摘要：
我國(guó)擁有悠久的歷史文化，這份歷史留下了很多具有藝術(shù)特色的古代建筑物，這些珍貴的歷史遺留物經(jīng)過了時(shí)間的洗禮逐漸變的破舊，需要得到后人的保護(hù)。傳統(tǒng)的歷史建筑測(cè)繪隨著科技發(fā)展，逐漸被新的三維激光掃描技術(shù)所趕超。本文介紹了徠卡三維激光掃描技術(shù)在歷史建筑保護(hù)中的應(yīng)用。
1、歷史建筑傳統(tǒng)圖紙測(cè)繪與徠卡三維激光掃描技術(shù)對(duì)比存在的不足
1.1歷史建筑傳統(tǒng)圖紙測(cè)繪
傳統(tǒng)測(cè)繪主要是采用鋼卷尺、鋼直尺、激光測(cè)距儀、 樓板測(cè)厚儀、全站儀等傳統(tǒng)儀器對(duì)建筑的軸線尺寸、層 高、構(gòu)件截面、建筑高度等進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制建筑平面、立面和剖面圖。
1.2徠卡三維激光掃描儀在歷史建筑圖紙測(cè)繪
徠卡三維激光掃描采用非接觸測(cè)量方式，能夠快速獲取點(diǎn)密度和精度都非常高的建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)。將所測(cè)量的 對(duì)象按1︰1實(shí)景復(fù)制三維成型，反映出所有的結(jié)構(gòu)信息，由傳統(tǒng)的手工測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)槭覂?nèi)計(jì)算機(jī)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高精度測(cè)量，并在此基礎(chǔ)上制作出建筑準(zhǔn)確、完整的現(xiàn)狀圖紙，其現(xiàn)狀點(diǎn)云數(shù)據(jù)庫(kù)可作為電子數(shù)據(jù)永久存檔。三維激光掃描避免了人工接觸對(duì)象造成的建筑損壞、測(cè)量精度不高、測(cè)繪人員人身安全等不利因素；且在解決一些疑難問題時(shí)具有極大優(yōu)勢(shì)，如對(duì)于歷史建筑中的各類曲線形 式、雕刻、文字、彩畫及毀損、殘缺等狀況，在點(diǎn)云中可以方便地勾畫出來，迅速測(cè)量所有需要的尺寸。
現(xiàn)場(chǎng)圖片
案例介紹：古城保護(hù)
1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集
1）作業(yè)方案制定 ：首先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘，確定掃描作業(yè)方案，在建筑內(nèi)外部合理布設(shè)測(cè)站點(diǎn)。
2）儀器安裝：采用徠卡RTC標(biāo)配腳架，卡口式安裝，無需對(duì)中與整平，采用自由架站方式，在采集區(qū)域內(nèi)擺站采集數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)單快捷，提高工作效率。
3）儀器設(shè)置：儀器測(cè)程為130m，采用6mm@10m的分辨率，根據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)地物復(fù)雜程度，決定是否拍攝全景影像，用于后續(xù)作圖參考。開啟VIS 視覺追蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拼接。
4）儀器控制：通過儀器自身高清彩色觸摸屏控制，并在平板電腦實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)遺漏缺失。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)拼接，實(shí)時(shí)回傳存儲(chǔ)，減少內(nèi)業(yè)工作量。
5）影像獲取 ：本項(xiàng)目采用的激光掃描儀為徠卡RTC360，能夠在掃描點(diǎn)云的同時(shí)獲取物體表面影像。 除此之外，需補(bǔ)充對(duì)建筑的平、立、剖面不同方向和局部的拍照，對(duì)重要的保護(hù)建筑進(jìn)行錄像，直接作為數(shù)據(jù)存檔。
外業(yè)數(shù)據(jù)采集
2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理
外業(yè)掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)出后，除常規(guī)的點(diǎn)云 預(yù)處理之外，主要進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)和拼接。利用標(biāo)定參 數(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云和影像之間的映射，對(duì)點(diǎn)云和對(duì)應(yīng)的影像 進(jìn)行配準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)云的賦色，得到建筑表面的 真彩色點(diǎn)云成果。
Cyclone Register360 智能拼接軟件對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行自動(dòng)拼接，操作簡(jiǎn)單，讓不具備專業(yè)測(cè)量知識(shí)的人也能快速掌，效率高。
自動(dòng)拼接效果預(yù)覽
點(diǎn)云群組之間生成的精度誤差報(bào)告，平均絕對(duì)誤差2mm左右
宗祠點(diǎn)云效果圖
宗祠全景照片
單站點(diǎn)云數(shù)據(jù)
四合院點(diǎn)云數(shù)據(jù)
3 建筑圖繪制
掃描所得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)不僅外形與實(shí)物一樣，其包含的幾何信息也與實(shí)物完全一致。采用 cloudworx for CAD 導(dǎo)入點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過提取建筑結(jié)構(gòu)特征和量測(cè)距 離，按合適比例繪制專業(yè)的建筑平面圖、立面圖和剖 面圖。平面圖要求標(biāo)注墻中軸線、墻體布置及寬度、 門窗定位、樓梯、庭院外廊立柱、陽臺(tái)、室外臺(tái)階 ； 立面圖標(biāo)注門窗定位及高度、檐口和屋脊標(biāo)高、4 個(gè) 方位的立面，繪制單線圖 ；剖面圖標(biāo)注屋架擱置方向， 地面、室外、檐口、屋脊、屋架下弦標(biāo)高 ；發(fā)現(xiàn)墻體 較大裂縫和其他較嚴(yán)重的毀損，附加簡(jiǎn)單注明。
剖面圖
平面圖
結(jié)語：
徠卡三維激光掃描儀的應(yīng)用技術(shù)在歷史建筑勘察檢測(cè)中已發(fā)揮出積極作用：完善了傳統(tǒng)圖紙測(cè)繪中復(fù)雜曲面難以測(cè)繪等的不足，真實(shí)地建立歷史建筑表 面點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲取精確的構(gòu)件截面尺寸，提高了繪制建筑圖的精度；取得了歷史建筑的三維實(shí)體點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型，從而建立原本的歷史建筑的三維資料數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)歷史建筑的可持續(xù)性的維護(hù)使用是具有深遠(yuǎn)的歷史意義。
