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三维激光扫描精密测绘技术应用于郭峪古城

导读: 基于三维激光扫描技术的精密测量是采用多种测量手段相互配合的测量方法,相比传统的测量方法具有精确度高、测量速度快、测量成果全面等优势,突破了过去的单点测量模式。

  古建筑测绘是对历史建筑现状记录的方法之一,通过对建筑物进行测量,并以一系列图纸予以表达。在传统古建测绘中,利用尺子和水平管等工具量取建筑物平面、立面或剖面特征点的位置,以及相应特征线的距离,进而利用古建筑设计和现状的几何关系绘出线性特征图。在图纸绘制的过程中,根据建筑物的建造规律,对实际测量的数据进行简化和归纳,而对于建筑物的一些实际偏差如变形、缺损、加工差异等均被人为加以纠正。这样的测绘被称为“法式测绘”,即按照营造法式绘制理想状态的建筑图。然而,法式测绘对于大量民间地方历史建筑遗存很难适用。随着科技的发展,古建筑精密测绘技术不断进步,GPS、全站仪、摄影测量和测量机器人等相继加入,改进并丰富了测量手段,而三维激光扫描技术的出现,无疑把古建筑精密测绘从单点或多点定位测量,提高到了密集点云数据采集的新高度。

  三维激光扫描技术,是上世纪90年代中期出现的一项高新技术。它是测绘领域继GPS空间定位技术后的又一次技术突破。近几年来,该技术被广泛地应用到文化遗产保护领域。它可以在不接触对象本身的前提条件下,快速地获取物体表面包含外观尺寸、形态特征、颜色纹理等信息的三维点云数据。

  基于三维激光扫描技术的测绘,是采用动态GPS技术全局定位和控制点设定,全站仪整体误差控制、三维激光扫描仪数据采集、计算机软件测量及手工补充测量为一体的古建筑精密测量技术。

  郭峪古城位于山西省晋城市阳城县东21公里的北留镇北郭峪村中,城墙始建于明崇祯八年,周长约1400米,呈不规则形,南北向宽,东西向窄,城内面积17.9万平方米,墙体平均高度约12米。开设东、北、西城门三座,水门一座,城墙内侧开凿有三层六百余眼窑洞,因而也被形象地称为“蜂窝城墙”,现存城墙遗迹约1000米。2012年6月,山西省考古研究所联合山西省古代建筑保护研究所对该城墙进行了测绘,其成果将为郭峪城墙的保护修复设计方案提供实测依据。

  由于城墙整体结构较为复杂,且大部分被民房遮挡,周边测量环境较差,项目组采用了古建筑精密测量技术。

  根据测量对象不同,各种测量手段的精确度及工作效率都不相同。同时还可以看出三维激光扫描在对大多数对象测量中,相对而言最稳定,精确度及工作效率都相对较好。而对于极个别测量对象,传统手工测量或全站仪测量在精确度及工作效率上优于三维激光扫描。

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