[摘要]古建筑測(cè)繪是保護(hù)和傳承歷史文化遺產(chǎn)的重要工作之一。針對(duì)古建筑測(cè)繪中單獨(dú)采用三維激光掃描技術(shù)或者無(wú)人機(jī)傾斜攝影[關(guān)鍵詞]古建筑；三維激光掃描；傾斜攝影測(cè)量；點(diǎn)云融合發(fā)歸屬感和增強(qiáng)地方文化魅力的重要作用[1-2],有較高的歷史、位置較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜而難以被測(cè)量，容易漏測(cè)和出現(xiàn)錯(cuò)誤[3]。因前古建筑保護(hù)與管理的需求[4]。三維激光掃描技術(shù)和無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是在全球定位系數(shù)據(jù)，還不會(huì)對(duì)古建筑造成損壞，如李承偉等[5]利用三維激光掃描對(duì)安國(guó)寺大雄殿進(jìn)行了三維數(shù)字化掃描；崔冬香[6]探究了三維游富強(qiáng)等[7]對(duì)朱氏宗祠進(jìn)行測(cè)繪試驗(yàn)，驗(yàn)證了無(wú)人機(jī)傾斜攝影應(yīng)用于古建筑測(cè)繪的可行性和可操作性；楊斌等[8]通過(guò)傾斜攝影測(cè)種全新的手段，將其應(yīng)用于古建筑測(cè)繪具有非常大的優(yōu)勢(shì)[9-10]。本次研究通過(guò)地面三維激光掃描技術(shù)和無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技1概述1.1三維激光掃描技術(shù)基本原理和特點(diǎn)三維激光掃描技術(shù)是一種通過(guò)激光束掃描物體表面并測(cè)量其幾物體的高精度三維模型[12];最后，三維激光掃描技術(shù)適用于各種和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域[13]。1.2無(wú)人機(jī)傾斜攝影基本原理和特點(diǎn)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是利用無(wú)人機(jī)搭載傾斜攝影設(shè)備對(duì)地1.3研究方法本次研究聯(lián)合三維激光掃描與傾斜攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)獲取古建筑且所采集到的古建筑檐口及檐口上方數(shù)據(jù)質(zhì)現(xiàn)象[14-16]。三維掃描和傾斜攝影所生成的點(diǎn)云模型分別具備對(duì)2古建筑測(cè)繪方法2.1數(shù)據(jù)獲取2.1.1古建筑點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取1)布設(shè)掃描站。為了確保古建筑點(diǎn)云數(shù)據(jù)的完整性和精確度達(dá)到要求，在設(shè)置測(cè)站時(shí)需要考慮測(cè)站的通視情況和重疊度[17]。通無(wú)遮擋的位置。其中，建筑內(nèi)部有15個(gè)測(cè)站，外部有10個(gè)測(cè)站。古率不低于30%。維掃描儀進(jìn)行外業(yè)掃描，精度設(shè)置為3mm,每站掃描點(diǎn)數(shù)約2.1億個(gè)，每站掃描時(shí)長(zhǎng)約5min。2.1.2古建筑傾斜影像數(shù)據(jù)獲取1)前期調(diào)查。為了確保能夠順利地采集數(shù)據(jù)，完成航拍任務(wù)，2)布設(shè)像控點(diǎn)。在生成傾斜影像的過(guò)程中，布設(shè)像控點(diǎn)是極其則，對(duì)像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)的平面坐標(biāo)及高程數(shù)據(jù)均采用“GPS-實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)(realtimekinematic,RTK)”方法測(cè)量。共計(jì)測(cè)得7個(gè)像控點(diǎn)坐標(biāo)。3)外業(yè)航飛。在完成相關(guān)前期調(diào)查和準(zhǔn)備工作后，選取晴朗無(wú)照規(guī)劃設(shè)計(jì)的線路進(jìn)行拍攝，拍攝的成果將線高度設(shè)計(jì)為50m,航向重疊度為80%,旁向重疊度為80%。2.2數(shù)據(jù)處理到2個(gè)不同的三維點(diǎn)云。然后將2種不同的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)融合，獲取完整的天度公祠三維點(diǎn)云模型[18]。2.2.1傾斜影像數(shù)據(jù)處理多視影像匹配、數(shù)字表面模型(digital真正射校正和三維建模等關(guān)鍵環(huán)節(jié)[19]?；诖蠼菆D傾斜影像自2.2.2點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理2)點(diǎn)云去噪。由于外部環(huán)境因素影響，如在對(duì)古建筑進(jìn)行掃描除[21]。去噪時(shí)，先采用分類(lèi)工具對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)處理，將點(diǎn)3)點(diǎn)云重采樣。點(diǎn)云數(shù)據(jù)重采樣是為了降低數(shù)據(jù)的冗余度，以提高數(shù)字三維模型重建的效率[22]。測(cè)站之間的重疊區(qū)域不可避免不同架構(gòu)之間點(diǎn)云密度不一致。因此，有必要在不損害數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的前提下，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行重新采樣[23-24]。本次研究根據(jù)建筑物本身和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的完整情況，選用曲面重采樣模式對(duì)古建筑進(jìn)行重采樣。經(jīng)重采樣后生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，既保留了原有建筑物的紋理結(jié)構(gòu)，又降低了數(shù)據(jù)的冗余度。2.3數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)融合的目的在于集成這些數(shù)據(jù)，創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)特的三維點(diǎn)云模型。