测绘学论文3000字

XXX大学开采沉陷学论文

论现代测量技术在古建筑测绘中的应用

XXX

（XXX大学，XXX班）

摘要：古建筑精细测绘是建筑遗产保护的基础性工作，可以为古建筑保护提供

重要资料。本文讨论了在现代测量技术支持下的高效、安全的新型古建筑测绘方法。其中分别对全站仪测量技术、摄影测量技术、三维激光扫描技术基本原理进行了描述并且进行了对其各自的优缺点分析。

关键词：古建筑测绘；全站仪测量；摄影测量；三维激光扫描

0 引言

我国的古代建筑使用木材作为主要建筑材料，称大木结构。不管这些以木质结构为主的古建筑当年建筑得如何坚固、精美，却无法抗拒历史风雨的侵蚀。所以古建筑物作为重要文化遗产，对其保护、修缮十分重要。古建筑测绘是通过测量建筑物的形状、大小和空间位置，并在此基础上绘制相应的平、立、剖面图纸。它可以为古建筑规划保护和修复提供第一手资料，同时也是研究古建筑史和建筑理论的重要资料。

常规的文物建筑测绘主要依赖于沿用了几千年的现场人工方法。这种人工测量手段不仅外业工作量巨大且需耗费很大的财力和物力，一旦局部尺寸漏测，则需要返回现场进行补测。但是随着测绘学科的不断发展的同时，测绘新技术可以为古建筑精细测绘提供了各种各样的新方法和手段，推动古建筑空间数据的获取向着集成化、实时化、动态化、数字化和智能化的方向发展。

当前在古建筑测绘中应用比较广泛的测量技术主要有全站仪测量、近景摄影测量技术以及三维激光扫描技术。但是这三种方法并不是完美的，其中全站仪测量效率低，对复杂、非规则的古建筑测绘时间长。摄影测量存在影像畸变且有死角，且不容易将不同地点拍摄影像高效、高精度拼接起来。三维激光扫描虽然可同时获取空间三维点云和彩色图像，但由于遮挡关系，需要从不同角度多次扫描多站数据进行拼接融合以及大数据量点云测图与自动建模处理。本文将讨论该三种技术的优缺点及其各自的应用领域。

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1全站仪测量

1.1全站仪原理

全站仪是一种集光、机、电及精密技术于一体的先进测量仪器，它同时具备了光学经纬仪和电子测距仪的相关功能。它的主要工作原理是通过两个或多个已知点的坐标，在仪器内部输入预先设定的三维坐标系，然后通过不同的测站，测得不同的点在该坐标系内的坐标（X，Y，Z），然后存储在仪器内[1]。可以通过导入相关软件获得一个统一坐标系下的点的分布情况图，然后根据需要进行加工处理得到所需图像[图1]。

图1

1.2全站仪测量的优缺点

相对于常规测量手段来说，全站仪的测量精度可以达到毫米，并且其采用非接触式主动测量，避免了手工测量对古建筑可能的伤害。而且全站仪测得的数据比较直观，处理时可以方便的画出建筑物的轮廓外形。但是由于全站仪采用的是通过测量坐标点连接成线的方式进行测量，对弧形的不规则物体测量时需要通过多次测量大量的点才能完成，精确性和效率将大打折扣。故其在复杂的不规则古建筑及内部测量时有较大的局限性。

2 摄影测量技术

2.1摄影测量技术原理

摄影测量是依靠立体视觉的相关原理，对建筑物体进行多方位的照相，进而根据相关的数学原理和数学关系，测算出建筑物的相关特征以及空间坐标[2]。在测量中可以通过对古建筑的照片进行相应的处理，从而获取一些复杂的构建模型，同时再现这些构建的的空间信息和相应的艺术造型。

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2.2摄影测量技术在古建筑中的应用领域

摄影测量在古建筑测绘及其保护和维修等方面都具有重要的意义和广泛的应用。该技术可以为古建筑建立相应的三维模型和空间架构，这些架构在影楼的管理建设中有着较大的作用，为整个建筑的维护提供了可靠的基础。此外，摄影测量还可以通过老照片进行已经消失的古建筑的测算。

2.3摄影测量的优缺点

摄影测量优点是通过摄影来研究被摄物体，属于非接触性测量手段，不伤及被测物体，不干扰被测物体的自然状态，可在恶劣条件下作业；它基于严谨的理论和现代的软硬件，是高精度与高可靠性的测量手段，可提供1 ‰～ 1%的精度，有明确的精度指标[2]。而且相对于常规测量和全站仪测量来说，摄影测量可以较为方便的做出古建筑的高精度三维模型。

