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摘要：古建筑的保护、修复是传承古代文明的重要方式，三维激光扫描技术的快速发展为古建筑测绘提供新的手段，本文分析了三维激光扫描技术在古建筑研究与保护中的特点，并针对其应用前景做了进一步展望。
关键词：三维激光扫描技术；古建筑测绘；BIM
1三维激光扫描技术概述
三维激光扫描技术作为一种高精度的全自动立体扫描技术，实现了对传统测绘技术的新“革命”。它是通过激光扫描的测量方法，能够快速的获取对象的表面几何信息，具有非接触性、效率高、操作简便以及速度快等优点，目前已经广泛应用于工程测量、工业生产以及其他方面。
三维激光扫描系统原理如图1所示，在以O点位原点的坐标系统（即扫描仪内置坐标系统）中，P为目标对象上任一待测点，O发射激光光束至P，其距离值为S，同时，可得到激光束方向（）P与扫描仪坐标系统中x轴的夹角值αfalse以及与z轴的夹角值θ，则可依据式（1）可计算出P点的空间三维坐标值（XP，YP
2在古建筑保护研究中的应用分析
根据古建筑物本身的特点，传统测绘方法的难点在于如何获取细部数据，尤其是对于形状不规整、结构复杂的对象，在测量时会造成数据缺失以及精度不满足要求。相较于传统的古建筑保护工作，三维激光扫描技术不仅可以弥补细部数据获取难度大的缺点，同时还可以实现三维建模，改变了仅靠表面特征及立体想象的工作思路，研究者能够以更加直观、全新的视野去研究和剖析古建筑，从而发掘出新的线索和价值，而且避免了传统测绘方法可能对古建筑产生的破坏，对于古建筑保护工作是一项新的技术革命。
对于一些疑难问题，诸如古建筑中的碑刻、雕刻（石雕、砖雕、木雕、竹雕）、文字、彩画等，由于环境影响和人为因素可能会产生剥落、风化、毁损、残缺，不容易辨认，不容易保护，特别是碑刻、文字，是记载建筑历史的重要文献依据，是古建筑保护的核心内容之一，传统方法一般很难准确研究分析，而三维激光扫描技术通过高精度的点云扫描，可以获取收集高精度、高清晰的数据，同时通过提取古建筑纹理，保证了其真实性和历史感，从而在无接触情况下得到其最真实的资料，对研究人员提供了完整、可靠的依据，不再是傳统方法中的凭空想象，因此大大提高了古建筑保护的质量和效率。
三维激光扫描技术对于古建筑测绘是一次非常重要的革命，对于古建筑的保护、修复工作提供了新的思路和方法，但在实际研究应用中，对于古建筑测绘，三维激光扫描技术还存在以下问题需要解决：
1、遮挡增大测量难度，增加工作量。三维激光扫描技术外业作业时所面临的最大问题就是遮挡，并且随着角度逐渐放大，而且为提高扫描的清晰度，扫描仪距古建筑较近，这样也会使得遮挡趋于较大，要保证扫描的完整性，需不断迁移换站，尤其是在扫描建筑物内部结构时，这个问题会更加突出。如何提高测量效率，减少数据采集时间是古建筑外业测量研究的重点。
2、数据量大，处理难度较大。由于三维激光扫描技术得到海量点云数据，尤其是古建筑，其分辨率会更高一些，比如一个五开问的房间，其全面扫描数据量可达到几十兆，这是传统方法所无法想象的，所以外业测量的结果会很冗杂，在处理这些数据，对硬件和软件都有很高的要求。
3.扫描仪的扫描角限制以及细部扫描的难度较大等，扫描仪处于水平姿态时，完成扫描后会有扫描死角，这样对于建筑中的天花板、屋顶等的扫描增加难度，如果调整扫描仪的姿态，在后期的模型拼接处理中会带来不便，降低三维模型精度，再者，虽然扫描仪的分辨率在不断提高，但对于古建筑还是无法完全满足其精度需求，尤其是在同一面上的不同材质的区分。
3展望
三维激光技术能够实现精确的古建筑三维建模，然而建模所得到的模型是没有建筑语言的，也就是说我们直观看到的只是简单的线、面、体结构信息，并没有告诉我们模型所表示出的结构对象，比如墙体、门窗、墙柱等，以及年代、材料等属性信息，实际应用中可能会需要研究人员的主观判断，这给研究工作带来了不便。
BIM（建筑信息模型）技术近年来发展及其迅速，它能够实现建筑物的3D仿真以及在工程应用中的4D、5D甚至ND功能，实现了建筑的可视化和信息化。BIM技术是在三维模型的基础上，通过整合建筑信息，在模型中传递出来，使得项目进行的全过程都具有可分析、可模拟的优点，根据BIM技术这种优势，结合测量技术来实现测绘的信息化具有极高的应用价值。
具体实施中，通过三维激光扫描技术扫描可以得到建筑物的点云，通过去躁、拼接处理，结合相关软件可得到该建筑物的三维立体模型，然而这个模型只是作为一个“形”，而不具有结构特性和属性信息，考虑到BIM技术的可视化与信息化，在实际研究中，我们可以将点云模型导入BIM软件，比如Revit软件，通过在软件中进行相关处理，可以得到包含建筑物详细信息的立体模型，在拥有GIS思想的BIM中，以后的研究中可以很直观的看到该古建筑的空间信息（位置、尺寸等）以及非空间信息（材料、名称、年代等），大大方便了分析与研究工作。
