古建筑三维数字化

古建筑数字化行业背景

中国的古典建筑,不但具有悠久的历史,而且以它独特的风格和传统,在世界建筑史上占有重要地位,有着较高的艺术成就和科学价值。古建筑和其他一切历史文物一样,其价值就在于它是历史上留下来的东西,不可能再生产、再建造,一经破坏就无法挽回。但古代建筑在历经岁月沧桑的保存过程中,由于人为的和自然力的破坏,使得我国古代建筑遭受损害、破坏甚至毁灭。虽说,我们相关部门花了很大力度对古建筑翻新重建,但是少部分翻新工程却走着一种失败之路。现在呈现给我们的只是现代的油漆、现代的钟鼓楼,难见始建时的痕迹。因此,保护他们已成为刻不容缓的大事。 

现有的保护手段包括使用传统的测量工具(皮尺、全站仪等)结合摄影测量等方式进行古建筑的测绘、存档的工作。但受到传统手段的局限性,无法将古建筑的信息,尤其对于浮雕、镂空等精细结构的信息尽善尽美的表现出来。同时工序复杂,准确性不高。三维激光扫描采用非接触式的测量方式,具有快速、准确、多方位、“所见即所得”等特点,为古建筑测绘提供了具有革命性的方法。三维激光影像扫描能够快速获取点密度和精度都非常高的建筑物点云数据,将所测量的对象进行1∶1的实景复制三维成型,由传统的实地野外手工测量转变为室内计算机对点云数据的高精度测量。


通过三维激光扫描设备,可快速获取古建的三维数字化信息数据,海量点云展现全部细节特征,配合专业数据处理软件,可以获取古建准确三维数据点云,建立模型。

三维激光扫描技术能够对被扫描地物实施有效地扫描。仪器采集各点的三维坐标。被扫描物体表面信息以“点云”的数据形式保存在扫描仪中,点云处理配合专业的点云处理软件。通过对点云数据的处理,可以重现被扫描物体表面的结构和外观,重新构建被扫描物体的三维模型,具有真实、直观的特点。这项技术重现了被测地物的三维景观,实现了模型的重新构建。在点云数据预处理完毕之后,还可以根据点云数据来生成平面图、3D模型图,将物体表面纹理通过专业软件贴到模型表面更加真实直观。

ZEB-HORIZON工作流程非常简单,只需简单操作即可得到空间三维成果:

使用ZEB-HORIZON进行移动测量。

使用GeoSLAM 桌面版软件对其进行自动处理。

多种数据点云成果可与行业标准的处理软件兼容。

从事古建点云获取经常需要从事外业数据采集的工作,通常古建体面积过大,对数据采集造成一定的难度。随着三维激光扫描技术和无人机技术的发展,运用三维激光扫描技术对古建进行数据采集与计算成为一种全新的模式,三维激光扫描技术较全站仪相比外业测量效率更高,缩短了作业人员在室外工作的时间,同时获取的数据更加完整。

应用三维激光扫描技术对古建进行测量的技术路线如图所示:



三维激光扫描仪采集速度快,每一站扫描时间可控制在十分钟内,

采集效率大大提高,且测站位置设置灵活,可根据现场环境灵活设置。

一键式操作,无需专业测绘人员作业即可进行。在进行古建外业数据采集时,

一次设置好扫描参数,逐站进行扫描即可,外业采集、扫描布站方案如图所示:

古建点云数据处理

扫描仪采集古建点云数据后,依靠点云后处理软件,可实现点云的快速配准、去除噪声等操作,得到现场古建的等比例三维点云数据。依照点云可准确拟合出古建的三维模型。

三维激光扫描技术获得某古建三维点云

三维激光扫描技术获得某古建三维点云主视图

三维激光扫描技术获得地下车库三维点云


古代建筑因其年代久远,几乎没有现存的文档资料。因此需要对古建筑进行三维实体还原,而古建筑复杂的结构及纹饰对传统的设计图纸还原工作难度很大。可借助三维激光扫描仪扫描的点云数据在软件中进行建模,快速完成古建筑三维实体还原的效果。

软件中导入点云数据,并进行渲染、裁剪等操作。

在软件中导入点云数据。

使用软件的建模功能依照点云绘制3D模型

依照点云绘制的模型与点云完全匹配,保证模型的精度。