三维扫描技术在古建筑中应用

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三维激光扫描仪在古建筑测绘中的应用研究

三维激光扫描仪在古建筑测绘中的应用研究
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第 3 1 卷
第 1 期
2 0 1 4年 1月
C N1 1 —2 0 3 4 / T
Ex p e r i me nt a l Te c h no l o g y a n d Ma n a g e me n t
wh i c h i s a n a n c i e n t b u i l d i n g i n Wu y i s h a n Ci t y o f Fu j i a n P r o v i n c e a s a n e x a mp l e ,t h i s p a p e r s t u d i e s t h e p r a c t i c a l
a p p l i c a t i o n e f f e c t o f 3 D l a s e r s c a n n e r u s e d i n a n c i e n t a r c h i t e c t u r e ma p p i n g, f r o m t h e c o l l e c t i o n o f a n c i e n t a r c h i t e c t u r e ma p p i n g d a t a a n d ma p p i n g d a t a p r o c e s s i n g t O t h e g e n e r a t i o n o f CAD d r a wi n g s o f s u r v e y i n g a n d ma p p i n g .Fi n a l l y , a i mi n g a t t h e t e c h n i c a l p r o b l e ms o f a l a r g e n u mb e r o f d a t a g e n e r a t e d i n t h e a p p l i c a t i o n p r o c e s s a n d t h e s o f t wa r e d e f e c t s o f Cy c l o n e , t h i s p a p e r p u t s f o r wa r d a s p e c i f i c c o p i n g s t r a t e g y wh i c h i s“ p a c k e t

三维激光扫描技术在文物建筑勘察中的应用

三维激光扫描技术在文物建筑勘察中的应用

2020年11月上第49卷第21期施工技术CONSTRUCTION TECHNOLOGY15DOI:10.7672/sgjs2020210015三维激光扫描技术在文物建筑勘察中的应用**上海市科委科研项目(19DZ1202400)[作者简介]杨三,硕士,E-mail:*********************[收稿日期]2020-08-26杨三(上海市建筑科学研究院有限公司,上海200032)[摘要]以上海市徐汇区白公馆为例,介绍三维激光扫描技术在文物建筑勘察中的应用。

通过图纸测绘得到建筑物平面、立面、剖面图,根据病害检测结果了解建筑物变形、开裂、空鼓等情况,并通过变形测量得到房屋棱线倾斜角度及室外装饰线条相对高差。

实践应用表明,三维激光扫描技术在文物建筑勘察中具有一定优势。

[关键词]文物建筑;勘察;三维激光扫描;图纸测绘[中图分类号]TU7[文献标识码]A[文章编号]1002-8498(2020)21-0015-03Application of3D Laser Scanning Technology inthe Survey of Historic BuildingYANG San(Shanghai Research Institute qf Building Sciences Co.,Ltd.,Shanghai200032,China)Abstract:Taking an example of Bai Mansion in Xuhui District,Shanghai,this paper introduces the application of3D laser scanning technology in the survey of historic buildings.The building's plan, elevation,and section are obtained through drawing surveying.The deformation,cracking,hollowing,etc.of buildings are found through disease detection.And through the deformation measurement,the inclination angle of the house ridgeline and the relative height difference of the outdoor decorative lines are obtained.Practical applications show that3D laser scanning technology has certain advantages in the survey of historic buildings.Keywords:historic buildings;survey;3D laser scanning;drawing surveying0引言受时间及人类活动影响,文物建筑不断受到侵蚀和破坏,在不损伤文物建筑的前提下,使其长久保存已成全球性课题。

三维激光扫描技术在古建筑文物保护中的应用研究

三维激光扫描技术在古建筑文物保护中的应用研究

三维激光扫描技术在古建筑文物保护中的应用研究发布时间:2022-10-14T00:45:05.054Z 来源:《工程建设标准化》2022年6月11期作者:商小玮[导读] 在二十世纪九十年代中期,三维激光扫描技术作为一种全新的测绘模式出现。

商小玮上海市测慧信息科技有限公司 200433摘要:在二十世纪九十年代中期,三维激光扫描技术作为一种全新的测绘模式出现。

在我国应用到激光技术测距已经有几十年的历史,伴随着自控技术的发展,非接触式三维激光扫描设备横空出世,为测距工作提供了便利条件。

越来越多的行业应用到三维激光扫描技术,由于三维激光扫描技术所特有的优势,三维激光扫描技术在古建筑文物保护中的应用也越来越广泛,以保护古建筑文物为目的,并且对其保护必须是持续性的,所以在古建筑保护中,因其不接触建筑文物,对文物伤害小的优势,使其在古建文物保护中受到广泛的应用。

关键词:三维激光;扫描技术;古建筑文物;应用研究引言:随着时代的发展进步,三维激光扫描技术也逐渐成熟起来,使得三维激光测量技术越来越多的应用到文物保护工作中。

三维激光扫描技术具有实时性、速度快、实效性更高的特点,因此,它迅速地成为获得空间数据的一种重要技术手段。

我国在二十世纪初,把三维激光扫描技术应用在古建筑测绘中,为古建的档案数字化提供强有力的技术支持,为研究中国的古建筑史和建筑理论提供理论依据,同时也对保护古建筑文物起到重要作用。

1三维激光扫描原理测量时,激光测距仪发射激光并以此为基础;把所测的水平和垂直方向角,距离数值作为依据,并计算出被扫描点的三维坐标。

控制电路板、相机、线结构激光光源、以马达控制的可旋转动仪、相应软件与计算机组成了三维激光扫描测量系统。

把激光光源步进转动,作为步进电机带动线结构的基础,为得到自然物体表面的三维测量数据,激光测距仪发射出激光到自然物体表面,自然物体接收到激光讯号后并反射回去,根据激光传播速度从而进行测距。

