三维扫描仪如何修复维护古建筑

古建筑延续了历史文脉, 是人类文明的载体，但由于各种天灾人祸无法保全，那么如果利用大火的人工智能去修复维护呢?三维扫描仪这个时候就派上了用场，精迪三维科技将为大家一一道来!
 

随着社会经济的发展 ,古建筑的价值逐渐受到人们的高度重视。对于古建筑, 必须采取积极的手段进行保护和利用 。保护和利用过程需要对古建筑进行维护 、整理或修复, 同时也需要保护或恢复历史街区的空间格局与尺度 。重大历史建筑在大规模修复前要求进行精确的测绘工作 , 以取得较完备的科学记录档案 ,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 。传统的古建筑测绘方法是以直尺和角尺 、垂球等工具直接量取建筑物及其构件的尺寸而获取的最终资料是图纸和一些文字记录。近景摄影测量用于古建筑测绘已有较长的历史 。近景摄影测量的两部分工作中 (摄影及影像处理和制图)采用的是光学方法和模拟制图工艺, 最终成果是以光学像片表示的影像资料和以纸质形式表示的图件资料 。其优点在于能精密量测不规则表面的实体并能立体再现建筑物 ,如测绘建筑物平面图 、截面图、立面图 、等值线图等。但此方法工序较繁杂,精度较低, 所获得的数据也不能直接满足古建筑三维重构的要求。从数字地球和数字城市等一系列概念的提出伊始 ,各种各样的三维数据获取工具和手段就不断涌现 ,推动着三维空间数据获取向着集成化 、实时化 、动态化 、数字化和智能化的方向发展 ,如何将现实世界的立体信息快速地转换为计算机可以处理的数据已经不再是人类的梦想。三维激光扫描技术 ,具有快速、精确、多方位的特点 , 为古建筑测绘提供了革命性的新途径。
 

三维激光影像扫描技术是 20世纪 90年代中期出现的新型三维测量技术 。它是集成了多种高新技术的新型空间信息数据获取的手段与工具 , 这一技术在国际上处于领先水平 , 而在国内尚处于起步阶段 。整个系统由地面三维激光扫描仪 、数码相机、后处理软件、电源以及附属设备构成,它采用非接触式高速激光测量方式, 获取地形或者复杂物体的几何图形数据和影像数据 。最终由后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型,以多种不同的格式输出,满足空间信息数据库的数据源和不同应用的需要 。“点云”是高速激光扫描测量中被测对象的采样点(离散点 )集合,它反映物体或地形表面的阵列式几何图像数据 。三维点云数据有良好的通用性 ,通过标准接口可以被各种相关处理软件系统使用。当各种实体点云数据采集完毕后 ,应用软件系统随即快速计算出目标的三维模型及线、面、体 、空间等各种制图数据 。采集的三维激光点云原始数据还可进行各种后处理工作, 如:测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示 、监测 、虚拟现实等。
 

在古建筑研究活动中 ,用户需要关于研究对象的完整基础性数据, 包括空间环境 、古建筑自身 、建筑细部等,研究工作主要针对这些数据展开 。古建筑保护工作最基础的一项任务是对保护对象进行完整的测绘, 并进行数据存档 , 以便日后研究或者复原 、重建。如被称作易北河上的佛罗伦萨的德国巴洛克古城德累斯顿 , 70%的历史建筑在二战中都被盟军的轰炸所摧毁, 但是德国人在战后又奇迹般地将古城重建,大部分重建工作都是仰赖他们精确的测绘存档资料完成的。三维激光扫描技术是一项通过高密度的扫描点 (点云)来表达和记录被测物体尺寸和形状的技术 ,点云是最原始的测量数据,被测物的三维几何信息都蕴涵在点云数据内部。如何利用点云,如何在点云的基础上通过软件来提取空间信息 ,决定了三维激光扫描技术在古建保护行业内的应用方式和成果形式 。从对点云的应用方式来看 ,可分为档案记录型应用、尺寸量测型应用 、三维可视化型应用和逆向重建应用。从最终的提交成果形式可分为二维图件形式 (各种平、立 、剖图, 等值线图)和三维图件形式 (三维高密度点云数据 、三维CAD模型、三角面片格网)。因此,利用三维激光扫描技术进行古建的保护 ,目前主要集中在档案记录型及其三维可视化 ,而进一步的应用 ,特别是将扫描结果用于逆向重建等对古建保护具有重大意义的应用相对较少。
 

针对古建保护的特殊性 ,研究人员希望能够精确重构从包涵空间场景到局部细节的建筑模型 ,并通过较强的数据分析能力 ,可以对梁架体系、斗拱的类型进行对比分析 、断代 。特别是古建筑修复工作需要周密计划、细心实施, 能在三维激光影像扫描获得的建筑模型上模拟整个修复过程将为古建的修复工作提供极大的方便。落架大修是古建筑最高档次的维修。按维修古建筑的规矩, 大修时要把建筑物所有构件进行编号 ,全部卸下来,修复清理后再按原貌重新组装, 这远比当初新建建筑时要繁杂得多。如果能够在软件系统中模拟实施这一落架过程, 可以使工程技术人员更直观了解工作过程优化修复方案,避免传统方法中由于信息收集不全面所导致的各种问题 。因此,首先应该构建古建筑模型 ,该模型的编号 、材质、年代等信息能够实时显示。其次, 进行古建修复的实时模拟 。
 

但是很多处理软件没有统一化，各个厂家都有自带软件，互不兼容，而精迪三维扫描仪具有软件兼容的优势，正好克服这一弊端，我们一起期待三维激光扫描仪的发展趋势越来越好!