三维激光扫描在古建筑保护中的应用

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1、三维激光扫描在古建筑保护中的应用研究甘梦仙1,2郭广礼1,2(1江苏省资源环境信息工程重点实验室，2中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州，221116)摘要：本文从三维激光测量原理出发，着重分析了三维激光用于古建筑物保护时的测量及处理技术，由此体现出三维激光用于古建筑保护的优越性。同时，根据现有的石狮古建保护实例及三维激光应用于古建筑保护的数据处理工作，指出当前三维激光用于古建筑保护中存在的问题，以便三维激光技术能够更好的应用于古建筑和其他领域。关键字：古建筑测绘；坐标转换；数字化存档；可靠性Researchontheapplicationof3-Dlase

2、rscanninginancientarchitectureprotectionGANMengxian1,2GUOGuangli1,2(1JiangsuKeyLaboratoryofResourcesandEnvironmental;2SchoolofEnvironmentalScienceandSpatialInformatics,inChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,Jiangsu)Abstracts:Thisdeparturefromtheprincipleof3-Dlasermeasu

3、rement,focusedonanalyzingthemethodandtheprocessofancientarchitecturesmeasuredby3-Dlaser,whichreflectsthesuperiorityofthethree-dimensionallaserforancientbuildingprotection.Andbasedonpresentworksforancientarchitectureprotectionforthestonelionandthestepsofapplying3-Dlasertodealwithdat

4、as,thepaperpointedoutthatcurrentproblemsexistsinconservingoldarchitectureby3Dlaser,sothatwhichcouldbeusedinancientbuildingsandotherareasbetter.Keywords:ancientarchitecturemeasurement;coordinatetransformation;digitalizedarchive;reliability1引言三维激光扫描，作为20世纪90年代中期开始出现的一项高新技术，具有速度快、效益高、

5、实时性强等特点，很好的解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。因此，它很快成为空间数据获取的一种重要技术手段。国内21世纪初叶，三维激光开始被应用于古建筑测绘领域，如用于故宫修复测绘、和数码相机相结合对古建筑物进行快速三维重建等，实现古建的数字化存档，为研究中国古建筑史和建筑理论提供重要资料[1]，也对发扬古建筑文化具有重要的社会意义[2]。从研究成果中可以看出，与其它技术手段集成使用，三维激光在古建筑保护中相对于传统测绘手段而言更显示出其独特的、无法取代的优越性。然而，由于建筑本身的特性以及技术本身的局限性，也使得三维激光用于古建筑测绘存在一定的缺

6、陷，因此我们有必要在前人的基础上，进一步研究三维激光用于古建筑测绘的特点，及其存在的问题，并提出初步的改进方法。2三维激光扫描与数据处理2.1三维激光扫描数学原理地面三维激光扫描测量系统是由地面三维激光扫描测量仪、后处理软件、电源以及附属设备构成。测量时，按激光脉冲所测的空间距离；再根据水平向和垂直向的步进角距值，计算出扫描点的三维坐标。通过传动装置的扫描运动，根据设定的扫描范围，完成对物体的全方位扫描；然后进行数据整理，再通过一系列处理获取目标表面的点云数据。图1三维激光扫描点云坐标测量原理示意图Fig.1thegraphofmappingpoint-cl

7、ouds’coordinatesand3D-laserscanner同时，彩色CCD相机拍摄被测物体的彩色照片，记录物体的颜色信息，采用贴图技术将所摄取的物体的颜色信息匹配到各个被测点上，得到物体的彩色三维信息。三维激光扫描测量仪原理如图1所示。三维激光扫描技术通过对激光照射目标获取点云，使得传统的外业测量更多的以数字化的方式转移到室内来进行，明显降低了测量工作的难度和工作量。所得数据的可挖掘性好，多用性好，大大减少了现场测量的时间和次数[3]，使得三维激光技术可方便、准确和迅速的用于建筑物信息的获取。2.2扫描数据处理地面三维激光扫描系统扫描得到的数据是点

8、云数据(PointsCloud)，记录了有限体表面上