2三维激光扫描的特点通过激辐射光放大所得到的光源,就是激光。

三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用

三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用

三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用摘要:三维激光扫描技术具备精度高、效果好以及主动性等优势特征,所以近些年被广泛的应用到了建筑仿真、文物保护、古建筑测绘测量等多个领域。

但是,该技术由于发展和应用时间还比较短,所以在古建筑测绘测量中的应用依旧处于初步阶段,还存在很多难点需要进行解决。

三维激光扫描技术运用于古建筑测绘测量工作中,可以说是一种全新的尝试,能够在古建筑测量作业中,缩减消耗的时间,提升工作效率。

关键词:三维激光;扫描技术;古建筑测绘测量应用三维激光扫描技术的推出,是在以往GPS空间定位系统基础上的一次技术突破,其直接打破了以往传统测量的方式,直接激光扫描的形式,可对大面积范围进行高分辨率扫描,并以此形成的三维坐标数据。

近年来,三维激光扫描技术开始被广泛的运用在工程、古建筑测绘测量、建筑和文物保护以及断面体积测量等多个方面。

以往常用的古建筑测绘测量方式主要是CPS-RTK测图以及数字摄影等方式,而采用此类方式所需的工作量普遍较大。

而采用三维激光扫描,则能够实施高密度、高精度以及高速度的测量,减少外业工作时间,提升了测量工作的效率。

1三维激光扫描技术的特点及原理分析三维激光扫描仪类型比较多,通常情况下根据扫描平台的不同,可以将其划分成机载激光扫描系统、便携式激光扫描系统以及地面型激光扫描系统等。

比如,日常测量过程中应用较为广泛的地面型三维激光扫描系统,其实际的工作原理为:三维激光扫描系统由脉冲发射器将脉冲信号发射至表面。

此时物体表面在将脉冲信号漫反射之后,使脉冲信号按照同样的路径返回至信号接收器,从而完成精确计算目标点与扫描仪之间距离的目的。

另外,每一个激光脉冲所产生的横向扫描角度观测值和纵向扫描角度观测值都可以由精密时钟编码器进行测量和计算。

三维激光扫描的工作过程主为数据采集、数据预处理、几何模型重建、模型可视化、成果输出等几部分组成。

在这其中数据采集所发挥的作用是为模型的重新构建提供精确的点云数据,从而达到有效降低模型重建复杂程度,促进模型精确度和运算速度的目的;而数据预处理则主要是进行所有点云数据的过滤。

三维激光扫描技术在建筑物中的应用

三维激光扫描技术在建筑物中的应用

三维激光扫描技术在建筑物中的应用一、三维激光扫描技术的原理三维激光扫描技术是一种利用激光雷达仪器实现对目标物体进行三维测绘的技术。

其基本原理是激光雷达发射出激光束,激光束照射到目标物体上并被反射回来,激光雷达仪器通过接收反射回来的激光束来计算出目标物体的距离和位置信息,从而实现对目标物体的三维测绘。

通过多次扫描,可以获取目标物体的三维点云数据,再通过数据处理和成像技术,可以得到目标物体的三维模型。

二、三维激光扫描技术的优势与传统的测绘技术相比,三维激光扫描技术具有许多优势。

1. 高效性:使用三维激光扫描技术可以快速获取大量的点云数据,减少了测绘时间和人力成本。

2. 精度高:三维激光扫描技术可以实现对目标物体的毫米级甚至亚毫米级的精确测绘,保证了测绘结果的准确性。

3. 多样化:三维激光扫描技术可以应用于各种不同形状和材质的目标物体的测绘,具有较高的适用性。

4. 无接触性:激光扫描技术可以实现对目标物体的无接触测绘,避免了对目标物体的损坏和破坏。

三、三维激光扫描技术在建筑物中的应用1. 建筑物的立面测绘三维激光扫描技术可以用于对建筑物的立面进行测绘。

通过快速扫描建筑物的外墙,可以获取建筑物立面的详细形状和结构信息,为建筑设计和改造提供精确的数据基础。

这对于一些历史建筑的保护和修复工作具有重要意义,还可以用于改造设计和立面维护等方面。

2. 室内空间的测绘三维激光扫描技术可以用于对建筑物的室内空间进行测绘。

通过在室内进行激光扫描,可以获取室内空间的各种结构信息,包括墙壁、天花板、地面、家具等的位置和形状数据。

这对于室内装修设计、房屋平面图的绘制以及室内环境的改造和评估都具有重要意义。

3. 建筑物的结构监测三维激光扫描技术可以用于对建筑物的结构进行监测。

通过多次扫描,可以实时监测建筑物的位移和变形情况,为建筑物结构的健康状况提供重要数据支持。

这对于大型建筑物如桥梁、高架桥等的安全监测以及古建筑等的保护具有重要意义。

三维激光扫描在古建筑保护中的作用123

三维激光扫描在古建筑保护中的作用123

三维激光扫描在古建筑保护中的应用研究1 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、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.1 the graph of mapping point-clouds’ coordinates and 3D-laser scanner 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。

