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第2卷 第31期〈创新实践〉
——以惠山古镇为例*
葛仁华，张雪莲，桑永良
（江苏信息职业技术学院，江苏 无锡 214153） 摘要：以惠山古镇建筑为例，采用最新的三维激光扫描技术结合BIM 技术来提升历史建筑的建筑信息获取方法和手段，对古建筑的数字化保护作有益的尝试。
关键词：三维激光扫描技术；古建筑保护；BIM 技术；惠山古镇
中图分类号：TU-87 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）31-0015-02
由于自然条件及人为因素的影响，历史文物建筑受损及遭到破环的情况屡见不鲜，古建筑的修复工作变得尤为重要。但是因为设计图纸、竣工资料等古建筑的建筑信息资料的不完善，大大制约了古建筑的修
复保护工作。
传统的测绘技术通常是利用全站仪、GPS 等常规测量手段结合计算机辅助制图软件实现历史建筑物的平面图、立面图和节点详图等的测绘。传统测绘方法是用少数特征点概括描述建筑物的整体大致轮廓信息，它依赖于观测者的经验积累及观测方法等因素，存在效率低，细节信息不全以及测绘过程中不可避免的要接触到建筑构件，存在破坏的可能。
随着近年来三维激光扫描技术、BIM 技术的发展与成熟，古建筑保护领域也开始探索应用这两项技术。依据相关文献资料，在古建筑数字化保护中综合利用这两项技术，不仅比传统测绘手段效率高，而且获取的数据信息更全面、更丰富和更加准确，因此也更具有优势。三维激光扫描技术用于古建筑
msisdn的信息采集，BIM 技术用于古建筑的建筑信息表达，衔接利用这两种技术，发挥这两种技术的优势，对古建保护工作起。
1 项目概况及技术流程
文章实地考察选取了江苏省无锡市惠山古镇一处古建筑进行三维激光扫描及数字模型重建，采用天宝TX8三维激光扫描仪采集点云数据，利用软件
Trimble Realworks、Geomagic Studio、Autodesk Recap 进行点云的数据拼接、预处理及转换格式；处理好的点云数据以RCS 格式导入Autodesk AutoCAD 中，通过在关键特征部位制作若干个剖切面提取建筑的重要特征线，以上相关建筑信息数据导入Autodesk Revit 中制作古建筑的建筑信息模型。主要的技术路线如图1所示。
图1 三维激光扫描结合BIM 的应用流程
2 外业数据信息的采集
本次外业数据信息采集分三个阶段来完成：分别是外业踏勘等前期准备工作、外业测绘采集、内业数据处理。前期准备工作具体包括调研相关背景、实地踏勘、制定并准备测绘计划。外业测绘包括三维激光扫描、人工测绘与记录、相关影相资料的采集。测绘内业工作包含了外业采集资料的整合与处理
、二三维图纸和模型的创建和完善等。2.1 古建筑点云数据的获取方式
电动
三维激光扫描目前常用的是搭载在无人机上和三脚架上设站两种。本项目通过对比两种方法，分析发现
*基金项目：《基于建筑信息模型技术（BIM）的古建筑保护与再利用研究——以无锡地区为例》，2020无锡市科协软科学研究课题（KX-20-C124）。
作者简介：葛仁华（1981- ），男，江苏盐城人，硕士研究生，讲师、高级工程师，主要从事建筑信息模型技术（BIM）、建筑工程测量方面研究。
产业科技创新 2020，2（31）：15~16Industrial Technology Innovation
产业科技创新 Industrial Technology Innovation 16Vol.2 No.31
设站式三维激光扫描的扫描精度更高、更适合古建筑异形三维建筑建模。设站式三维激光扫描的缺点是每一站的扫描范围有限，需要布置多个测站；并且还存在屋顶等通视不佳位置的数据不易采集等问题。本项目的数据获取方式采用设站式扫描，同时辅以标靶球，并且前期踏勘时布设了控制网来保证数据的精度和可靠性。2.2 相关信息资料调查走访
在三维激光扫描实施过程中，作业员还需要与相关管理人员、管理单位接洽，获取古建筑相关的历史资料、影像资料等辅助资料，这些信息将作为基于BIM 信息模型的信息管理系统的属性数据。
3 内业数据处理
3.1 点云数据处理
推杆炉通过随机处理软件，对点云数据进行拼接、去噪、抽稀等操作，最终生成精度符合要求的成果点云数据。成果点云数据后期还需进行精简、数据切割和格式转换等操作，以便于后续绘图和建模软件的调用。本项目的点云成果如图2
。
（a ）处理前点云数据 （b ）处理后点云数据
图2 点云数据成果
3.2 提取特征线
成果点云数据需要导入AutoCAD 等矢量绘图软件中制作生成古建筑构件的各建筑图纸。对于难以测绘的部位，有时需要辅以常规测绘方法补测来完善数据。本项目的特征线提取成果如图
3。
图3 基于点云提取特征线、制作二维图纸3.3 基于BIM 技术构建建筑信息模型
综合利用点云数据和基于点云提取的特征线绘制的建筑平、立、剖图纸，按构件来制作古建筑的三维模型，并录入古建筑的建筑信息，如构件的材质、修建年代、破损情况、制作要求、历史供应商信息等，
进而实现反映古建筑全部信息的全数据模型，而不仅仅是一幅幅二维图纸。图4为本项目选取的惠山古镇古建中古建筑典型构件——斗拱的三维模型成果，并且在此基础上利用unity 开发了三维仿真
交互软件。
图4 古建筑典型构件——斗拱三维仿真模型
导丝男士4 结语
三维激光扫描技术使得古建筑的无损、高精度测绘变为可能，实现了复杂的古建筑形体的“实物还原”，完美体现了激光扫描在历史文物建筑等复杂形体数字化复原保护方面的优势。通过BIM 技术与三维激光扫描技术的结合，能够生成古建筑的数字孪生模型，进而生成古建的信息模型数据库，为后期的维护、修缮甚至重建、仿建具有较高实用价值。参考文献：
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