三维激光在古建筑测绘中测点布置的模糊评价方法

王磊　程鑫翔　伍鑫

【摘 要】传统测绘技术难以实现古建筑测绘的三维可视化以及测量过程的无接触化和无损伤化，而三维激光扫描测绘技术在这方面具有特别优势。本文针对现有三维激光测绘方法在现场测绘中未能考虑如何合理确定测点布置的问题，将引入模糊数学方法和层次分析方法建立出测点布置的评价方法，以期对实际工程中的测点布置情况进行合理性评价，为测点的布置提供建议和意见，从而提高野外测绘的工作效率与成果质量。

【关键词】三维激光；古建筑测绘；测点布置；模糊评判；层次分析

中图分类号： P234.4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）29-0023-002

【Abstract】It is difficult for traditional surveying and mapping technology to realize the three-dimensional visualization of surveying and mapping of ancient buildings and the non-contact and non-destructive testing of the surveying process. The 3D laser scanning surveying and mapping technology has particular advantages in this respect. In this paper， the existing three-dimensional laser mapping method in the on-the-spot surveying and mapping can not consider how to rationally determine the layout of measuring points， the introduction of fuzzy mathematics and analytic hierarchy process to establish the method of measuring point layout， in order to measure the actual project The rationality of the layout of the situation assessment for the arrangement of measurement points to provide advice and opinions， thereby enhancing the efficiency of field mapping and the quality of results.

【Key words】3D laser； Surveying and mapping ancient buildings； Measuring point arrangement； Fuzzy evaluation； Level analysis

0 引言

随着经济的发展和新农村建设进程的加快，一些古村镇及其赖以生存的环境正在遭受不同程度的损害和破坏。如何更好地进行古建筑保护、修复和重建，如何利用现代的技术手段快速、实时地进行精细的古建筑测绘，获取古建筑全面、完整的资料和数据，长期有效地对古建筑进行保护显得颇为关键和重要。随着科学技术的发展，现阶段一些新的测绘技术方法被运用于古建筑测绘领域，其中三维激光扫描技术是很值得推广运用的新技术，它是一种无需接触测量目标就可以快速获取物体表面的三维坐标，然后利用相关的建模软件来构建出实体三维模型的测量技术，又称为“实景复制技术”。它具有传统测量无可比拟的优越性，它具有的自动化、主动性、实时动态性、高数字化、高分辨率、高密度、无接触等特点。因此本文主要对三维激光扫描技术在古建筑测绘中测点布置的合理性进行评价。

然而，在古建筑以及古地下工程中，能否全面完整的获得测绘数据，其关键在于测点布置的合理性，如果测点布置不合理，就有可能存在盲区，使得测绘成果不够全面；如果没有科学依据，盲目增加测点数，则会大大增加工作量，因此有必要建立一种测点布置的评价方法，从而为测点的布置提供指导意见。

为此，考虑到古建筑测点影响因素具有模糊性不确定性的特点，本文引入模糊数学理论、层次分析法建立了测点布置的模糊评价方法，以期能夠有效地评价测点布置的合理性。

1 古建筑测绘中测点布置模糊综合评判模型

建立古建筑测绘中测点布置的模糊评价方法，首先需建立测点布置模糊综合评判模型，即确定隧道塌方风险影响因素。为此，本文在深入分析测点布置影响因素基础上，建立了如表1所示的测点布置模糊综合评判模型。

利用上述测点布置模糊综合评判模型进行测点合理性评价尚需须建立合理的分级标准，本文引入五级分类法建立出测点合理性评价等级的具体划分标准，见表2。

2 古建筑测绘测点布置模糊评判方法

2.1 模糊综合评判模型

2.2 评价矩阵Ui的确定方法

2.3 基于层次分析的权重确定方法

目前，主要是利用专家的工程经验并基于层次分析法确定评价指标的权重，其简单可行，本文采用该方法确定确权，具体步骤如下：

（2）构造判断矩阵

层次分析法采用1～9标度方法，判断矩阵中的各个元素来表示人的认知中对于各个因素之间的相对重要性。

（3）计算判断矩阵

根据和积法计算判断矩阵，可算出确定各评价权重。

（4）一致性检验

判断矩阵中的元素是根据经过反复研究后确定。因此在应用层次分析法保持判断思维的一致性。其可以采用判断矩阵一致性指标C.I.判断，即一致性指标C.I.的值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大，C.I.的值越小，表明判断矩阵越接近于完全一致性。

至此，已建立出古建筑测绘中测点布置的模糊评价方法。其评判结果将具有可行性和合理性。

3 结论

本文针对古建筑测点影响因素具有模糊不确定特征，引入模糊数学理论和层次分析方法，对古建筑测点布置的合理性进行了研究，可得如下结论。

（1）三维激光扫描技术具有的自动化、主动性、实时动态性、高数字化、高分辨率、高密度、无接触等特点，为古建筑测绘带来了技术革新，为更好地实现古建筑三维信息可视化提供了新的技术和方法。

（2）针对古建筑测点影响因素的特点，选取主要评价指标，并考虑其间层次性和模糊性，建立了古建筑测绘测点布置模糊综合评判模型，其能较好地反映各因素对测点合理性的影响。

（3）采用模糊数学理论，在研究评价指标隶属度与权向量确定方法等基础上，建立出古建筑测绘测点布置的模糊综合评判方法，其能使古建筑测点布置的评价具有较好的合理性与可操作性。

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