测绘技术在古建筑保护中的应用

测绘技术在古建筑保护中的应用

测绘技术在古建筑保护中的应用古建筑是一座城市历史文化的重要组成部分,也是人们了解历史的窗口。

然而,古建筑的传统保护方式存在一些局限性,如无法实时监测、缺乏精确测量等。

随着科技的不断进步,测绘技术的应用为古建筑保护带来了新的突破。

本文将探讨测绘技术在古建筑保护中的应用,并介绍其在保护方面的优势与作用。

一、三维扫描技术的应用三维扫描技术是测绘技术在古建筑保护中的一项重要应用。

通过使用激光扫描仪或摄影测量仪,可以对古建筑的外观进行全面、精确的测量和记录。

这种技术能够快速获得建筑物的几何数据,并生成真实的三维模型。

通过对这些模型的分析和比对,我们可以准确地了解古建筑的形态、结构等特征,从而为保护和修复工作提供可靠的依据。

二、地理信息系统的应用地理信息系统(GIS)是一种集成了地理空间数据和属性数据,并利用计算机技术进行管理和分析的系统。

在古建筑保护中,GIS可以用于记录和管理大量的古建筑信息,包括建筑的年代、历史背景、文化价值等。

通过GIS系统,我们可以直观地了解古建筑的分布情况,有助于合理规划保护区域。

同时,GIS还可以与其他地理信息进行关联,如土地利用、地形地貌等,为保护工作提供综合参考依据。

三、无人机遥感技术的应用无人机遥感技术是近年来古建筑保护中的新兴应用。

通过搭载相机或其他传感器的无人机,可以对古建筑进行高清晰度照片和视频的拍摄。

这种技术具有高效、灵活和低成本的特点,可以从不同角度和高度对古建筑进行全面的监测和记录。

通过不同时间段的遥感数据对比,我们可以了解古建筑的变化情况,及时发现可能存在的问题,并采取相应的措施进行保护。

四、虚拟现实技术的应用虚拟现实技术是利用计算机图形和模拟技术,通过头戴式显示装置等设备为用户创造一种沉浸式的虚拟环境。

在古建筑保护中,虚拟现实技术可以将古建筑的模型进行三维呈现,让人们身临其境地感受古建筑的魅力。

同时,虚拟现实技术还可以模拟不同的景观和环境条件,帮助研究人员预测古建筑在不同情况下的耐久性,并优化保护方案。

新技术新材料在古建筑保护中的运用

新技术新材料在古建筑保护中的运用

新技术新材料在古建筑保护中的运用古建筑作为人类文化遗产的重要组成部分,具有独特的历史、文化、艺术和科技价值。

为了保护古建筑,人们采用了各种方法和技术,其中新技术和新材料在古建筑保护中发挥着越来越重要的作用。

1.3D扫描技术传统的古建筑修缮和保护工程需要大量的测量、绘图和监测,而3D扫描技术可以快速完成这些工作。

通过对古建筑进行3D扫描,可以获得高精度的三维数码模型,极大地提高了古建筑的数字化水平,同时也方便了后续的修缮和监测工作。

2.无损检测技术古建筑具有复杂的结构和不同的建筑材料,在修缮和保护过程中需要对其进行全面的检测。

传统的建筑检测方法往往需要拆除或破坏建筑结构,而无损检测技术则可以通过非侵入式的方法获取建筑结构和材料的信息。

这种方法不仅可以减少对古建筑的损伤,同时也可以提高检测的准确性和效率。

3.数字化设计和制造技术传统的古建筑修缮和保护工程往往需要手工制作雕刻、造型和装饰元件,这种方法费时费力且易出错。

而数字化设计和制造技术可以通过计算机辅助设计和自动化制造等工艺,实现精准的雕刻、造型和装饰元件的生产,大大提高了古建筑修缮和保护的工作效率和精度。

4.实时监测系统古建筑修缮和保护需要长期的监测和维护,以保证其安全和稳定。

传统的监测方法往往需要人工巡检,不仅费时费力且容易遗漏。

而实时监测系统可以对古建筑进行全天候监测,自动识别异常情况并及时报警。

这种方法不仅能够提高古建筑的安全保障,同时也可以降低监测和维护的成本和工作量。

1.纳米材料古建筑常常遭受自然风化和污染侵蚀,纳米材料可以通过其小尺寸、高比表面积和特殊光学、磁学等性质,提供更好的防腐、防水、防尘和净化效果。

例如,纳米二氧化钛可以通过光催化作用分解空气中的污染物,净化室内空气环境;而石墨烯可以增强古建筑材料的机械强度和导热性能,提高其耐久性和稳定性。

2.复合材料古建筑构造多样,使用的材料也千差万别,复合材料可以通过综合利用不同材料的优点,提供更好的性能和保护效果。

测绘技术在古建筑保护中的重要应用方法

测绘技术在古建筑保护中的重要应用方法

测绘技术在古建筑保护中的重要应用方法古建筑是一个国家文化遗产的重要组成部分,它们承载着历史的记忆和人们的情感。

为了保护和传承这些宝贵的文化遗产,测绘技术在古建筑保护中发挥着重要的作用。

本文将探讨测绘技术在古建筑保护中的重要应用方法。

首先,测绘技术在古建筑保护中的一个重要应用是精确的三维建模。

通过激光扫描、摄影测量等技术手段,测绘师可以将古建筑的外形、内部结构以及周边环境等进行高精度的测量和建模。

这些三维模型可以为古建筑的修复和保护提供重要的参考依据。

例如,在进行古建筑的修复工作时,可以先对其进行三维建模,以帮助修复人员了解古建筑的实际情况,避免因修复工作不精准而对古建筑造成进一步破坏。

其次,测绘技术还可以辅助进行文物保护单位的标定和定位。

在古建筑保护中,文物保护单位的标定和定位是一项关键任务。

通过测绘技术,可以准确地确定文物保护单位的位置、大小和形状等。

这对于确保文物保护单位的完整性和安全性具有重要意义。

例如,在进行文物保护单位的勘察工作时,测绘师可以使用全站仪等测量仪器,对文物保护单位的各个方面进行详细测量,并将其转化为数字化的数据,以便进一步分析和研究。