而摄影测量的缺点是不能直接获得三维模型，而需要通过影像的匹配和计算，在某些近景像对上恢复立体较为困难或手工工作量大；技术含量较高，需要专业技术人员；硬件设备昂贵，投入大；影像获取过程受到光源的影响；需要在被测物体上布设控制点标志并进行控制测量，对古建筑仍会有一定程度的破坏；因后续处理的需要，摄影方式较死板，无法灵活获取建筑物的细部，尤其是室内部分和屋顶的结构部分；存在影像畸变且有死角，无法大规模的将在不同地点拍摄影像高效、高精度拼接。

3 三维激光扫描技术

3.1三维激光扫描技术的原理

三维激光扫描系统仪器工作时，由激光发射器发射激光脉冲，在由接受器接收物体表面的反射信号，利用时间计数器计算出发射和接收激光的时间差，在利用计算机乘以光速获得距离信息。在测量距离的基础上，通过仪器本身测量发出光束的水平方位角和垂直方位角，就可以通过几何方法计算出被测物体到仪器的距离和相对高度[3]。三维激光扫描仪通过扫描到的数据记录了有限体表面上点的相对的空间坐标，然后通过内置或者外接的同轴相机，可以将颜色信息保留到这些数据中，这些数据称为“点云”。通过多个测站的多次扫描，然后将扫描得到的信息导入电脑，再对所获得的点云数据进行整理，最后通过室内电脑处理，形成比较完整的建筑物点云模型[图2]。

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图2

3.2三维激光扫描技术的优缺点

激光三维扫描系统在获取空间信息方面提供了一种全新的技术手段，使传统的单点采集数据变为连续自动获取数据，从而提高了测量的效率。在快速获取三维数据并建立三维立体模型方面有着无可比拟的优越性，对古建筑测绘成果的数字化、最终建立古建保护管理系统，提供高效的管理、查询与分析功能。相比于传统测量而言，三维激光扫描在测量的速效、三维立体建模、模型化精度以及数据处理方面，有着较大的优越性。点云模型可以被方便的以各种形式在电脑中观察。由于构成三维模型的点都有各自独立的三维坐标信息，在电脑中，可以随意测出所需要点之间的距离，并且还可以通过水平剖切产生传统意义上的任意水平剖切面[图3]。

图3

三维激光扫描的缺点是由于遮挡关系，在某一扫描站上不可能获得被扫目标所有三维信息，需要从不同角度进行多次扫描，然后对多站数据进行拼接融合以

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及精度控制；还需要大数据量点云测图与自动建模处理，这些工作都需要专业的技术人员使用专业设备进行操作。此外，三维激光扫描仪仪器本身价格昂贵。

4结论

以上各种单一测绘方法各自有其优势，但也有缺点，无法满足古建筑物精细、全面和高精度测绘需求。所以需要将各种测绘方法有效集成，通过多种测量手段数据融合处理解决单一测绘手段在某些方面的不足，并且根据具体的对古建筑的测量需求，综合考虑各方面因素如精度、效率、成本等来选用不同的测量技术和方法。

随着信息化技术在考古学及文物保护领域中应用的深人，文物数字化问题已成为开展各项工作的基础。本文提出的多种测量手段加以结合可以有效、全面获取建筑三维空间数据，速度快且精度高满足古建筑三维重建要求。古建筑的精细三维数字模型记录了古建筑真实三维信息和纹理信息，为古建筑修缮和恢复提供数据支持；同时三维数字化古建筑模型有利于让更多的人分享人类古老文明，对于实现不同地区文物资源共享、保护珍贵的文物资源、传播古老的文明文化、展示悠久的历史文化资源具有极其重要的现实意义。

参考文献：

[1]曹勇.全站仪和三维激光扫描仪在古建筑测绘中的应用及比较[J].广东建材，2011，(5):10-12.

[2]张瑞娟，牛茂靖，秦宁.摄影测量在古建筑的应用[J].建筑科学，2011，(10):74. [3]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，(10):70.

[4]胡庆武，王少华，刘建明，陈智勇，田照清.多测量手段集成古建筑物精细测绘方法[J].文物保护与考古科学，2013，(5):40-42.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0g1t.html