三维激光扫描技术在古、旧建筑修护中的应用

欧阳玉华

摘 要：随着三维激光扫描技术日益成熟，该技术在众多领域开始了应用。本文探讨了三维激光扫描技术在建筑保护中的应用问题。

关键词：三维；激光扫描；古、旧建筑；原貌测绘

中图分类号： 文献标识码： A

在测绘行业，三维激光扫描技术是继GPS技术后出现的又一高新技术①，对传统的测绘技术和方法提出了挑战②。该技术应用范围随着研究的深入而向不同领域深度和广度发展③。在此，以长沙某民国时期修建的一处粮仓为例就三维激光扫描技术在保护建筑，使其原貌真实再现的应用中所遇到的一些问题进行探讨，供同行参考。

1 概述

该处粮仓所在地要进行开发，在开发期间需拆除该处粮仓，等开发完成后要在原址进行原貌真实再现，原始设计图纸由于年代太久找不到了，这就要求通过现场测量得到粮仓精确的尺寸数据。由于粮仓外形很不规则，传统测量方式难以满足精度要求，所以采用了三维激光扫描技术。

2 扫描的原理

三维激光扫描仪主要构造是由一台高速精确的激光测距仪，配上一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜④。激光测距仪主动发射激光，同时接受由自然物表面反射的信号，从而可以进行测距，针对每一个扫描点可测得测站至扫描点的斜距，再配合扫描的水平和垂直方向角，可以得到每一扫描点与测站的空间相对坐标。如果测站的空间坐标

是已知的，那么则可以求得每一个扫描点的三维坐标⑤，原理见图1。

3 点云的拼接

该处粮仓是建筑群，需要进行多站扫描，然后多站扫描点云进行拼接。为保证拼接的准确性，本项目利用扫描仪可识别的标靶作为相邻影像的公用控制点，将拼接精度提高到5mm 以内，好的拼接精度可达到1～2 mm。粮仓扫描完进行多站拼接后的点云图如图2所示。

4 生成二维图

点云数据可以以任意方式进行剖切表现。水平剖切可以产生传统意义上的各层平面图， 垂直方向的剖切可以输出立、剖面图。由于是由计算机对三维点云数据进行剖切，其产生剖切图的方法只是需要定义剖切平面位置，再在相关CAD软件中进行描绘即可根据需要产生大量的剖切面图，如图3所示。

5 三维模型的建立

根据精准三维激光点云数据建立的三维模型可以全面的提供物体的空间信息，为实现真实精确进行粮仓再现提供了最重要的依据。

6 结束语

三维激光扫描技术用于古、旧建筑物的修护、结构变形监测等领域还处于起步阶段，真三维模型自动化建模和纹理自动映射等很多工作还有待于随着三维扫描技术的进一步成熟而进行更深入的研究。

（本文审稿 张端丹）