此外,测绘技术还可以用于古建筑的变形监测。

在古建筑中,由于年代久远、环境变化等原因,往往会出现一些变形现象。

这些变形现象对古建筑的结构和安全性都会产生一定的影响。

通过测绘技术,可以监测和记录这些变形现象,及时发现问题并采取相应的措施。

例如,通过使用高精度的测量仪器,可以对古建筑的墙体、柱子等结构进行定期测量,以监测其是否发生了倾斜、开裂等变形现象。

最后,测绘技术还可以用于古建筑的数字化档案建设。

古建筑的保护工作需要大量的文献资料和图纸参考,而这些资料往往是零散的、不完整的。

通过测绘技术,可以对古建筑进行全面而系统的测量和记录,并将其转化为数字化的档案。

这样一来,不仅可以更方便地保存和管理这些资料,还可以为后续的研究和保护工作提供重要的数据支持。

三维激光扫描仪对古建筑的变形监测

三维激光扫描仪对古建筑的变形监测

三维激光扫描仪对古建筑的变形监测三维激光扫描技术是一种快速、精确、非接触的三维数据采集技术,已经在古建筑的保护与监测领域得到广泛应用。

古建筑是人类文明的重要遗产,而受时间和自然环境的影响,古建筑的变形是不可避免的。

对古建筑的变形监测尤为重要。

本文将介绍三维激光扫描仪在古建筑变形监测中的应用及意义。

一、三维激光扫描仪技术原理三维激光扫描仪是一种利用激光传感器对目标进行扫描测量,并获取目标表面点云数据的仪器。

该技术利用激光器产生的激光束照射在被测物体表面,通过接收器接收目标表面反射回来的激光束,进而测量目标表面的三维坐标,生成点云数据。

根据激光扫描仪的扫描原理,可以精确测量古建筑的各个部位,包括立面、檐口、柱子等细节,从而实现古建筑的全面立体化测量。

二、三维激光扫描仪在古建筑变形监测中的应用1. 测量精度高:激光扫描仪能够以毫米级甚至亚毫米级的精度获取目标表面的三维坐标,可以实现对古建筑变形的高精度监测。

传统的测量方法,如全站仪或测量测绘仪,难以做到如此高精度的测量。

2. 高效快速:激光扫描仪在测量过程中无需接触测量目标,通过远距离即可实现对古建筑的快速扫描,大大提高了测量效率。

由于激光扫描仪可以实现对整个古建筑的立体化测量,因此可以快速获取大量的三维点云数据,满足古建筑变形监测对数据量大、密度高的需求。

3. 全面覆盖:激光扫描仪可以实现对古建筑各个部位的全面覆盖测量,不仅包括立面和外部结构,还可以测量到内部的细节结构。

对于古建筑的变形监测来说,能够全面获取古建筑的三维形态数据,有助于提高监测的全面性和准确性。

三、三维激光扫描仪在古建筑变形监测中的意义1. 实时监测:利用激光扫描仪可以实现对古建筑变形的实时监测,通过定期扫描测量,可以及时发现古建筑的变形情况。

依托于现代高精度的数值分析技术,可以对古建筑的变形类型和情况进行全面分析。

2. 预警预防:通过对古建筑变形情况的监测分析,可以提前预警潜在的变形风险,及时采取防治措施,有效保护古建筑的安全与完整性。

古建筑保护中的测绘技术应用案例

古建筑保护中的测绘技术应用案例

古建筑保护中的测绘技术应用案例古建筑是一座城市的重要文化遗产,承载着历史的沉淀和传统的记忆。

然而,随着时代的变迁和城市的发展,古建筑面临着严重的破坏和衰老。

为了保护这些宝贵的文化遗产,测绘技术被广泛应用于古建筑的保护与修复工作中。

下面以几个实际案例为例,介绍古建筑保护中的测绘技术应用。

案例一:故宫博物院作为中国最著名的古建筑群之一,故宫博物院位于北京市中心,是明清两代的皇宫。

由于历史的原因和自然环境的影响,故宫内的古建筑出现了不同程度的损坏和变形。

为了保护和修复这些宝贵的文化遗产,大量的测绘工作被开展。

首先,为了了解古建筑的真实状态,采用了激光扫描技术。

通过激光扫描仪对故宫内的古建筑进行扫描,可以精确地获取建筑的三维坐标和形状信息。

这些数据可以用来重建建筑的模型,以便进行后续的修复和保护工作。

其次,通过无人机航拍技术获取的高分辨率影像可以提供建筑立面的详细纹理信息。

这些影像可以用来还原古建筑原有的颜色和装饰,使修复后的古建筑更加真实和精细。

此外,地理信息系统(GIS)技术的应用也对古建筑保护起到了重要的作用。

通过将古建筑的三维模型与空间数据进行关联,可以更好地进行古建筑的管理和保护。

例如,可以将建筑的年代、历史背景、文物分布等信息与三维模型相结合,为游客提供更加全面和深入的导览服务。

案例二:承德避暑山庄承德避暑山庄位于河北省承德市,是清代皇家园林,也是中国最大的皇家园林。

由于长期的自然侵蚀和人为破坏,避暑山庄的许多建筑物出现了严重的损坏。

为了保护和修复这些古建筑,测绘技术被广泛应用。

首先,为了了解建筑物的实际情况,采用了激光测距仪等现代测量仪器对建筑物进行实地测量。

通过测量建筑物的尺寸和位置,可以更准确地进行修复和复原工作,使古建筑回到原有的风貌。

其次,应用多光谱遥感技术对避暑山庄周围的植被和土地利用进行分析,以便制定合理的保护策略。

比如,通过遥感影像可以发现植被覆盖率过低的区域,及时采取措施进行绿化,保护避暑山庄的生态环境。

三维激光扫描技术在文物保护中的应用实例

三维激光扫描技术在文物保护中的应用实例

三维激光扫描技术在文物保护中的应用实例【知识专题】三维激光扫描技术在文物保护中的应用实例一、引言近年来,随着科技的不断发展,三维激光扫描技术在文物保护领域得到了广泛的应用。

