北岳庙三维数字化

古建筑和其他物质文化遗存一样,是社会不同发展阶段留下来的实物,它承载了不同阶段的历史文化精神,是历史记忆的一种符号也是现代文化发展的基石。随着社会的快速发展,人民物质生活水平的不断提高,对文化的需求将更为迫切,古建筑作为历史文化的一种载体,对其进行保护和推广也变的越来越重要和紧迫;三维激光扫描技术的出现在大程度上弥补了传统古建保护方式的不足与缺陷,在效率、人员使用、获取实施及成果方面有了大的改变。

传统测量方式

三维扫描测量方式

河北北岳庙古建筑三维数字化项目是2017年我们团队在古建筑保护方面做过的重要的项目之一,它坐落于河北的曲阳县内,为五岳之一,距今已有一千多年的历史,早在1982年就被列为全国保护单位。而此次项目的内容就是对北岳庙内古建筑进行数字化还原,获取古建筑详细结构三维信息及彩色纹理信息;在此项目开始之初我们对北岳庙进行了实地考察,对各建筑风格、结构、以及现场环境进行了分析,充分考虑到现场光线、建筑色调、室内室外结构复杂程度、植被覆盖率等情况,针对这些情况我们设计了有针对性的三维扫描解决方案,在不碰触、避免对建筑造成二次损坏的前提下尽可能全的获取古建筑结构及彩色纹理信息。

 在此次项目中我们调集了FARO Focus S350三维激光扫描仪及其辅助设备、

Artec EVA手持三维扫描仪、Motoar sky专业级无人机、Canon EOS 5DSR高分辨率单反相机、扫描摇臂、脚手架等辅助设备;

根据前期的实地考察和设计的实施方案我们制订了详细的实施计划,

总计划大致分为三步:前期数据采集(包括原始点云数据采集及照片影像数据采集)、

数据处理(这里包括建筑三维点云数据的处理及三维模型的建立)、成果输出;项目总时间将耗时2个月;

技术人员进入现场采集数据

在确定进场时间后,我们根据计划将外业小组分为三组,分别为三维扫描组、影像组、无人机组,根据现场协调情况这三个小组将根据外业进度情况分阶段进入现场。

 摇臂主要负责建筑高处的扫描工作,

通过wifi远程对FARO进行操控,通过手机可以实时看到设备的运转状态;

wifi远程对FARO进行操控,通过手机可以实时看到设备的运转状态;

现场扫描依然是采取分站式扫描,现场根据每栋建筑的结构特点绘制站点布置图,确保扫描数据的完整性和统一性,也方便后期数据处理人员对数据进行处理;



   利用Artec手持三维扫描仪弥补地面大空间扫描的不足,针对更为精细的浮雕结构,

​可以获取更为详细精度更高的浮雕三维结构数据,进一步获取建筑的细部结构;

无人机技术人员现场做航拍准备

利用手持三维扫描仪获取建筑浮雕结构数据

影像组技术人员对古建筑进行拍照,获取古建筑彩色影像数据,为后期三维模型提供更高分辨率材质纹理,以达到更高的还原度;

后期数据处理

后期数据处理是整个项目中耗时较长、工作量较大的一个过程,

在此过程中需要对外业采集的各项原始数据进行整理,根据项目计划将数据分阶段进行处理并将各阶段工作分配到各技术人员分工处理。

在分站式扫描过程中,站于站之间利用球型标靶或者手动标记公共点与面作为站于站之间的共同参考点,用以较大可能提高建筑的整体精度。

数据拼接完成之后获取到每个建筑的整体三维点云数据包括内部和外部,其整体精度控制在了5mm以内。

在基本点云数据处理完成之后开始,我们的模型组人员将利用各建筑的点云数据创建建筑三维模型,模拟还原建筑现状,而这些模型可以为北岳庙的数据存档、宣传推广及数字浏览等提供帮助。