基于LiDAR遥感和BIM的古建筑本体保护方法研究

古建筑历史悠久,是中国古代文化的象征。受自然及人为因素的影响,古建筑在不同程度上受到了损坏,开展古建筑遗产本体保护的方法研究可以快速高效地实现古建筑的数字化保护。文章基于LiDAR遥感获取的济南督城隍庙点云数据,结合建筑信息模型BIM技术,探索了点云数据的获取及处理以及古建筑遗产BIM模型的建立过程,实现了古建筑视觉上的三维浏览和保护同时对古建筑材质、类别、工艺等建筑文化价值信息实现了管理,为利用现代数字化手段实现对古建筑的本体保护提供了技术支持。     

三维激光扫描在建筑物模型构建中的研究与实现

在数字城市建设中,作者提出了利用三维激光扫描获取的数据进行建筑物模型构建的方法.在详细介绍三维激光扫描基本原理和总结建筑物几何建模方法的基础上,重点研究了三维激光扫描数据处理方法以及利用三维激光扫描数据进行建筑物特征点提取的方法和过程.对利用三维激光扫描数据进行建筑物模型构建工作中应注意的问题进行了说明.最后,作者利用一组三维激光扫描数据构建了一幢建筑物的几何模型,这为三维激光扫描在数字城市建设中的应用做了有益的探索.     

四轴坐标记录仪的设计

为了节省视觉标定的时间,设计了一种用于激光银浆蚀刻机快速获取标定数据的四轴坐标记录仪.采用低功耗的单片机作为主控芯片,通过两个正交解码接口芯片对磁栅读头传来的四组正交信号进行采集、更新、保存来记录标定前后的坐标值;通过液晶显示和按键模块,来输入磁栅脉冲的距离值以及相关参数;并通过铁电存储器保存掉电关机时需要保存的各种坐标值;最后通过低功耗收发器实现与主机通讯来传输记录数据.该四轴坐标记录仪通过配合上位机软件,根据计算结果移动电荷耦合器件对蚀刻图形进行位置和姿态调整来获取新坐标,使繁琐的双目视觉标定时间由原来的近30分钟减少为3分钟,从而实现高效率、高精度的银浆蚀刻.     

基于地面三维激光扫描系统的校园建筑物建模研究

基于地面三维激光扫描系统原理和特点,在确定校园建筑物三维模型创建实现流程的基础上,以校务大楼为对象,利用地面三维激光扫描系统进行数据采集,对噪声去除、数据配准及拼接、数据消冗等关键技术及实现步骤、方法进行研究。通过特征线提取建立被测物体的线框模型,利用3DS Max软件完成了三维模型的创建,探索了数字校园的实现途径。     

一种集成BIM-LiDAR技术的古建筑信息模型重构方法

针对大量古建筑现存图件资料缺乏,且传统测量手段获取古建筑信息时所表现的效率低下问题,提出了用于实现古建筑信息模型重构的BIM-LiDAR集成技术。该技术的实现流程包括原始点云数据获取、点云数据预处理、二维线化图件制作、古建筑各构件"族"库建立、三维模型构建等步骤。并将该技术用于西藏拉萨代表性建筑罗布林卡5号门楼模型的重构,应用结果显示用该技术生成重构模型的误差在10 mm左右,完全符合精度要求,验证了该技术用于模型重构的可行性,可为类似工程提供参考。     

大型仿古建筑三维精细建模方法研究

以某大型仿古建筑物为例,研究了点云数据的采集、配准、去噪、三维建模和纹理映射,分别采用Geomagic、Auto CAD和3DMAX三种方法构建了建筑物的三维精细模型。重点探讨了基于点云数据进行古建筑精细建模的过程和方法,并以全站仪精测数据为参考,对各模型相同部位进行对比,分析了几种建模方法的精度和效果,为实际建模方案的选择提供了可靠的理论和策略支持。     

客家古建筑雕花装饰的三维数字化建模

客家古建筑是客家文化传承中不可或缺的内容,其中最具代表性的就是古建筑雕花部分,生动而直观地展现客家文化的历史变迁.文中对不同客家古建筑雕花的类型开展研究,探索不同类型雕花的三维数字化建模,在参考实地获取的数据、照片及网络文献资料的基础上,利用3ds Max和CAD建模软件结合的方式,以数字方式真实而精细地还原客家古建筑雕花,对于客家文化数字化保护具有重要价值.     