本文将就三维激光扫描技术在文物保护中的应用实例进行深入探讨,旨在向读者展示这一先进技术的价值和潜力。

二、三维激光扫描技术简介三维激光扫描技术是一种通过激光束测量物体表面的形状和细节的高精度技术。

它通过扫描和测距,可以快速获取物体表面的三维坐标数据,实现对物体形状的精准测量和重建。

这项技术在文物保护中有着广泛的应用前景。

三、三维激光扫描技术在文物保护中的应用实例1. 敦煌壁画的数字化保护敦煌壁画作为中国传统文化的瑰宝,一直备受世人的关注。

然而,由于壁画的材质脆弱,传统的保护方式往往难以满足对壁画细节的精准保护需求。

三维激光扫描技术通过对敦煌壁画进行精细的扫描和测量,可以实现对壁画形态的数字化保护,为其长期保存和传承提供了重要的技术手段。

2. 古建筑结构的精准重建古建筑作为我国优秀的传统文化遗产,对其结构和形态的准确保护至关重要。

三维激光扫描技术可以通过对古建筑的扫描和测量,实现对其结构的精准重建,并为修复和保护工作提供重要的依据。

在保护工程中,这项技术的应用可以大大提高保护工作的准确性和效率,为古建筑的长期保存提供了有力支持。

3. 文物仿制与修复三维激光扫描技术还可以应用于文物的仿制与修复工作中。

通过对文物的扫描和测量,可以快速获取其三维数据,并进行精细的仿制和修复工作。

这项技术的应用,不仅可以确保文物修复的精准性,还可以减少对原件的损坏,为文物的修复工作提供了全新的可能性。

四、结语通过对三维激光扫描技术在文物保护中的应用实例进行深入探讨,我们不难发现,这项技术在文物保护领域有着巨大的潜力和价值。

相信随着科技的不断发展,三维激光扫描技术将为文物保护工作带来更多的可能性,为我国丰富的文化遗产注入新的活力。

个人观点:我深信三维激光扫描技术在文物保护中的应用将会成为文物保护领域的重要技术支持。

全站仪和三维激光扫描仪在古建筑测绘中的应用及比较

全站仪和三维激光扫描仪在古建筑测绘中的应用及比较
通过 不 同 的测 站 ,测 得 不 同的 点在 该 坐 标 系 内的坐 标 (, , ) 然 后存 储在 仪器 内, 终倒 入 到 C D中获 得一 X YZ , 最 A
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广东 建材 21 年第 5 01 期
成我 们所 需 要 的图象 。
检测与监理
的实体 三维 数据 完整 的采 集到 计算 机 中 , 从而 快速 的重
在 古建筑 中, 我们 主要 是对 它进 行建 筑 物 的轮 廓和 新 构建 出建 筑物 的模 型 。
外观 高度 的测 量 。

常 判 断 临界值 ,S P D值 出现 异 常 , 形 崎变 , 波 综合 判 定 该 桩 为I 类桩 。 该 桩进 行抽 芯 , 抽 两个 孔 , I I 后 共 一个 孔桩 身 2 6 .m位 置 夹 泥 , 泥 沙 和 水 泥 浆 混 合 物 , 一 个 . ~48 为 另
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关 键词 :全站仪: 三维激光扫描; 古建筑测量
1引言
随着 经 济 的发展 ,广 大人 民群众 文 化 需求 的提 高 , 人们 对 文物 保护 行业 的 要求 也越 来越 高 。 了更好 的满 为 足 广 大 人 民的文 化 需 求 , 现“ 化 惠 民 ” 实 文 战略 , 来 越 越 多 的新技 术 开始 应用 到 古建筑 保 护行 业 中 。 古建 筑 测量 是保 护 古建筑 的最基 本 的手 段 , 是长 但 期 以来我 们 的古 建 筑测 量 还 停 留在 比较 原始 的手 工 测 量 阶段 , 大 降低 了古 建筑 保护 的质 量和 效 率 。 大 为此 广 东 省 文 物考 古研 究 所 在 古建 筑 测 绘 方 面 分 别 采 用全 站 仪 和 三 维 激光 扫 描 仪 进 行 了大 量 的新 技 术

地面三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用研究

地面三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用研究

地面三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用研究地面三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用研究引言:古建筑作为文化遗产的重要组成部分,承载着历史的沉淀和人类智慧的结晶。

然而,古建筑的保存和修复常常面临着许多困难,如缺乏准确的测量数据等。

传统的测绘方法存在着测量精度低、工作量大等问题,难以满足古建筑测绘的需求。

而地面三维激光扫描技术的出现,为古建筑的测绘和保护提供了新的思路和方法。

一、地面三维激光扫描技术的原理地面三维激光扫描技术是利用激光器向周围发射脉冲激光束,通过接收反射回来的激光束并测量时间延迟来计算物体与激光器之间的距离,从而获取物体表面的三维坐标信息。

该技术应用了光电子技术、计算机图形处理、空间几何等多个领域的知识,具有高精度、高效率、非接触等优点,尤其适用于古建筑这样复杂多变的场景。

二、地面三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用1. 测量古建筑的几何形状和结构使用地面三维激光扫描技术可以快速、准确地获取古建筑的几何形状和结构信息。

