三维激光扫描技术在文物建筑勘察设计中的应用探讨

时文娣 文雪

摘 要： 在此次研究中，结合文物建筑勘察设计对三维激光扫描技术的应用状况，深入分析了此技术作用与局限性，进而为文物保护领域相关工作的开展提供必要保障。

关键词： 三维激光扫描技术;文物建筑;勘察设计;应用;探讨

【中图分类号】TN249     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）01-0059-01

文物是重要文化资源，而文物建筑则属于不可移动的文物，经多年变迁，很多都需要加大保护和修缮力度。其中，勘察设计就是保护与修缮的重点，特别是现场勘察测绘以及方案设计两方面。基于现代科技水平的提高，文物建筑勘察测绘中引入的科技手段越来越多，而三维激光扫描技术则被作为高科技测绘方式得到了广泛应用。由此可见，深入研究并分析三维激光扫描技术在文物建筑勘察设计中的应用十分有必要。

1 文物建筑勘察设计应用三维激光扫描技术的重要作用阐释

1.1 法式勘察精准度更高。法式勘察，具体指的就是系统调查并测绘建筑的形制，对其结构以及年代特征等做出分析，以了解文物建筑的价值[1]。文物建筑都能够特定的历史时期特征和建筑结构、工艺等真实反映出来，借助三维激光扫描技术所获取的数据，可确保法式勘察的准确性。在我国，现存文物建筑一般都是木结构，其柱子侧角、卷杀和升起均能够将时代特征反映出来。而在手工测绘中，仅借助手工工具勘察并测绘法式特征，很难保证较高的精准度。但在使用三维激光扫描技术后，即可对柱子各位置三维数据加以获取，在计算与分析的基础上就能够对法式特征形成系统了解。

1.2 利于残损变形测绘。众所周知，文物建筑都会经历多种自然灾害侵害，所以残损与变形的问题不可避免。借助三维激光扫描技术的数据信息能够将残损与变形情况反映出来，对变形残损位置加以确定。其中，九层神庙属于世界文化遗产，在我国援助修复此项目的时候，将三维激光扫描技术引入其中，使得扫描测绘的精确度明显提高[2]。特别是现场勘察测绘过程中，采集了建筑群数据信息，通过构建三维点云模型，将建筑残损和变形的情况切实反映出来，使得现场评估和设计方案的制定均获得了有价值的参考依据。

1.3 精确测绘精美艺术构件。

对于文物建筑而言，艺术价值十分重要。大部分的文物建筑，其雕刻均相对复杂且彩绘精美，若选用传统方式很难保证吃的精确性，但利用手持三维激光扫描方式，就能够在短时间内完成工作任务。仍以九层神庙为例，在神庙与附属建筑群中，很多木构件与门窗的雕饰都是组成建筑的重要部分，在雕刻方面十分精美且内容不同[3]。在对三维激光扫描技术应用的过程中，实现了扫描与成图的目标，科学化地记录了此艺术成就，为后期修缮工作的开展提供了必要帮助，且更好地传承了传统工艺。

1.4 弥补手工测量缺陷。

在传统的手工测绘工艺中，要将平面、剖面和立面的草图勾画出来，并测量草图中结构与构件的尺寸。而草图是反映建筑局部的一种形式，数据信息很难将建筑整体反映出来。加之传统手工工艺所测量的文物建筑构件，很难保证测量的精确性。但是三维激光扫描技术则不同，能够对以上问题加以解决。在对此技术运用的同时，可有效构建建筑三维点云整体模型，对任意位置点云切面进行截取，安排设计工作人员就可以整理并形成现状图，为制定设计方案奠定了坚实基础。

2 文物建筑勘察设计中三维激光扫描技术的应用局限表现

2.1 成本高。

三维激光扫描技术的设备价格高昂，且在后期处理数据方面，所使用的硬件设备也必须具备较高的专业性。为此，勘察设计企业的投入成本會明显增加，但文物建筑勘察设计费用不高，需在有限设计费用中支付测绘费用，若是普通文物建筑修缮的项目，此技术的应用成本必要超出设计费用范围，难以为设计企业所负担[4]。为此，文物建筑勘察设计工作对三维激光扫描技术的应用仍相对有限，仅在专项资金有所保障的重点工程项目或者课题项目中得到了运用。

2.2 对测绘环境提出较高要求。在用文物建筑通常都用于参观和展览，且在室内有诸多佛像或者是展览，遮挡明显。在现场使用激光脉冲难以保证穿透力，加之遮挡限制，会产生漏点而影响数据的完善性。与此同时，部分文物建筑的周边环境不理想，与附近建筑距离较近，难以使用三维扫描设备。以上客观条件均会对三维激光扫描技术的实际应用造成影响。

2.3 无法全面采集复杂文物建筑数据信息。如果文物建筑的结构复杂，尤其是存在交叉与重叠的情况，采用三维激光扫描只能够应用在可视部分，进而出现较多的漏点，难以将文物建筑结构的基本特征真实地反映出来[5]。尤其是古建筑，其斗栱结构就相对复杂，且构件间有重叠和交叉的情况，无法利用三维激光扫描技术对数据进行采集，所以仍需借助手工测绘方式补充。

2.4 点云模型难以生成线图。使用三维激光点云模型要借助特定处理软件才能够打开，并结合实际需求完成切片生成矢量正摄影像图。随后，选择CAD软件线描处理，业内的后期工作量较大，直接影响了工作效率。

结束语：综上所述，在文物保护行业中，三维激光扫描技术作为高新科技方式被引入其中，为文物建筑的勘察设计工作开展提供了必要帮助。但需要注意的是，此技术的应用仍存在一定局限性，需借助传统手工测绘方式补充。此技术的应用已经逐渐扩展至文物监测、修复和信息管理等其他的文物保护领域。伴随此技术的进一步完善与发展，其成本会随之降低，所以应用于文物保护行业的前景可观，需在实践过程中加大探索的力度，进而为文物保护事业的发展提供必要帮助，充分彰显三维激光扫描技术的价值与现实意义，全面优化文物建筑勘察设计工作。

参考文献

[1] 赵玲.三维激光扫描技术在文物建筑勘察设计中的应用探讨[J].低碳世界，2017（27）：173-174.

[2] 马宏毓，赵新.三维激光扫描技术及BIM技术在古建筑保护测绘中的应用[J].岩土工程技术，2019，33（4）：222-225.

[3] 刘宏光，王鑫森，高超.三维激光扫描技术在文物建筑建档保护工作中的应用探讨[J].测绘与空间地理信息，2017（6）：127-129.

[4] 孙文，刘赟，杨全兵.基于BIM技术及三维激光扫描技术的古建筑修复保护研究[J].中国建材科技，2019，28（3）：144-145.

[5] 张洪吉，罗勇，裴尼松， 等.基于三维激光扫描的古建筑文物三维数字化保护研究——以四川乐山文庙大成殿为例[J].测绘与空间地理信息，2016（7）：42-44.