三维激光扫描数据在文物建筑保护中应用的探讨

三维激光扫描技术是近些年发展起来的信息采集高新技术,现已开始在文物建筑信息采集及管理中应用.这项新技术的引入为文物建筑历史信息的保存与研究、现状的描述与勘查提供了易于保存,且更为准确和可靠的平台.论文以国家指南针计划项目＂北京先农坛太岁殿古建筑精细测绘＂课题为依托,将太岁殿三维激光扫描数据与古建筑建筑营造作法研究、建筑现状形态分析紧密结合,探讨了三维激光扫描数据在文物建筑保护中的应用.在营造作法方面,借助于三维激光扫描数据,对太岁殿的侧脚、收分、升起等做出了精确描述,使以往的疑惑有了明确的答案.在建筑现状形态分析方面,则对木构架的空间形态以及整体结构的变形趋势给出了准确的数据,为制定修缮方案提供了依据.此外,在课题进行过程中还探讨了适宜三维激光扫描数据描述古建筑的图示表达方法,对以往传统线描图的描述方式进行了补充.     

摄影全站仪和PI-3000软件在地形三维建模中的应用

摄影全站仪GPT-7000i是一款创新性全站仪,内置两款数码相机,实现了工程测量与数字近景摄影测量的完美结合．PI-3000是一款先进的三维建模软件,能对地形、文物、建筑物、山坡等对象快速生成高精度可量测的三维数字表面模型．本文叙述了利用摄影全站仪采集坐标数据和控制点影像资料,利用数码相机拍摄立体像对,将数据导入到PI-3000中,从而建立地形三维模型．     

单视角SEM图像中操控工具的三维精确定位

在基于扫描电子显微镜(SEM)的纳米操作系统中,针对获取多视角图像比较困难,而单视角图像缺乏三维信息的问题.为了研究如何从单视角SEM图像中快速的实现操作工具的三维精确定位,采用基于梯度方向高斯曲线拟合亚像素的定位方法来实现水平坐标信息的精确定位,和基于图像相似度的原理来精确获取操控工具的垂直坐标信息.从单视角SEM图像中获取的实验数据表明,水平坐标信息已达到了亚像素级别的精确定位要求,而垂直坐标信息也可以在小范围移动中进行精确定位.     

基于三维激光扫描技术的大型古建筑精细三维重建

大型古建筑文物结构复杂,数字化保护工作繁琐且沉重,而三维激光扫描技术作为测绘领域的一项高新技术,具有无接触测量、效率高等优点,将三维激光扫描技术应用到文物保护领域将成为精细、快捷的文物档案保护手段之一。以某大型仿古建筑为例,详细阐述了数据采集的技术和方法,结合在数据处理过程遇到的一些问题进行了探讨和总结。最终给出该建筑物的局部纹理映射图和各类效果图,为三维激光扫描技术在大型古建筑三维重建中的应用提供借鉴和参考。     

面向复杂体型建筑物的无人机倾斜摄影航线规划研究

为解决复杂体型建筑物存在拍摄盲区较多、影像采集分辨率差异较大而导致建模效果差的问题,本文提出一种无人机立体环绕式摄影与精细化建模方法.选用单镜头小型多旋翼无人机,根据复杂建筑物外观形态,设计出立体环绕式的影像采集航线,再将获取影像导入Context Capture软件进行分析和处理并完成模型建立,最后针对三维模型存在纹理缺失及模糊拉花等问题,使用DP-Modeler和3ds Max对模型进行联动修饰.以某公园内两相邻建筑物为研究对象,分别采用本文方法与传统无人机倾斜摄影方法,从建模效率、模型精度和纹理细节3方面进行对比实验.结果表明,本文方法具有建模效率高、精度高和纹理丰富的优点,提升了复杂体型建筑物建模的质量和效率,联动修饰解决了影像采集过程中信息缺失的问题,可以显著提升模型细节质量.     

古建筑保护中参数化建模及仿真系统的研究

仿真技术是古建筑保护的重要手段。本文在对亭台楼阁等中国典型古建筑进行结构化分析的基础上,提出了参数化建模的方法。应用数据库技术组织管理数据,应用编程语言建立一个古建筑造型系统,生成不同类型古建筑三维模型的脚本文件,在AutoCAD系统中运行后生成三维模型;对模型进行优化处理后,再运用漫游技术,实现古建筑的实时虚拟漫游。参数化建模有效解决了不同古建筑数据模型不能共享的问题,有助于对古建筑保护方案进行更有效地设计和评估。     

基于工业基础类的建筑物3D Tiles数据可视化

针对目前建筑信息模型（BIM）与地理信息系统（GIS）集成方案网络传输与浏览器渲染能力的不足,选择GIS领域更适合Web端加载的三维瓦片数据作为研究目标,提出BIM模型从工业基础类（IFC）向3D Tiles数据格式的转化方法和在Web端快速加载BIM模型的思路,并对GIS和BIM在Web端的大体量数据集成方案进行研究. 针对IFC标准模型数据,根据建筑构件划分标准对数据进行拆分,得到几何信息文件和语义属性文件. 几何信息文件经中间格式转换,最终与语义属性文件封装为保留有BIM语义属性的三维瓦片数据. 在转换过程中完成了坐标转换、数据映射、空间索引以及多细节层级（LOD）划分,实现了BIM数据和地理要素数据在三维WebGIS框架下快速、高效的渲染交互.     

