【古建築文物行業解決方案】三維點位信息_模型更加豐富準确-華測導航

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古建築文物解決方案
在對古建築進行三維分析的工作中,三維激光掃描技術與傳統的測量技術相比有相當大的優勢。三維激光掃描技術能快速完整的獲取建築物的三維信息,并能夠方便有效的生成建築物的三維模型。由于三維激光掃描技術獲取的是三維點雲數據, 因此能充分體現出建築物的特征信息。通過對建築物進行整體掃描能為後續的數據處理提供豐富的源數據。
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系統組成
(a) Z+F IMAGER® 5010C主機

(b) 5010锂電池

(c)基座

(d)三腳架

(e)數據線

(f)外接電源線

(g)适配器電源線

(h) 5010電源适配器

(i) 5010充電器

(k)激光掃描鏡

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行業優勢
  • 通過三維激光掃描儀,可以獲取古建築的三維點位信息、
    表面反射強度信息、表面顔色信息。
  • 海量三維點雲數據可以表現出複雜的古建築,用途廣泛。
解決方案

我國古建築曆史悠久,古建築風格迥異,展現出不同的風土人情。然而近年來由于市政建設、房地産開、發展旅遊業以及不可抗拒的自然因素,導緻現存的古建受到破壞乃至毀滅。因此,開展古建數字化保護工作刻不容緩。

一、現狀與困難

在古建保護中,重要的工作之一就是對原始建築資料的保存,傳統的方法通過人工測量以及二維圖紙将建築信息記錄成冊。這種方法在測量過程中費時費力,精确度低,而且無法直觀表達建築物的三維信息。

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二、技術優勢

             (1.)技術特點

1.随着三維激光掃描技術的出現,結合相關制圖建模軟件和虛拟現實技術,重現古建的三維結構信息逐漸成為古建築保護的研究焦點;
2.通過三維點雲數據不僅可以逼真再現古建的風貌,而且也真實地保存了建築物室内外一體的尺寸及結構特征,可以方便快捷的提取古建築的各種結構數據和尺寸;

3.這些數據是進行古建築文物數字化保護的基礎,通過真彩色三維點雲數據,可以清晰的展現建築的梁柱結構,對于建築變形監測及修複重建有重要指導意義。也可以在文物遭破壞後,為恢複古建的原貌提供參考依據。

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     (2.)設備概況

1.Z+F IMAGER系列三維激光掃描儀是世界上精度最高的相位式三維激光掃描儀,最高噪聲精度可達0.2mm;
2.有效測量距離最高可達360米,内置相機可生成8000萬像素的高分辨率影像數據,并生成真彩色點雲數據;
3.最大測點速率超過一百萬點每秒,保證在長距離下高質量的數據結果;
4.360°×320°的視野保證了超廣的掃描範圍,同時最大減少了掃描站數;
5.其創新性的率先采用内置GPS、IMU、Compass等定位傳感器,可以輔助進行外業快速無标靶定位拼接,真正實現了高效率的掃完即拼接。

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Z+F IMAGER 5016三維激光掃描儀

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Z+F IMAGER 5016三維激光掃描儀參數

     三、解決方案

三維激光掃描在古建保護中的應用很廣,根據不同的需求可以生成相應的成果。主要工作流程包括以下幾個步驟:

1. 在實施具體掃描計劃之前,需要制定嚴密的掃描方案,根據數據采集的精度要求和被掃描物體現場環境,确定掃描路線、掃描站數、儀器站位置、掃描密度選擇。

2. 數據獲取,包括三維點雲數據采集和紋理信息的獲取。

3. 點雲數據預處理,主要包括點雲的去噪,配準和點雲着色,導出真彩色點雲數據。

4. 後期成果應用于展示,包括正射影像圖、平面圖、剖面圖、立面圖,部分項目還需提供古建精細三模型。


四、案例分享——江西門樓建築保護


項目要求:真彩色三維點雲,正射影像,剖立面圖;

儀器使用:Z+F IMAGER 5010C、标靶球、三腳架;

人員配備:外業2人,内業1人;

數據獲取過程中,發現門樓和周邊建築相互連接,不是獨立的個體,而且附近有很多雜物遮擋,所以設置了4個站點并通過标靶球作為配準依據以确保配準精度。由于掃描距離較近,使用正常分辨率和質量的掃描模式就可以記錄精細的點雲數據。現場掃描圖如下所示:

古建築保護需要用的高精度三維激光掃描儀,古建築保護的可行性方案,怎樣高效率完成古建築保護的三維建模工作 掃描現場


通過Recap 360軟件獲得古建模型的正視圖,以及高程渲染圖,效果如下圖所示:

古建築保護的模型正視圖,三維掃描儀古建築保護的高程渲染圖,古建築保護的渲染成果圖 古建點雲數據


古建築保護使用的三維激光掃描儀,古建築物保護 古建點雲高程渲染

将點雲導入Auto CAD軟件,可以直接畫出建築物的立面圖、剖面圖、以及平面圖。避免了人工量距中精度不準,成圖緩慢的缺陷。

其線畫圖如下所示:

古建築保護線畫圖,三維掃描儀用于古建築保護的成果展示圖,古建築保護的可行性解決方案成果展示 門樓線畫圖


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