关键词：三维激光扫描技术；古建筑测绘；BIM
1三维激光扫描技术概述
三维激光扫描技术作为一种高精度的全自动立体扫描技术，实现了对传统测绘技术的新“革命”。它是通过激光扫描的测量方法，能够快速的获取对象的表面几何信息，具有非接触性、效率高、操作简便以及速度快等优点，目前已经广泛应用于工程测量、工业生产以及其他方面。
三维激光扫描系统原理如图1所示，在以O点位原点的坐标系统（即扫描仪内置坐标系统）中，P为目标对象上任一待测点，O发射激光光束至P，其距离值为S，同时，可得到激光束方向（）P与扫描仪坐标系统中x轴的夹角值αfalse以及与z轴的夹角值θ，则可依据式（1）可计算出P点的空间三维坐标值（XP，YP
2在古建筑保护研究中的应用分析
根据古建筑物本身的特点，传统测绘方法的难点在于如何获取细部数据，尤其是对于形状不规整、结构复杂的对象，在测量时会造成数据缺失以及精度不满足要求。相较于传统的古建筑保护工作，三维激光扫描技术不仅可以弥补细部数据获取难度大的缺点，同时还可以实现三维建模，改变了仅靠表面特征及立体想象的工作思路，研究者能够以更加直观、全新的视野去研究和剖析古建筑，从而发掘出新的线索和价值，而且避免了传统测绘方法可能对古建筑产生的破坏，对于古建筑保护工作是一项新的技术革命。
对于一些疑难问题，诸如古建筑中的碑刻、雕刻（石雕、砖雕、木雕、竹雕）、文字、彩画等，由于环境影响和人为因素可能会产生剥落、风化、毁损、残缺，不容易辨认，不容易保护，特别是碑刻、文字，是记载建筑历史的重要文献依据，是古建筑保护的核心内容之一，传统方法一般很难准确研究分析，而三维激光扫描技术通过高精度的点云扫描，可以获取收集高精度、高清晰的数据，同时通过提取古建筑纹理，保证了其真实性和历史感，从而在无接触情况下得到其最真实的资料，对研究人员提供了完整、可靠的依据，不再是傳统方法中的凭空想象，因此大大提高了古建筑保护的质量和效率。
三维激光扫描技术对于古建筑测绘是一次非常重要的革命，对于古建筑的保护、修复工作提供了新的思路和方法，但在实际研究应用中，对于古建筑测绘，三维激光扫描技术还存在以下问题需要解决：
1、遮挡增大测量难度，增加工作量。三维激光扫描技术外业作业时所面临的最大问题就是遮挡，并且随着角度逐渐放大，而且为提高扫描的清晰度，扫描仪距古建筑较近，这样也会使得遮挡趋于较大，要保证扫描的完整性，需不断迁移换站，尤其是在扫描建筑物内部结构时，这个问题会更加突出。如何提高测量效率，减少数据采集时间是古建筑外业测量研究的重点。
2、数据量大，处理难度较大。由于三维激光扫描技术得到海量点云数据，尤其是古建筑，其分辨率会更高一些，比如一个五开问的房间，其全面扫描数据量可达到几十兆，这是传统方法所无法想象的，所以外业测量的结果会很冗杂，在处理这些数据，对硬件和软件都有很高的要求。
3.扫描仪的扫描角限制以及细部扫描的难度较大等，扫描仪处于水平姿态时，完成扫描后会有扫描死角，这样对于建筑中的天花板、屋顶等的扫描增加难度，如果调整扫描仪的姿态，在后期的模型拼接处理中会带来不便，降低三维模型精度，再者，虽然扫描仪的分辨率在不断提高，但对于古建筑还是无法完全满足其精度需求，尤其是在同一面上的不同材质的区分。
3展望
三维激光技术能够实现精确的古建筑三维建模，然而建模所得到的模型是没有建筑语言的，也就是说我们直观看到的只是简单的线、面、体结构信息，并没有告诉我们模型所表示出的结构对象，比如墙体、门窗、墙柱等，以及年代、材料等属性信息，实际应用中可能会需要研究人员的主观判断，这给研究工作带来了不便。
BIM（建筑信息模型）技术近年来发展及其迅速，它能够实现建筑物的3D仿真以及在工程应用中的4D、5D甚至ND功能，实现了建筑的可视化和信息化。BIM技术是在三维模型的基础上，通过整合建筑信息，在模型中传递出来，使得项目进行的全过程都具有可分析、可模拟的优点，根据BIM技术这种优势，结合测量技术来实现测绘的信息化具有极高的应用价值。
具体实施中，通过三维激光扫描技术扫描可以得到建筑物的点云，通过去躁、拼接处理，结合相关软件可得到该建筑物的三维立体模型，然而这个模型只是作为一个“形”，而不具有结构特性和属性信息，考虑到BIM技术的可视化与信息化，在实际研究中，我们可以将点云模型导入BIM软件，比如Revit软件，通过在软件中进行相关处理，可以得到包含建筑物详细信息的立体模型，在拥有GIS思想的BIM中，以后的研究中可以很直观的看到该古建筑的空间信息（位置、尺寸等）以及非空间信息（材料、名称、年代等），大大方便了分析与研究工作。