三维激光扫描技术在天津市历史文化街区三维模型库建立中的应用探讨

利用地面三维激光扫描技术,获取历史文化街区内建筑、场景的高精细的点云数据,将点云与1∶500比例尺的DLG平面文件进行匹配,获取建筑的平面及高程信息。根据获取成果制作天津市历史文化街区重点保护建筑、场景的高精细三维建模,实现历史文化街区内各类建筑、场景的三维仿真,建立数字化档案库。为历史建筑的保护提供数字化档案信息,可以永久的记录城市面貌、建筑风貌以及文化底蕴,实现历史文化街区的保护、复原、修缮、规划及研究等工作。     

地面3维激光扫描技术在历史风貌保护中的应用

近年来,随着地面3维激光扫描技术的迅速发展,该技术在历史风貌保护工作中的应用越来越广泛。本文以表面复杂的优秀历史建筑为主要研究对象,重点研究海量点云数据管理方法以及激光扫描建模数据制作流程,并以"上海市不可移动文物管理地理信息系统"为例,介绍了针对激光扫描建模数据的管理系统与应用平台。     

UAV航测结合三维激光扫描的古栈道测绘建模

针对古栈道遗址的精密测绘与三维建模的需求,该文采用无人机倾斜航空摄影测量的方法获取山崖航摄影像并生成点云,采用地面三维激光扫描的方法获取栈孔数据并生成点云,将两种点云数据利用最近点迭代算法相融合,获得融合点云并生成三角网模型,附上纹理贴图,便得到了遗址现状的三维数字模型,并利用该模型完成了虚拟复原。本次古栈道精密测绘及复原在国内尚属首次,为相关研究提供了新方法。     

三维激光扫描技术在历史建筑测绘中的应用

针对传统历史建筑测绘方法的不足,研究采用三维激光扫描技术快速获取历史建筑高精度、高密度的点云数据,在此基础上制作出准确、完整的现状图纸,并进行三维仿真精细建模。试验证明,三维激光扫描技术能够很好地满足历史建筑测绘的要求,为历史建筑测绘提供了高效全新的技术手段。     

南粤古驿道历史建筑数字化保护与VR场景构建

南粤古驿道遗留了众多文化遗产,具有较高的历史、艺术、科学价值,但历史建筑损坏较为严重。为推进南粤古驿道活化利用,本文采用精细三维建模技术与虚拟现实（VR）技术实现了南粤古驿道的数字化保护。首先对南粤古驿道遗址进行了分析,然后从数据采集、点云数据处理、几何模型加工、纹理贴图等方面阐述对历史遗迹进行精细三维建模和VR场景构建的流程和方法。为提高点云数据处理效率,提出了基于遗传算法的欧氏聚类点云分割算法。应用结果表明,本文构建的精细三维模型及VR场景能有效还原南粤古驿道历史建筑,为古驿道与古街巷、古村落、红色革命遗址等文化自然景观的保护提供了新的思路。     

基于点云的历史建筑形变信息提取方法研究

针对现有方法在效率、精度等方面存在的不足,结合项目实践,本文提出直接基于点云数据的历史建筑形变信息提取方法,通过对基座、柱子等承重结构的点云数据进行拟合及计算提取历史建筑形变信息。经实例验证,该方法具有较高的可行性,形成了完整的内外业作业流程,可高效地为历史建筑的保护和修复提供准确、可靠的数据支撑。     

建筑点云几何模型重建方法研究进展

从大规模机载点云中重建几何精确、拓扑正确、语义丰富且屋顶遵循LoD3规范的建筑几何模型是当前机载点云建筑建模的难点和重点。为此,根据建筑几何建模思想,将国内外相关建筑点云建模方法分为5类建模体系,并对每一类体系中的代表文献进行了深入的综述和剖析。在此基础之上,提出当前机载点云建模算法存在的一些共性问题,并给出可能的解决方案及几何建模发展的趋势和后续潜在的研究方向,为完善机载点云建筑重建理论,发展更智能的建模算法,构建更高质量的建筑模型库,提供一定程度的参考和借鉴。     

