拓普康GLS-2000型三维激光扫描仪项目案例

GLS-2000 能够高效快速地扫描获取道路现状数据，精确地显示道路表面的凹凸状况，为道路维护提供数据依据。对于滑坡监测，高精度的 3D 扫描数据可以有效地监测到滑坡体表面的形变和裂缝程度，并及时发出预警信号。

一、 引言
古建筑蔓延了历史文脉，是人类文明的载体。随着社会经济的发展，古建筑的
价值逐渐受到人们的高度重视。对于古建筑，必须采取积极的手段进行保护与利用。
保护与利用的过程需要对古建筑进行维护、整理与修复，同时也需要保护或恢复历
史街区的空间格局与尺度。重大历史建筑在修复前都需要进行精确的测量，以取得
较完备的科学记录档案，为古建筑的规划保护和修复提供*手资料，同时也是研
究古建筑史和建筑理论的重要资料。
二、 现状与问题
2.1 现状分析
目前阶段，认识古建筑和研究古建筑的普遍途径是手工测绘以及普通测量。我
国传统的古建筑测绘方法一般为人工实量法。由于这一方法费时费工、效率不高，
难以保证观测结果的精度，而且成本高也不安全，人们越来越体会到使用这一方法
的不便性。近年来随着空间定位技术、计算机技术和地理信息系统的应用，古建筑
测绘技术已进入数字化时代，已发展成为以 3S 集成为特征的新技术应用。
2.2 存在问题拓普康GLS-2000型三维激光扫描仪项目案例
为了减小测量误差，提高测量结果的精度，需要了解误差的主要来源及产生的
原因，以便采取相应的措施。古建筑测绘中存在的问题主要有：
1. 建筑物现状问题：由于*承受荷载、基础的不均匀沉降、材质的不同还有
外界自然因素的影响等，构件发生不同程度的收缩、弯曲等多种变形以及其
他部位的损坏。
深圳市鹏锦科技有限公司
2. 总尺寸与分尺寸不统一，即各个组成部分分别测出的尺寸之和与整体测出的
尺寸不符。
相对于这两大问题，解决的方法和应当遵循的原则如下：
1. 对结构有重大影响的变形及破坏应按照原有状态测绘，选择若干个同类构件
进行测量和比较，找出其中量zui大的数值作为这类构件的统一尺寸；
2. 对结构没有重大影响的变形及损坏应依照现状测绘，以真实地表达古建筑的
存在状态，保持其历史感和时间感；
3. 次要尺寸服从主要尺寸,分尺寸服从于总尺寸,少数服从多数；
4. 后换构件应服从于原始构件。应找出建筑物各个部分的原始构件加以测量。
从而定出统一尺寸。而不能以某一构件的某个尺寸数量zui多，或某个构件保
存得zui完好，来决定统一尺寸。
2.3 三维激光扫描技术在古建筑维护的发展与前景
三维激光扫描技术是自 20 世纪 90 年代起兴起的新型测量技术，它集成了多种
*的新型空间信息数据获取的手段与工具，这一技术在上处于，
而在国内尚处于起步阶段。中国作为古建筑和文物资源大国，为三维技术在古建筑
上的应用提供了广阔的应用空间。根据文物部门统计，我国目前被列入保护范围的
古建筑有近 30 万处，古建筑的保护、抢救及修复的工作量非常大，而传统的建筑测
绘和资料整理的方法和技术手段远远不能满足古建筑保护的实际需要。而目前，使
用三维激光扫描仪进行古建筑维护工作已初见成效。
三、 测量原理与方法
在古建筑研究的活动中，用户需要关于研究对象的完整性数据。三维激光扫描
技术是一项通过高密度的扫描点来记录和表达被测古建筑形状的技术，三维点云是
zui原始的测量数据，被测建筑物的几何空间信息都被包含其中。如何利用点云，如
何在点云的基础上通过软件来提取空间信息，决定了三维激光扫描技术在古建筑保
护及维护行业内的应用方式和成果形式。从对点云的应用方式来看，可分为档案记
深圳市鹏锦科技有限公司
录型应用、尺寸量测型应用、三维可视化型应用和逆向重建应用。从zui终的提交成
果形式可分为二维图件形式（各种平、立、剖面图，等值线图）和三维图件形式（三
维高密度点云数据、三维 CAD 模型、三角图片格网等）。利用三维激光扫描技术进
行古建的保护，目前主要集中在档案记录、三维可视化及虚拟三维重建几个方面。
3.1 档案记录
使用三维激光扫描技术进行古建筑建档，主要是以记录完整扫描的点云数据为
主。采用具有三维坐标和真实色彩信息的点云数据记录建筑物，既能快速完成测量
任务，并确保多角度测站合并后无扫描死角，又能保证在测量时不必攀爬古建筑物，
确保了建筑物不受损害和测量者的安全。
3.2 三维可视化
由于三维激光扫描技术是以较高的密度连续采集等间隔的点，而且每个点具有
三维坐标、点所处被测古建筑表面材质反射强度和颜色信息，因此我们可以直接通
过将这些记录被测古建筑的点在同一窗口内显示的方法来浏览和观察被测古建筑的
外观和内部特征。由于三维激光扫描仪采集数据快速，被测古建筑可在的时间
间隔内被多次测量，方便用户分析其变形情况，并在关键部位标注符号，标明该部
位的实时状态。
3.3 虚拟三维重建
被测古建筑的点云集合可以看做是立体模型。点云模型可以构建三维数字模型，
以作虚拟现实和模拟修复等应用，亦可制成各类工程图、结构图、切面图等。自此
实现室内外空间精确模型的*一体化和模型建构的*可逆操作，有助于古建研
究以及其他专业利用其在各自领域作更深的拓展研究。全面的古建筑模型信息可以
帮助研究人员更加深入地探究古建筑的结构、艺术价值、营造方法。