武汉大学数字文化遗产研究中心
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古建筑精细测绘三维数字化解决方案

考虑到古建筑重建的复杂性以及精度的需要,采用了一系列的数据采集方式:人工测量、仪器测量、近景摄影测量和激光扫描。人工测量的方法虽然古老但仍然非常有用,因为它能很容易地记录一些对重建工作有直接意义的属性信息和组件的大小。仪器测量是一种间接计算和测量的方法,它能为工程测量提供大量的数据。近景摄影测量可以根据客户的需要,获取一个复杂对象表面及内部的三维测量数据信息。激光扫描有着很大的优势,它可以直接获取复杂对象的表面三维信息。所有这些数据采集方法都是可以互补的,并且多种方法的结合会获取精度更高的数据。

在完成了多种形式的数据采集与相应的处理后,可以创建整套数字化志莲净苑的文档存储。基于这个宝贵的信息的完成可以做许多探索研究,主要分为三方面:1)工程监测;2)虚拟组装:建立木质组件的存盘可以帮助我们研究木结构建筑艺术;3)虚拟漫游:创建一个虚拟建筑环境,能够满足交互式查询和探索的需求。

1、工程监测。根据不同的数据采集方式和以往工作中的经验,我们已经成功地完成了重建工作中的工程监测任务,与此同时也建立了一个三维模型数据库,而且我们的计算机监督技术可应用于现代测绘技术来监测古风格建筑物的情况。与传统方法相比,我们的新战略所需的实施区域少,并且有更高的效率,而且能够保证所有覆盖区域的完整性。这项工作包括两个部分:1)单部分监督;2)组装监督。

2、虚拟组装。按照普遍建筑物重建的做法,我们已经分析了木框架的结构,并详细记录了结构组装的工艺流程。基于前面的第一手数据,我们数字化记录了虚拟装配的流程。这项重要的工作,对于现如今的建设工作和质量监测有着直接的利益。此外,虚拟组装为建筑物重组的艺术和重组技术的研究做出了贡献,它可以将一个复杂的建筑结构按详细度分解为不同级别,提供更加清晰的视角效果。这个流程可以完成实际建筑物重建的安排工作,并以相对简单的方式完成虚拟管理设计。



香港志莲净苑局部装配过程

3、虚拟漫游。虚拟可视化在展示的过程中能给以人身临其境的感觉。然而面对庞大的数据量以及相当复杂的细节问题,本文采用了一套使用三维图形应用程序编程接口的可持续发展技术。主要包括三维空间索引、状态开关和硬件加速技术。在此基础上,构建了一个大资料三维实时虚拟漫游系统,它可以生动的展现建筑物的原始样貌。其可变换的视角表现代替了所示场景中有限的资源和固定的位置,这对旅游业的发展是非常有益的。


(a)三维虚拟场景,(b)真实场景的照片

此外,在一些案例中,还可以采用的解决方案有:以整体控制网约束下的激光扫描或近景摄影测量技术为基础,量测真实尺寸与空间位置信息,在Maya、Auto CAD等专业建模工具中进行三维建模与测绘图纸绘制。


三维激光点云


激光点云构建的三角网模型


建模软件构建的实体模型


纹理重建的实体模型