传统的测绘方法需要人工测量并进行复杂的计算,而且仅能获得建筑物的一个侧面或单个平面的信息。

而地面三维激光扫描则可以一次性扫描建筑物的多个侧面,获取全方位的建筑信息。

通过对测量数据的处理和分析,可以还原出古建筑的三维模型,为后续的研究和保护工作提供基础数据。

2. 分析古建筑的损伤和病害古建筑常常伴随着各种损伤和病害,如开裂、剥落、腐朽等。

通过地面三维激光扫描技术可以对古建筑的表面进行高精度的测量,进一步分析其损伤和病害情况。

通过将多次扫描的数据进行比对和分析,可以检测出建筑物的微小变形和细微损伤,提前发现并采取针对性的修复措施。

3. 指导古建筑的保护和修复地面三维激光扫描技术可以帮助制定科学合理的古建筑保护和修复方案。

通过对古建筑的测量和分析,可以找出建筑物的结构薄弱点、历史沉积和误修问题,为保护和修复工程提供依据。

同时,将扫描数据与CAD软件相结合,可以进行虚拟还原,提供修复方案的可视化效果,方便决策者和修缮人员的沟通与交流。

三维重建技术在文物保护中的应用案例分析

三维重建技术在文物保护中的应用案例分析

三维重建技术在文物保护中的应用案例分析近年来,随着科技的不断发展和创新,三维重建技术逐渐在文物保护领域得到广泛应用。

本文将结合具体案例,探讨三维重建技术在文物保护中的应用,并分析其优势和挑战。

一、案例一:敦煌莫高窟数字化重建敦煌莫高窟是我国重要的文化遗产,但由于自然环境和人为因素的破坏,许多壁画和雕塑遭受了严重的损坏。

为了对这些文物进行有效保护和修复,研究人员采用了三维重建技术。

首先,研究人员使用三维扫描仪对莫高窟中的壁画和雕塑进行了全面的扫描。

然后,通过软件对扫描得到的数据进行处理和重建,得到真实、准确的三维模型。

最后,通过虚拟现实技术,将这些三维模型呈现给公众,使人们可以身临其境地欣赏莫高窟的壁画和雕塑。

这种应用三维重建技术的方法具有多个优势。

首先,通过数字化重建,可以对文物进行全面、准确的记录,为后续的保存和修复工作提供重要参考。

其次,通过虚拟现实技术,可以将文物展示给更多人群,实现公众参与和文物传承的目标。

此外,三维重建技术还可以提供多角度、多尺度的观察方式,为研究人员提供更多宝贵的信息。

然而,三维重建技术在应用过程中也面临一些挑战。

首先,扫描和重建过程需要耗费大量的时间和人力成本。

其次,对于一些复杂的文物结构或表面纹理,如石窟壁画中的微小颗粒或裂纹,三维重建技术仍面临一定的困难。

此外,由于技术的限制,三维重建的细节还无法完全满足真实文物的要求。

因此,对于特别珍贵或需要精细保护的文物,仍需要辅以其他手段进行保护。

二、案例二:故宫博物院宫廷建筑重建故宫博物院是我国具有重要历史意义的宫廷建筑群,为保护和修复这些建筑,研究人员运用了三维重建技术。

在实施过程中,研究人员首先通过测量和扫描,获取了故宫建筑的具体尺寸和形状。

然后,借助三维建模软件,将获取的数据转化为数字模型,还原出建筑的外观和内部结构。

最后,通过虚拟现实技术,实现了对故宫建筑的漫游和交互式体验,使观众能够更直观地了解宫廷建筑的风貌和历史。

三维激光扫描技术在古建筑保护与修复中的研究

三维激光扫描技术在古建筑保护与修复中的研究

三维激光扫描技术在古建筑保护与修复中的研究摘要:本文主要研究三维激光扫描技术在古建筑保护与修复中的应用。

引言部分介绍了古建筑保护与修复的重要性和挑战。

然后,对三维激光扫描技术的原理和应用进行了阐述。

接着,从与传统方法的对比和实际案例出发,探讨三维激光扫描技术在古建筑保护与修复中的优势和潜力。

最后,在结束语中强调了三维激光扫描技术在古建筑保护与修复中的重要性,并展望了未来的发展方向。

关键词:三维激光扫描技术;古建筑;保护与修复;应用引言:古建筑是历史文化遗产的重要组成部分,其保护与修复工作具有重要意义。

然而,传统的古建筑保护与修复方法往往存在一些问题,如时间和精力的浪费、数据的不准确等。

随着科技的进步,三维激光扫描技术作为一种高效、精确的测量方法,逐渐被应用于古建筑保护与修复领域。

1三维激光扫描技术的原理三维激光扫描技术是一种利用激光束进行非接触式测量的高精度测量技术。

1.1 激光测距原理三维激光扫描技术基于激光测距原理,通过发射激光束并记录激光束发射和返回的时间差来测量目标物体的距离。

其步骤为,发射激光束:激光扫描仪发射一束可见光或红外激光束,该激光束以极高的速度打在目标物体表面上;接收返回信号:当激光束照射到目标物体表面时,部分光线会被物体表面反射回来,激光扫描仪会接收到这些反射光线。

1.2扫描仪的工作原理三维激光扫描技术还需要使用激光扫描仪来实现全面和精确的测量。

激光扫描仪通常由激光发射器、旋转镜、接收器和控制系统等组成。

其工作原理包括,激光发射器:激光扫描仪通过激光发射器发射激光束,并控制激光的强度、方向和频率;旋转镜:激光扫描仪通过控制旋转镜的旋转速度和角度,使激光束扫描整个测量区域;接收器:激光扫描仪的接收器接收目标物体表面反射回来的光线,并将其转化为电信。

2三维激光扫描技术在古建筑保护与修复中的应用2.1数字化建模通过三维激光扫描技术,可以快速、准确地获取古建筑的三维点云数据。

这些数据可以用于生成高精度的数字化建模,包括墙壁、柱子、屋顶等各部分的几何形状和细节。

三维激光扫描技术在古建筑保护中的应用

三维激光扫描技术在古建筑保护中的应用

摘要古建筑保护是一项非常重要的工作,通过采用现代的技术手段,可以对古建筑进行有效的保护和修复。

三维激光扫描技术是一种高精度的测量方法,可以对古建筑进行快速、精确的三维数据采集。

本论文结合古建筑保护的需求和三维激光扫描技术的原理,详细介绍了该技术在古建筑保护中的应用,并分析了其优缺点,对未来的研究提出了展望。

关键词:古建筑保护,三维激光扫描技术,测量,数据采集AbstractThe protection of ancient architecture is a very important work, which can be effectively protected and repaired by adopting modern technology. Three-dimensional laser scanning technology is a high- precision measurement method, which can quickly and accurately collect three-dimensional data of ancient buildings. Based on the needs of ancient architecture protection and the principles of three- dimensional laser scanning technology, this paper elaborates on the application of this technology in ancient architecture protection, analyzes its advantages and disadvantages, and proposes prospects for future research.Keywords: Ancient architecture protection, three-dimensional laser scanning technology, measurement, data collection一、引言古建筑是人类文化遗产的重要组成部分,拥有着独特的历史和文化价值。

