互推动。在互补互利的基础上，发挥出共享的优势，进而提升了古建筑测绘的效率和质量。

参考文献：

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