单体建筑物点云数据的CSF净化处理

从场景整体点云数据中提取单体建筑物的点云是建筑物单体三维建模的基础。然而，现有点云提取方法在提取建筑物点云数据时往往包含部分植被、地面等非建筑数据点，不利于建筑物对象建模。针对该问题，本文提出使用CSF方法对初步提取的建筑物点云数据进行净化处理。该方法首先将场景点云数据投影生成点云图像，根据图像特征初步提取单体建筑物点云数据；然后对获得的单体建筑物点云数据采用CSF方法进行净化处理，可以获得较为纯净的单体建筑物点云数据。本文以南京师范大学仙林校区部分区域为研究对象对该方法进行了验证。结果表明，该方法可以较好地对建筑物点云数据进行净化，得到较为纯净的单体建筑物点云数据，为基于点云数据的建筑物单体模型构建打下了良好的基础。     

基于点云数据的建筑物建模方法

建筑物三维模型重在数字城市、场景重现、虚拟现实中应用广泛,三维激光扫描技术作为一种新的技术方法,在建筑物三维建模中应用越来越多。本文以三维激光扫描技术获取的点云数据为数据源,以一仿古建筑为研究对象,对点云数据进行优化处理,并用不同的建模方法进行三维建模,对比分析了每种方法的优缺点和适用范围,最后采用几何建模方法进行纹理贴图,得到真实的三维模型。     

基于BIM+理念的建筑文化遗产数字化保护探索

新形势下建筑文化遗产的数字化保护与实践成为社会关注的热点。以世界文化遗产地鼓浪屿为例,提出了一种基于BIM+理念的建筑文化遗产数字化保护方法。首先通过三维激光仪采集点云数据,生构建绘图纸;再构建文化遗产建筑信息模型(BIM),并集成历史建筑的综合信息;最后结合VR技术实现效果展示,通过复原和再现将建筑文化遗产转换成可共享再生的数字形态,以全新的视角加以解读和利用。通过实际案例,系统全面地构建了以BIM为核心的建筑文化遗产数字化保护方法和实践路径,搭建了信息技术与文化遗产保护的信息桥梁。     

多源点云数据融合的建筑物精细化建模

三维建模技术能够实现建筑物的数字化存档，在古建筑保护与修复和现代建筑规划与改造中具有不可替代的作用。针对倾斜摄影测量和三维激光扫描建模技术中建筑物模型存在的问题，本文提出了一种倾斜摄影测量和三维激光扫描生成三维点云模型相融合的建筑物精细化建模方法。选用无人机和三维激光扫描仪作为试验设备，利用ContextCapture、SCENE软件完成点云拼接、生产和编辑，通过ICP算法完成点云精细匹配，实现多源点云数据融合建模；对比单一建模方法模型，从纹理结构和模型精度两方面对融合建模模型进行质量评价。结果表明，融合建模模型纹理清晰，几何结构完整，模型距离中误差和高差中误差的均值均低于倾斜摄影测量模型的值，接近三维激光扫描模型。     

三维激光扫描技术在古建筑文物保护中的应用研究

采用三维激光扫描技术获取空间信息数据,以解决古建筑文物保护方面设计图纸丢失、修缮困难、采用传统测绘技术进行相关档案资料制作精度和工作效率不能满足实际需求的问题。在点云数据缺失条件下,基于点云数据建筑物特征面自动提取建模技术等关键技术进行点云数据处理,三维建模,高效高精度地完成古建筑档案资料的生成和整理,以达到保护对古建筑文物的目的。     

基于CATIA的飞机曲面重建方法研究

介绍了逆向工程的基本知识,飞机曲面数据采集的一般流程;提出了点云数据预处理算法实现方法,包括点云滤波算法、点云数据精简算法和基于奇异值分解法的多视点云拼接算法,通过对数据的预处理,大部分数据噪声得以消除,数据量进一步简化,多视点云数据实现空间配准;研究了飞机曲面重建的数据处理流程,对飞机机体进行若干分区,按照点、线、面的建模处理流程对每个区进行独立建模;最后以Catia逆向建模模块对某型样机点云数据处理流程为例,详细探讨了飞机曲面重建的流程和精度验证等方法。实践证明,本文介绍的算法和处理方法切实有效,建模数据准确可靠。     