测绘技术在古建筑保护中的应用与方法

测绘技术在古建筑保护中的应用与方法

测绘技术在古建筑保护中的应用与方法古建筑作为人类的文化遗产,承载着历史、文化和艺术的丰富内涵,对于保护和传承这些珍贵财富而言,测绘技术起到了至关重要的作用。

测绘技术的应用可以帮助我们准确地记录古建筑的形态和构造,为修复和保护提供可靠的依据。

本文将探讨测绘技术在古建筑保护中的应用与方法。

一、三维激光扫描技术三维激光扫描技术通过激光束的扫描,可以获取古建筑立面和内部空间的精确数据。

这种技术可以快速、非接触地获取大量点云数据,生成高精度的三维模型。

借助这些模型,古建筑的损坏部位能够清晰准确地被识别,为修复工作提供了重要的参考依据。

同时,三维激光扫描技术还可以用于古建筑的数字化展示,实现虚拟游览和再现,提高公众对古建筑的了解和参观体验。

二、无人机测绘技术无人机测绘技术结合了航空摄影测量和地面测量的优势,可以高效地获取大范围、高精度的古建筑影像和地理信息。

通过搭载航空相机,无人机可以在较低高度自由飞行,获取建筑物的全景图像。

借助无人机的高分辨率摄影系统,古建筑的细节可以被清晰地呈现出来,为后续的测量和分析工作提供便利。

此外,无人机还可以通过建筑物的热红外辐射分析,及时发现建筑物的隐患和损伤,提高古建筑的安全保护水平。

三、卫星测绘技术卫星测绘技术是利用航天卫星进行地面观测和测量,获取地理信息数据的技术。

对于大范围的古建筑群或复杂的地理环境,卫星测绘技术具有优势。

通过卫星影像数据的获取和处理,可以全方位地了解古建筑所处的环境条件,为保护工作提供科学依据。

此外,卫星测绘技术还可以用于监测古建筑的变形和位移情况,预警潜在的工程灾害风险,为古建筑的维修和保护提供预防性措施。

四、高精度测量仪器高精度测量仪器是古建筑测绘工程中不可或缺的工具。

比如全站仪、电子经纬仪等,它们可以对古建筑进行精确的测量和定位。

通过使用这些仪器,可以获取古建筑的几何形态和尺寸,为修复和保护工作提供准确的数据支持。

此外,高精度测量仪器还可以用于测量古建筑的墙壁厚度、裂缝变形等重要参数,为工程师提供宝贵的参考依据。

新技术新材料在古建筑保护中的运用

新技术新材料在古建筑保护中的运用

新技术新材料在古建筑保护中的运用古建筑保护是一门综合性的学科,涉及到建筑、物理、化学、材料及文化等多个领域。

传统的古建筑保护方法往往依靠人工进行修复和保护,但是随着科技的不断进步,新技术和新材料的运用在古建筑保护中起到了越来越重要的作用。

1.无损检测技术无损检测技术是通过在不损坏古建筑原貌的情况下,利用声波、红外、激光等技术手段进行检测。

这种技术可以帮助我们对古建筑进行全面的检测,并发现隐患。

比如使用受控建筑光谱成像技术(CASI),可以快速检测墙皮的老化、腐蚀等问题。

无损检测技术的运用可以更加准确地掌握古建筑的保护需求,为后续的修复和保护工作提供重要的依据。

2.三维扫描技术三维扫描技术是使用激光或光电测距仪对古建筑进行三维扫描,生成准确的三维模型。

这种技术可以帮助我们更好地了解古建筑的结构和形态,并进行详细的分析。

三维扫描技术还可以在古建筑进行修缮和保护时进行精确的测量,提高修复的准确性和效率。

3.数字化修缮技术数字化修缮技术是利用计算机软件对古建筑进行修缮设计和模拟。

通过模拟修缮,可以快速、准确地预测修缮效果,并制定修缮方案。

数字化修缮技术还可以帮助我们更好地了解古建筑的历史演变和变迁过程,并进行相关数据的备份和保存。

1.仿古建筑材料仿古建筑材料是一种能够与传统材料相媲美的新型材料,它们的外观和特性与传统材料相似,但在强度、耐久性和环境适应性上更为优越。

比如传统的瓦片可以被仿古建筑板材所替代,它们具有更好的抗风、防水和隔热效果。

这种材料的运用可以减少对传统材料的消耗,同时保护古建筑的原汁原味。

2.防腐材料古建筑在修复和保护过程中常常会受到腐蚀和虫害的侵蚀,使用防腐材料变得至关重要。

新型的防腐材料不仅能够提供更好的防水和抗菌效果,还能够对古建筑的结构进行保护,延长其使用寿命。

比如聚合物改性材料可以用于防水、防潮和抗菌处理,在古建筑中具有广泛的应用前景。

3.环保材料古建筑保护不仅要注重修复建筑本身的问题,还要考虑对环境的影响。

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三维扫描技术在古建筑中的应用摘要:三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。

随着三维激光扫描仪在工程领域的广泛应用,这种技术已经引起了广大科研人员的关注。

作为新的高科技产品,三维激光扫描仪已经成功的在文物保护、城市建筑测量、地形测绘等领域里应用。

本文针对三维扫描技术在古建筑中修缮保护中的应用等问题进行了探讨。

关键词:三维激光扫描技术;古建筑保护
前言
随着经济的发展,科技在不断的创新,这些年来,工程测量在工程行业里的应用在不断的拓宽,传统的坐标测量仪器如全站仪,断面仪已满足不了高精度的三维坐标测量,相比较这些传统的测量技术,国际上近期发展的一项高新技术--三维激光扫描技术,这种技术具有极大的优势所在,通过激光测距原理(包括脉冲激光和相位激光),利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,既省时又省力,这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的。

