宏观经济学试题

三维激光扫描技术在古建精细建模中的应用 摘要 ： 近几年三维激光扫描技术在古建筑外观及内部的测量、保真，虚拟模型的建立，资料的保存等方面为越来越多的人所关注。本文以南京大钟亭的三维建模过程为例，阐述三维扫描在古建建模中的应用流程及注意事项。 1.概述 大钟亭建于明洪武十五年（1382年），明亡后内部陈设多已散失。现楼基是明代原建，楼上建筑为晚清重修。大钟亭位于南京市鼓楼广场东北角，亭为重檐六角攒尖顶，灰筒瓦屋面，高13.29米（从亭座上到亭顶）。本次扫描使用leica ScanStation  c10扫描仪. 该仪器可以连续、自动、快速采集目标物表面的坐标和颜色属性，使得快速获取结构复杂、极不规则场景的三维模型及纹理映射成为可能。 2．原始数据采集 大钟亭周围树木植被较多，综合考虑后设置了10处标靶，4个站点。其分布如图所示。数据采集过程中符合以下四点。 标靶布设分布均匀，可以使标靶很好地对整个场景进行控制，以提高扫描精度;保证了对任意测站有至少3个标靶与其通视。 架设站点，使每个测站都能最大范围扫描到目标场景，尽量避免出现扫描死角。 点云数据采集时，为方便表达出细部纹理，使用较高分辨率以获取更多采样点。leica ScanStation  c10扫描仪可预设四种精度的分辨率，考虑到大钟亭的结构及其复杂、不规则，综合时间因素，使用高分辨率以获取较多采样点。在场景中测站到有效采样点最大距离为14.32米，采样点最大间距为3.5mm。 为了更真实的表现古建的色彩，使用了索尼DSC-HX9对大钟亭各个角度拍摄照片，以方便数据处理时贴图使用。 站点标靶分布图 3．点云数据处理 点云数据的处理主要包括点云的拼接，去噪。 点云的拼接方式在实践中主要有三个途径。其中通过特征点拼接误差较大，通常是在其他方法不足时的一种补充手段；标靶拼接使用较多，也灵活方便，适合相对较小的场景拼接，很方便获得统一的独立坐标系。而通过控制点进行拼接适合较大场景，可获取绝对坐标，但前提要求设站前布设控制网。大钟亭场景在100米之内，适合使用标靶拼接。使用cyclone软件可进行自动拼接，软件自动根据标靶号完成拼接，且精度高，拼接精度通常在3mm以内。此次标靶拼接精度表如下图所示： 点云的去噪是通过人工手段将没有扫描到目标场景上的杂点剔除，如遮挡的植被等。此外对目标场景表面超出限差要求的点也可以剔除。如通过geomagic中的删除体外孤点可以实现。大钟亭的去噪主要是去除植被等遮挡物上的杂点。 去噪后点云 4．三维模型的建立 在建模中通常可以直接在cyclone中拟合出一些规则的形状，如平面、圆球形、工字钢。这些适合较为规则的场景，如现代化标准建筑。大钟亭模型复杂且极不规则的，经这种方式不适合大钟亭建模。 使用geomagic逆向工程软件对处理后的点云进行封装，然后绘制轮廓线，构造栅格，最终拟合出复杂的nurbs曲面。这种方法适合于表面较为光滑的场景，如雕塑等，不适合大钟亭飞檐翘脚，锐利边缘的表现，因此也不适合大钟亭的建模。 在cad中用线条参照点云描绘出建筑的轮廓及骨架线、特征线，然后导出到3dmax等建模软件中建模。这是一种自动化程度低，手工参与多，耗时费力的一种建模方式。但同时，这也是一种适应性最广的一种建模方式。经分析：选择使用这种建模方式能够实现大钟亭的建模要求。莱卡公司提供的CloudWorx是一种CAD插件，可以实现点云在CAD中的显示隐藏及捕捉，以方便线条的描绘。三维建模的目的是为了获取古建的真实三维尺寸，这种方法最大的难点在于如何依据点云准确的描绘出模型的特征线，从而保证所建模型的精度。 真实照片                  模型渲染图                                        5.结束语 三维激光扫描技术在古建保护中的应用还有很大的空间去开发。点云数据密度大，数据量多，要从中提取出高精度信息还需要进一步的研究。模型的优化和精度的分析还需要迎接更多，更多的挑战。 原始数据采集主要包括 标靶布设 架设站点 点云数据采集 纹理数据采集四个方面。 151.034 103,623 23.352 11.847 参考文献 文永俊等.三维激光扫描技术在监理测量中的应用.测绘通报 2011（9）：89-90. CloudWorx提取辅助特征 点云在建模软件中显示编辑 完整软件 曲线自动探测 人工干预 精度分析 误差色谱显示模型的精度 继续阅读