车载式城市信息采集与三维建模系统

空间数据快速采集是数字城市工程的关键技术 .研制了具有自主控制和移动地理坐标框架特点的车载式三维数据采集系统和相应的数据处理软件包 .系统集成了多种传感器 ,实时完成载体的GPS定位数据、激光扫描数据以及CCD影像数据的综合采集 .自主开发的软件包具有的功能包括 :后处理GPS数据 ,以提供载体的地理位置、速度和各传感器的坐标和方位 ;后处理激光扫描数据 ,以提供建筑物的距离、高度或宽度乃至特征线 ;后处理CCD影像数据 ,提供纠正后的目标纹理 ;建立目标三维模型 ,实现目标三维重建 .作为空对地观测技术的一种必要技术补充 ,拟解决城市高层建筑遮挡区、高层建筑物立面、多层建筑物复杂结构的信息获取 ,以及城市和众多工程建设所需的高速度三维测量问题     

基于多视角图像的建筑环境信息建模方法

结合实践案例,探索了融合多视角图像数据的建筑环境信息建模方法,旨在提高建筑环境信息建模效率,改善屋檐底部等建筑局部信息建模精度;探索了多视角图像数据融合技术路线,并结合实践案例,展开了低空摄影测量与地面摄影,采集了实践案例的建筑与环境图像数据;构建连接点,融合多视角图像数据,将地面图像与空中图像融合,对一些空中很难拍摄到的死角区域进行图像的补充,实现多角度、全方位的图像采集,通过空中三角测量处理、密集匹配、纹理映射,生成实践案例的建筑环境信息三维数字模型.实践结果表明:通过融合低空摄影与地面摄影图像数据,可显著提高建筑环境信息建模效率和建筑细部信息建模精度,可解决单一图像源采集信息不完整的问题,且具有低成本、高效率、易操作的技术优势.对保护建筑进行数据采集和保护的过程中,利用多视角的建筑环境信息建模方法可以快速、高效地对其三维信息进行保存和记录,实现对历史建筑多维度数据的保存与传承.     

基于无人机航拍序列的建筑三维模型重建

近年来,随着计算机技术的快速发展和装备高清相机的四旋翼无人机的普及,基于被动视觉法的建筑物三维重建逐渐成为计算机视觉和图形学领域的热点。然而,现有的被动视觉法针对建筑建模时存在耗时长、局部细节重建效果差等问题。针对这些不足,提出一种基于无人机航拍序列的建筑三维模型重建方法。首先,利用运动恢复结构的方法,对无人机针对目标建筑航拍采集的照片序列恢复建筑周边场景的稀疏点云;同时,采用RANSAC方法,提取地面和建筑立面;进而对点云进行聚类,以提取出构成建筑的稀疏点云,再依据建筑稀疏点云得到建筑的柱状模型;最后,对该模型进行平整化处理,得到保持建筑顶部轮廓细节的三维模型。实验结果表明,利用所提方法可以快速得到建筑的三维模型,同时能较好地保持建筑顶部的轮廓细节。     

基于车载LiDAR数据的建筑物三维重建

车载LiDAR点云数据量大且杂乱无章,当前尚没有完整算法来实现建筑物点云的自动分割和模型重建,特别是带有纹理信息的模型重建.以一栋结构复杂的建筑物为例,结合建筑物实际特征,采用自动与手动相结合、先简单后复杂、凹凸一致性等原则对数据进行分割和滤波处理;再采用点云数据与CAD底图配准的方式进行三维重建、纹理映射和渲染,从而实现结构复杂建筑物的真实三维重建.     

从皮尺铅垂到三维扫描——浅谈古建筑测绘方式的更新

古建筑测绘不仅仅关系到作为文化载体的古建筑信息采集的有效性,还关系到古建筑文物的保护工作。从这个角度来讲,必须高度重视古建筑测绘技术。文章首先探析了古建筑测绘方式更新的必要性,总结和归纳了皮尺铅垂和三维扫描的优劣对比,在此基础上提出在古建筑测绘方式革新的过程中,应该充分利用现代科学的进步,以三维扫描为主以传统测量方式为辅,实现两者之间的优化组合,以便更加高效,更加合理的开展古建筑测绘工作,使得测绘质量和水平不断提高。