三维激光扫描技术在古墓测绘中的应用

<正>古建筑物的保护或复原工作尤为重要。古建筑保护复原的基本工作是通过建筑物的尺寸、位置、相对关系等关键数据绘制建筑物图集。建筑测绘是获取数据的必要手段,也是研究中国古建筑历史和建筑理论的辅助措施。古建筑物测绘就是借助既有的测量仪器,使用规定的测量方法,测量获取建筑物构件的尺寸和拓扑数据,进而绘制相关图纸并撰写测绘技术报告,即综合运用测量和绘图技术来记录和表达古代建筑。1古建筑测绘方法     

融合多源数据的古城构件模型库三维重建方法

针对传统建模方式在古城复原过程中存在偏离历史原貌以及建模工作繁杂冗余等问题,为最大程度上复原古城历史原貌,该文基于多种来源数据的协同处理,对古城三维信息进行有效的挖掘、整理和数字化,分析古城建筑特征,从古城建筑群中抽象出建筑局部构件,采用CityEngine规则建模的方式,构建出古城构件规则模型库,通过对模型库中各构件的调用与拼接,实现大场景下的批量三维建模工作.该文以赣州古宋城为例,运用此方法完成了古宋城的三维数字化重建,实验表明,该方法在真实还原大场景三维模型工作中具有显著优势.     

车载LiDAR点云数据分割与半自动化建模方法

针对车载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云数据的不完整性问题,提出一种车载LiDAR点云数据分割以及基于分割后点云数据的半自动化建模方法。首先对点云数据进行标准格式转换及稀化;然后以不同地物的属性和几何特征为分割条件,分别建立道路、建筑物、树和路灯等附属设施的三维模型,并利用车载以及航空图像的纹理信息辅助建筑物的立面和顶面三维建模;最后以真实街景为实验区,基于拓普康IP-S2车载LiDAR点云数据,完成该街景的分割与建模。实验结果表明,该文提出的点云数据分割与街景地物重建方法比较简单,可实现道路和建筑物的半自动化分割;利用成熟的建模软件和方法,实现了建模的完整性和较强的可靠性。     

多源数据在复杂场景建筑物三维重建的应用

随着数字化城市建设的推进,更多复杂大型的建筑需要完成三维建模工作。对于异形且复杂的建筑而言,采用传统的数据采集方式较为烦琐费力。本文利用地面激光扫描仪获取某大型建筑内、外部点云数据,同时结合近景摄影测量技术获得建筑物的多角度影像及正射影像数据,经过点云配准、去噪、几何建模及纹理映射等处理,最终完成大型建筑的三维场景重建,并对此过程中涉及的关键技术进行了研究。     

融合多源数据的三维建模方法及精度分析

以地面相机影像、低空无人机影像和地面三维激光点云数据为融合对象,研究空地影像融合、低空影像融合地面三维激光点云和低空影像融合三维白模进行三维建模的方法,并对其三维建模精度和建模效果进行综合分析。这3种融合方法进行三维建模丰富了三维模型的色彩纹理信息,提高了三维模型的几何结构精度,能满足较大场景的三维实景模型的建模要求,为数字化古建筑(古文物)保护提供具有较高价值的参考数据。     

基于海量点云的发电厂承重结构形变分析

传统的发电厂建筑结构健康监测方法自动化程度低、精度差,不能满足发电厂建筑主体结构形变分析的要求。基于海量点云的地面三维激光扫描技术具有自动化程度高、采集速度快、数据精度高等特点,适合应用到发电厂建筑结构的形变分析中。为了控制误差的传播,本文通过地面三维激光扫描仪采用分段闭合扫描路线采集发电厂海量点云数据,详细介绍了海量点云数据的过滤除噪、多站配准、逆向重构过程,并基于点云参数化参考建模,最终实现了某发电厂的三维数字化重建。同时,基于变量位移分析法计算了发电厂承重结构在不同方向的偏移,基于方向中误差评价了承重结构的健康程度,实现了发电厂建筑承重结构的形变分析。本文的研究对海量点云处理技术在大型建筑结构健康监测领域的应用具有实际意义。     

矿山巷道点云模型及其数据组织

针对三维矿山巷道点云数据的可视化效果问题,本文根据三维海量数据的可视化建模思想,提出基于扩展性四叉树、顾及可视化效果的点云数据多分辨率模型及其数据组织方式,详细研究了多分辨率LOD的细节选择算法;并基于VS2005和MapGIS TDE实现了利用一个点云数据图层插件对该模型进行显示,该方法能快速建模,满足三维矿山巷道点云数据的可视化要求。