作为新的高科技产品,三维激光扫描仪已经成功的在文物保护、城市建筑测量、地形测绘等领域里应用。

一、三维激光扫描技术的工作原理
三维激光扫描技术,是通过内部的激光脉冲发射器向目标物发生激光脉冲,反光镜旋转,发射出的激光脉冲扫过被测目标,信号
接收器接收来自目标体发射回来的激光脉冲,通过每个激光脉冲从发出到被测物表面返回仪器所经过的时间可以获得被目标体到扫
描中心的距离,同时扫描控制模块和测量每个激光脉冲的水平扫描角α和竖向扫描角β,后处理软件自动解算得出被测点的相对三维坐标,进而转换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标或三维模型。

二、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云数据(points cloud) ,记录了有限体表面上离散点的空间坐标和某些物理参量。

点的表示形式为( x ,y ,z ,intensity ,r ,g ,b) ,不仅包含了点的空间位置关系,还包括点的强度信息和颜色灰度信息。

离散的点云数据并不能够真实准确地表达构筑物的整体模型,为了满足三维建模的需求,首先要对所获得的原始点云数据进行处理,包括数据滤波、坐标系转换、数据配准。

三、三维激光扫描技术的特点
三维激光扫描系统是目前国际上最先进的获取地面空间多目标三维数据的长距离影像的测量技术。

它将传统测量系统的点测量扩展到面测量,它可以深入到复杂的现场环境及空间中进行扫描操作,并直接将各种大型,复杂实体的三维数据完整的采集到计算机中,进而快速重构出目标的三维模型及点、线、面、、体等各种几何数据,而且它所采集到的三维激光点云数据还可以进行多种后处理工作。

三维激光扫描技术利用激光的独特的有异性能用作扫描测量,该技术具有非接触测量、数据采样率高、主动发射扫描光源、
具有高分辨率、高精度数字化采集结构紧凑等特点。

四、三维激光技术应用于古建筑保护实例
1、古建筑特征
古建筑是历史政治经济文化的凝聚物,不同时代的建筑见证了不同的政治、文化和审美,不同的民族其建筑也有其独特的风格。

中国古建筑在外型上主要由屋顶、屋身和台基三部分组成;建筑的结构有石块和木质,其中 80%以上是木质结构。

细部台基、立柱、斗拱和屋顶结构繁杂;门窗天花板形式多种多样,图案栩栩如生。

其建筑物内涵极为丰富,因而对保护建筑物这些特征所要求的技术非常高。

采用三维激光影像扫描技术,能在不损伤建筑物的条件下,快速采集古建筑物外部表面的精确数据。

通过使用软件,可以快速地为扫描获得的点云赋予相应的彩色信息,再经过加工便制作成正射影像,向用户展示一个完全的实景彩色图像。

相对于以往近景摄影来说,正射影像具有更为精确的可量测性,古建筑设计和保护人员可以精确对门、窗、柱、梁等构件进行测量,借助cad便可以制作出用于施工的cad数据图。

2、三维激光扫描在古建筑保护中应用
用三维激光测量古建筑,其步骤如下:
第一步:古建筑表面数据采集。

主要内容有:确定测绘方案,三维激光实地扫描。

本实验以trimble gx3d激光扫描系统测量中山纪念堂为例,实
验设置了三个标靶点,测量时仪器 z轴垂直。

第二步:内业数据处理。

主要内容包括:数据转换、点云数据配准、数据建模、实物量测和数据存档。

表 1 标靶点坐标值
第一测站/(mm) 第二测站/(mm)
标靶点 xy z x yz
b13071.923341.951543.87-21461.26 39844.931516.14
b22970.82 -12629.37 1523.50-7676.8331769.841533.19
b3981.71-16874.30 1485.69-4998.8227924.101504.60
根据表 1 计算得其六参数数据转换精度约为±1.2mm。

内业处理软件为:与扫描仪相配套的数据处理软件realworks survey。

在配准模式下,不同测站的点云数据融合在一个坐标系统当中。

在测量模式下,在三维点云图上量取实物尺寸和特征数据;也可以输出到cad中,制作古建筑的平面地图;还可以直接存档点云数据(如图)。

在建模模式下,可以根据已有几何形体对点云建立模型。

三维激光测量数据处理结果仍以点云的形式存档于数据库或者计算机中,结果数据存储文件格式为:*.asc,存储的内容有坐标值、rgb大小及坐标标准差。

存储后,数据可用于档案记录、三维可视化及逆向重建等方面,通过建模技术还原古建筑物原貌,并绘制精确的修缮施工图纸,做到客观、准确地保护古建筑物,充分发挥三维激光扫描技术在古建
筑保护中的应用价值。

因受该建筑物结构复杂、部分观测条件不佳等客观条件影响以及时间和经费的限制,此次中山纪念堂的三维观测数据有欠完整,但成果资料完全能体现三维激光扫描技术的先进性和优越性,我们期待通过后期工作的跟进,能进一步完善本科研成果,更全面地建立中山纪念堂的建筑设计图,并建立完整的三维模型,赋予建筑色彩及强度等因素,全方位地提供建筑物的各项数据。

结论:
本文给出了三维激光扫描技术及其在古建筑测绘方面的应用实例。

可以看出,三维激光技术由于其测量时间短、收集数据广、测量精度高、处理数据自动化以及其点云可用于深层次的模型重建被广泛应用于古建筑的保护中。

但是由于三维激光技术本身的缺陷以及数学处理模型的不完善,使得在古建筑保护中其适用性和可靠性并不能达到最佳。

这就要求我们继续深入研究和改进三维激光测量和处理技术,以期三维激光技术更好更深入应用于古建筑方面,更广泛应用于其他领域。

参考文献:
[1] 余明,丁辰,过静珺.激光三维扫描技术用于古建筑测绘的研究[j].测绘科学,2004.
[2] 林观土,罗鸿辉,李红伟.全站仪在古建筑测绘中的应用研究[d].广东水利电力职业技术学院学报,2009.
注:文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。

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