激光扫描、BIM和3D打印多融合技术 筑力城市历史文化印记保留

激光扫描、BIM和3D打印多融合技术 筑力城市历史文化印记保留

　　古建筑新设计,古建筑地砖设计,古建设计哪家好历史建筑承载着一代代人的文化记忆，是历史文化保护的重要组成成分。为积极响应住房和城乡建设部印发的《关于进一步加强历史文化街区和历史建筑保护工作的通知》（以下简称《通知》）和浙江省建设厅《关于开展历史建筑测绘建档专项行动和规范历史建筑测绘建档成果要求的通知》，宝略科技抓紧组织实施开展历史建筑测绘、建档专项行动，形成了一套全方位、多角度、深层次的技术实施流程，建立了一套完善且合理的古建测绘数字化路径。

　　恢复古建历史感觉，保护历史街区，还原古建原貌，重塑古建的历史价值。开展一套成熟化、流程化的技术路线对于古建测绘建档项目有着不可或缺的作用。项目中公司积极采用新技术测绘，包括航空摄影测量、激光扫描技术、近景摄影测量等多种技术，助力古建测绘建档。

　　在完成历史建筑测绘标准的基础上，运用高精度的三维激光扫描、倾斜摄影、全景影像采集和无人机航拍等技术，形成深入其境的实景数据和高精度的点云资料。

　　基于点云切片绘制相应的古建平、立、剖图纸，同时运用BIM技术进行古建BIM三维建模，历史建筑的结构、细节和空间分布都将一览无余。

　　为更好地管理历史建筑资料，公司积极打造古建信息化管理平台，实现数字资料分类管理。在成果录入数据库的同时，建立一个面向公众的实时查询、浏览平台的公众开放平台，为古建保护起到宣传作用。

　　外业数据采集包含：三维激光扫描技术、无人机倾斜摄影测量技术和全景摄影技术三项内容，三项技术的融合也是外业测量数据的重点。利用特征点匹配算法来实现多源数据精确融合，达到取长补短、减少测绘误差，从而实现古建筑室内外完整三维模型的构建。

　　依托三维激光扫描技术进行的历史建筑数字化测绘工作，可以全面准确地反映历史建筑物的当前情况，测距精度可达到2mm，可确保测绘数据的精准性和完整性。可将建筑物的比例、结构精准地反馈出来，为历史建筑的保护和修缮提供了有力的技术支持。

　　无人机倾斜摄影测量技术能够弥补三维激光扫描技术的扫描盲区（建筑屋顶），同时实现真实地物全方位立体化建模。采用大疆 Phantom 4 RTK无人机进行免像控古建筑倾斜摄影数据获取，飞行器搭载1英寸CMOS，有效像素2000万，在定位模式中的航行速度50km/h；在RTK导航定位模块，提供实时厘米级定位数据，提升图像元数据精度。

　　采用全景相机对古建筑的全景进行实地拍摄，从全方位角度上展现出真实的古建筑漫游场景。采用该摄影技术时，通常会在古建筑拍摄场景内选择多个站点，在每个站点上都架设照相机，通过对水平位置的调整，对古建筑各个方向进行拍摄。对于全景照片不能摄取到的细节，可以用手持相机进行重点拍摄。

　　根据外业扫描拼合的完整的激光点云数据，内业操作中先对点云去噪及分割。随后对点云进行剖切，可直观地生成建筑的平面、立面、剖面等点云切片。点云切片是后期绘制历史建筑平立剖绘制的关键，切片的好坏直接影响了后期绘图的效率。

　　非接触测量方法获得庞大的数据往往带有杂点和噪声点，直接影响到后期古建的曲线和曲面构建。因此在构建模型前需要对点云数据进行一些必要的处理。

　　根据保护图则确认保护建筑范围，将无效、冗余的杂点与噪点进行点云分割并剔除，根据点云切片要求对去噪后的原始点云，进行复制、分割与合并，为进行下一步点云切片做好准备。

　　点云切片（*.tif格式）是建筑平立剖绘制的最主要参考，一般重点保护建筑需要出具各层顶视平面图、各层仰视平面图、房屋立面正射影像、剖面图若干张。（如：主房正中间垂直于屋脊方向剖面；厢房垂直于厢房屋脊或平行于住房屋脊切剖面；具体剖面数量根据院子和梁架复杂程度增加剖面数量）

　　历史建筑测绘建档离不开测绘图纸的绘制，测绘图纸成果应满足全面、准确、规范、实用的要求，服务于历史建筑改造、修缮、重建、科学研究等环节。主要成果包括总平面现状测绘图、平面现状测绘图、立面现状测绘图、剖面现状测绘图、典型构件大样图等。

　　绘制历史建筑平立剖图时，需要点云切片、三维点云数据、倾斜模型、现场照片等原始资料。

　　CAD制图的主要参照是切片，分为高程和真色彩两种色彩模式。一般先参照高程切面绘制建筑整体格局、门窗构件。再参照真色彩切面补充平面纹理或接缝。同时根据三维点云模型，用于粗略观察建筑内部的空间关系。这样建筑的布局形式和细部构造能更加直观地反映，方便绘图人员判断。

　　将古建筑测绘的信息包含于三维BIM模型中，比二维图形包含更丰富的信息，更接近人们的日常生活空间，能够精确、形象、丰富地记录建筑物的外形外观、建筑风格、内部结构等。

　　选择一款简单快速的渲染软件，能够实现实时观察场景效果。对于历史建筑，添加树木、人物、光影后。在古建浏览的过程中，也实现了身临其境的感觉。

　　3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术是将三维模型用3d打印机打印出一个与三维模型相同的实物，对古建筑的保护与修缮将起到重大的模拟作用。

　　整合历史建筑文字简介、现状照片、测绘图纸、点云数据等二维、三维数据成果，建设面向公众的实时查询、浏览平台，展示历史建筑的历史价值和文化魅力，提升公众对历史建筑保护的关注和参与。实现历史建筑地图定位，可实时浏览历史建筑的编号、名称、时代、年代、现状及历史价值介绍等基本文字简介，并可浏览历史建筑的现状照片、点云模型、测绘图纸等测绘成果。

　　宝略科技目前正在全省各市区进行历史建筑测绘存档工作，来为古建保护添砖加瓦。只有把古建筑保护好、修复好，让它们以其原有的面貌长久地保存下去，才能发挥“实物的史书”、“历史的年鉴”、“文化的载体”等的作用。保护古建筑，让古建筑流芳千古，古为今用，为后人服务，这是我们每一个人应负的社会责任和神圣天职。