首先，分別對(duì)兩種點(diǎn)云模型進(jìn)行裁剪，保留空三點(diǎn)云的屋頂部分以及激光點(diǎn)云模型的外立面、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以減少數(shù)據(jù)冗余；其次，使用公共點(diǎn)法將裁剪過(guò)后的空三點(diǎn)云數(shù)據(jù)與激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行位置糾正；最后，使用特征點(diǎn)匹配算法將兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到滿足要求的古建筑完整空間數(shù)據(jù)模型。2.4專(zhuān)題圖制作2.4.1正射點(diǎn)云制作根據(jù)古建筑的三維模型，先確定基準(zhǔn)面，并在該模型上執(zhí)行切片處理，以提取各專(zhuān)題面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)[25]。隨后對(duì)這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行投影和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，獲得各專(zhuān)題面的正投影點(diǎn)云數(shù)據(jù)。1)建筑平面圖。建筑平面圖是指通過(guò)設(shè)想使用一水平面，在特定的高度位置(通常在窗臺(tái)高度以上、門(mén)洞高度以下)將建筑物進(jìn)行剖切，移除上部分，然后對(duì)剩余部分進(jìn)行水平投影，生成其平面圖。2)建筑剖面圖。通過(guò)一個(gè)垂直于平面圖的剖切面，將整個(gè)建筑物剖開(kāi)，對(duì)切割后的部分建筑形體進(jìn)行正投影繪制，即可得到剖面圖。3)建筑立面圖。對(duì)建筑物的外觀所做的正投影圖稱為建筑立面圖，立面主要表示垂直方向的尺寸關(guān)系和門(mén)窗的尺度。任何與投影方向不垂直的面都會(huì)有縮比，所有與投影方向垂直的面均為其實(shí)際形狀。4)通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將每個(gè)平面、剖面、立面都轉(zhuǎn)換為正投影點(diǎn)從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，我們可以看到，中國(guó)是以制造業(yè)為主，勞動(dòng)力市場(chǎng)上多是體力勞動(dòng)者，這部分人依靠他們的體力勞動(dòng)取得收入，但是人體在晚年時(shí)期身體機(jī)能會(huì)大大下降，如果推遲退休年齡會(huì)給這些人帶來(lái)身體上的傷害。5)保存和輸出每個(gè)正投影點(diǎn)云數(shù)據(jù)，使其成為獨(dú)立的點(diǎn)云切片數(shù)據(jù)。2.4.2繪制工程線畫(huà)圖首先，使用天正建筑工程繪圖軟件加載天度公祠各類(lèi)立面和平面的點(diǎn)云切片，由于模型數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確的三維空間坐標(biāo)值，可以利用點(diǎn)測(cè)量古建筑主要構(gòu)件的尺寸，如長(zhǎng)寬高，并進(jìn)行精確注釋?zhuān)蛔詈?，根?jù)不同建筑結(jié)構(gòu)和材料的關(guān)系，填充相應(yīng)的材質(zhì)，加入圖例等說(shuō)明文字，以完成古建筑工程線圖的制作。這樣繪制和保存的古建筑建檔工程線畫(huà)圖，將為古建筑的修繕、規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供更可靠、精確的空間坐標(biāo)信息[26]。3實(shí)例分析3.1試驗(yàn)區(qū)概況3.2軟硬件概況處理并構(gòu)建三維點(diǎn)云模型，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(computeraideddesign,CAD)軟件繪制公祠平面圖、立面圖、剖面圖等相關(guān)圖件并3.3結(jié)果與分析3.3.1掃描點(diǎn)數(shù)據(jù)處理對(duì)空中三角測(cè)量生成的密集點(diǎn)云和經(jīng)過(guò)預(yù)處理的三維激光掃描維點(diǎn)云模型，如圖1所示。圖1天度公祠三維點(diǎn)云模型成果3.3.2掃描點(diǎn)精度分析為驗(yàn)證本次三維激光掃描成果的質(zhì)量，從天度公祠上選取了10中的坐標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示，10個(gè)特征點(diǎn)的平面位置最大誤差為0.152m,高程最大誤差為0.142m,符合《城市三維建模技術(shù)規(guī)范》(CJJ/GJ157—2010)對(duì)精細(xì)模型平面尺寸和高程精度不低于0.2m的要求。具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示，△X表示X軸偏移量，△Y程誤差。表1三維模型特征點(diǎn)精度檢查表點(diǎn)號(hào)1234567893.3.3幾何精度評(píng)定果。選擇了天度公祠的三維模型中的20條邊進(jìn)行精度驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，最大誤差為6mm,相對(duì)中誤差為3.96mm,符合古建筑單體建筑測(cè)繪細(xì)部尺寸第一等級(jí)誤差要求(小于10mm)。綜上所述，通過(guò)對(duì)足二維線條圖繪制和建模的要求。詳見(jiàn)表2。表2天度公祠幾何精度檢查表序號(hào)長(zhǎng)度/模型長(zhǎng)度/mm誤差/序號(hào)長(zhǎng)度/長(zhǎng)度/誤差/162344355674839323.3.4專(zhuān)題圖度公祠平面圖見(jiàn)圖2,立面圖見(jiàn)圖3,剖面圖見(jiàn)圖4。圖2～圖3中，阿拉伯?dāng)?shù)字序號(hào)表示定位軸線的橫向編號(hào)，從左至右順序編寫(xiě)；圖2、圖4中大寫(xiě)英文字母表示定位軸線的豎向編號(hào)，從下至上順序編寫(xiě)。圖3～圖4中，標(biāo)高數(shù)值單位為m,其他數(shù)值單位為mm。①-種合房泥凝土泥凝土泥凝土①一C①一C泥凝土房房泥凝土拓④圖2天度公祠平面圖掛牌抹灰室外地萍標(biāo)高)-0.107(垂脊標(biāo)高)4.783百色膩?zhàn)訄D3天度公祠立面圖(垂脊標(biāo)高)4.783紅色膩?zhàn)影咨佔(zhàn)?/p>