古建筑三维数字化测绘

  古建筑是历史文脉的延续，也是人类文明的载体。随着社会的不断进步与发展，古建筑的价值逐渐被挖掘出来。对于古建筑，我们必须采取积极的手段进行保护和利用。在人工智能和大数据迅速发展的环境下,三维激光扫描、多视角近景摄影测量技术、倾斜摄影测量技术作为快速,高效的数据获取手段，已被广泛应用于多种行业。

   古建筑自峻工之日起就开始承受不同程度的腐蚀和破坏。自然环境中长期的风霜雨雪、雷击冰雹，会不断腐蚀和氧化建筑及其构件的表面；地震、洪水、泥石流等自然灾害会严重损坏建筑结构。历史长河中的众多战争、火灾、人口迁徙、城镇化进程、过度开发等等人为因素也造成了诸多文物古迹的灭失。根据全国第三次文物普查的有关数据表明，不可移动文物在几十年间已经消失了四万四千多处，均值每年至少灭失2000余处。

   在古建筑、古民居、古村落不断消失的当下，对建筑布局、建筑形制、结构体系和构件尺寸的全面测绘是保护和传承建筑技术、工艺和价值的最基本、最有效的手段和方法。测绘可以获得古建筑的具体数据和相关信息，也是文物保护工作的最基本阶段。

古建筑测绘的现况

  我国古建筑测绘的方法部分还停滞在比较传统的手工测绘阶段，此类测绘依靠测绘人员具有一定程度的建筑学综合素养，熟悉测绘对象的有关方式历史、构造、特点及其结构知识；同时接触式的手工测绘可能对历史建筑导致不可逆转损害。因此，大大降低了古建筑测绘的效率。

  目前，国内外应用于古建筑测绘的先进仪器有：全站仪、三维激光扫描仪等高精度硬件配置，这些设备利用激光反馈的特点直接获得空间及物体信息，精度高且不需要触碰文物古迹，但缺点是造价昂贵，便携性差，后期制作繁琐，处理后的点云数据缺乏古建筑必要的纹理特征。

传统测绘与现代测绘优缺点对比

传统测绘

优势：无设备投入要求

缺陷：精度低、效率低、人力、物力成本高，容易对文物造成破坏

现代测绘

优势：高精度，高效率，低成本，测绘成果包括纹理特征，不接触文物本身

缺陷：设备造价较高，后期制作繁琐

  无人机倾斜摄影测量技术能够高效、准确、无接触地获取大遗址以及古建筑群及附属建筑物的影像数据，并通过计算机视觉技术对古建筑群进行三维重建，可以实现对古建筑群的数字化及信息化，为文物的管理保护工作提供崭新的思路和方向。

  其次，古建筑三维激光扫描测绘是对历史建筑现状记录、保存的方法之一。三维激光扫描技术的诞生，让数据探索和运用得到了飞跃式的发展。和传统测绘方式相比，三维激光扫描技术获取的数据更加精确。利用三维激光扫描设备获取数据，再进行精确的分析和处理，能够制定出科学合理的修缮方案。

  三维激光扫描设备便携轻捷，操作简单。通过三维激光扫描技术对历史建筑进行测绘，一般可分为两步进行。首先是外业数据采集，工作人员通过对扫描点的选定和确认架设仪器，对历史建筑进行三维立体扫描，再由内业人员对获取到的三维点云数据进行校正、除冗、拼接和建模等。

  传统的古建筑测绘方法获得的是“图样”，而近景摄影测量的成果是测绘建筑物平面图、截面图、立面图等，这两种测绘方式获得的都是反映建筑物信息的二维平面图纸。而古建筑三维激光扫描测绘获得的数据则是建筑物的三维空间模型，模型中涵盖了建筑所有结构、细节和材质等多种信息。相比于传统测绘方法，三维激光扫描技术获取数据的速度更快，持续性获取能力更强。传统测绘方式在很长时间内都不能获取完整的古建筑信息，通过三维激光扫描技术几小时便可完成，大幅节省了时间和人力，提高了工作效率。

  除此之外，三维激光扫描技术还拥有极强的环境适应能力。不论是平地、山坡，还是高原、河流或者更复杂的地形环境都可以进行测量。同时，三维激光扫描设备是通过发射激光束来获取准确的三维坐标，对辅助光源没有依赖性，可以实现全天候作业。

  针对于多视角近景摄影测量技术是利用双目立体视觉的原理，对成“像对”的照片重叠部分进行计算，解析出点云后构建曲面模型，并实现图像和模型的无缝高精度映射，最终生成真彩色3D模型。多图像摄影测量建模技术为我们提供了获得照片真实感的一种最自然的方式，通过数码成像技术获得物体/场景的二维图像，获取数据方式简单便捷，自动化程度高，操作简单便捷，技术成本较低，点云数据量小，易于处理分析，适合批量自动化制作。同时模型纹理贴合精准，几何形体强，真实度高。

基于影像的实景三维建模技术古建筑测绘

  和传统测绘做法相比，基于图像采集的实景三维建模技术技术的优势在于：不接触目标本身，测绘设备造价低，后期制作简单且包括古建筑不同位置的有关纹路信息，精度可以满足建筑测绘等等特点。实景三维建模技术的基本原理是通过拍摄多张连续的空中、路面数码图像，结合空间坐标信息进行计算机空三处理和建模，最终形成可视化或可编辑的三维实景模型。

  经过实景三维建模技术进行三维重建的古建筑模型也为测绘行业带来了极大的助力，相较于激光扫描仪和全站仪等硬件配置，通过倾斜摄影测量技术和无人机设备的实景三维建模技术大大降低了测绘所需的外业成本。

  对于古建筑而言，实景三维建模技术基于建模引擎算法，实现迅速、自动化、全方面的实景三维精细建模，选用智能化低空无人机倾斜摄影测量传感器，进行高分辨率的倾斜影像获得与高精度实景三维模型重建，其精度达到厘米级，满足古建筑数字化储存和检测的全部需求。

很多传统的古镇、古城等建筑因其规模庞大，建筑主体纹路繁杂，楼宇植被遮挡等原因造成测绘数据无法精确反馈。实景三维建模技术利用国际领先的无人机倾斜摄影测量技术，把它全面细致的展现了出来。

  实景三维建模技术云计算平台几乎无限的内存空间和强大算率，大大降低了实景三维建模技术三维重建的难度与时间，以及人工数据处理的成本。基于智能化图像处理能力，影像数据的处理方式和效率也获得了极大的提高，也让我们能通过三维模型的方式去了解古建筑的历史文化以及底蕴。

  在实景三维建模技术和现代化科技飞速发展的今天，古建筑测绘作为文化遗产保护的前提势必会朝着更加便捷、更为便宜、更为精确的方向前行，势必会影响文化遗产保护更为专业化、规范化。  将三维激光扫描技术、摄影测量技术等新型数字化技术运用于古建筑测绘工作中，零接触式的测量手段不会对传统古建筑造成不必要的损伤，也体现了古建筑保护的思想，让建筑物在不改变原状的情况下长期存在。北京华创同行文物数字化团队，在专业设备的操作、针对文物类型可以提供多种类型的数字化采集方式，并且在数据处理以及后期模型的建立有着多年的实践经验。

    通过三维数字化技术进行古建筑测量、建档、修复等数字化测绘工作，能够准确反映历史建筑物的现状，同时确保测绘数据的真实性和完整性，为我国历史建筑的保护和修缮提供了可靠的技术支持。