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品牌:法如
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信息标签:数字化博物馆，文物古建筑陈列品三维扫描服务,提供合作,仪器仪表,光学仪器

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一、、引言

　　古建筑延续了历史文脉,是人类文明的载体。随着社会的发展,古建筑的价值逐渐受到人们的高度重视。对于古建筑,必须采取积极的手段进行保护和利用。保护和利用过程需要对古建筑进行**的测绘工作,传统的由建筑师手绘的结构图和由地面近景摄影测量方法测出的结构图可以表达建筑的关键部位和整体结构,但由于技术手段的局限,难以对古建筑进行**测绘和对建筑立体空间进行清晰的表达。随着经济的发展，科技在不断的创新，国际上近期发展的一项高新技术--三维激光扫描技术，这种技术具有极大的优势所在，通过激光测距原理（包括脉冲激光和相位激光），利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可**建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,既省时又省力,这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的。作为新的高科技产品，三维激光扫描仪已经成功的在文物保护、城市建筑测量、地形测绘等领域里应用。

二、三维激光扫描技术与传统古建筑测绘技术的对比分析

　　传统的古建筑测绘方法是以直尺和角尺、垂球等工具直接量取建筑物及其构件的尺寸,而获取的-终资料是“图样”(即图纸)和一些文字记录。后来又出现利用了近景摄影地方法进行古建筑测绘。近景摄影测量的两部分工作中(摄影及影像处理和制图)采用的是光学方法和模拟制图工艺,-终成果是以光学像片表示的影像资料和以纸质形式表示的图件资料。三维激光扫描技术,它具有**、**、多方位的特点,它能够**获取点密度和精度都非常高的建筑物点云数据,可广泛应用于古建筑和古文物模型的重建等逆向工程中。

　　与传统古建筑测绘技术相比,三维激光扫描技术存在明显的优势。传统的古建测绘方法获得的是“图样”,近景摄影测量的-终成果是测绘建筑物平面图、截面图、立面图等。这两种测绘技术获得的均是反映建筑物信息的二维平面图纸,而三维激光扫描技术获得的数据则是建筑物的三维空间模型,模型中包含了建筑所有结构、细部乃至材质信息。三维激光扫描技术能够在几个小时内获得传统测绘方式数天或者更长时间都不能获得的古建信息,相比传统测绘方法,它节省了时间、人力,大大提高了工作效率。同时,三维激光扫描技术有很强的适用性,在很多复杂的环境中都可以进行测量。此外,三维激光扫描设备通过发射激光束来实现三维坐标的**获取,可不依赖辅助光源,实现全天候作业。

三、三维激光技术应用于古建筑保护实例

　　1、古建筑特征

　　古建筑是历史政治经济文化的凝聚物， 不同时代的建筑见证了不同的政治、 文化和审美，不同的民族其建筑也有其独特的风格。中国古建筑在外型上主要由屋顶、屋身和台基三部分组成；建筑的结构有石块和木质，其中 80%以上是木质结构。细部台基、立柱、斗拱和屋顶结构繁杂；门窗天花板形式多种多样，图案栩栩如生。其建筑物内涵极为丰富，因而对保护建筑物这些特征所要求的技术非常高。

　　采用三维激光影像扫描技术，能在不损伤建筑物的条件下，**采集古建筑物外部表面的**数据。通过使用软件，可以**地为扫描获得的点云赋予相应的彩色信息，再经过加工便制作成正射影像，向用户展示一个完全的实景彩色图像。相对于以往近景摄影来说，正射影像具有更为**的可量测性，古建筑设计和保护人员可以**对门、窗、柱、梁等构件进行测量，借助CAD便可以制作出用于施工的CAD数据图。

　　2、三维激光扫描在古建筑保护中应用

　　用三维激光测量古建筑，其步骤如下：

　　--步：古建筑表面数据采集。主要内容有：确定测绘方案，三维激光实地扫描。

　　本实验以Trimble X130激光扫描系统测量中山纪念堂为例，实验设置了三个标靶点，测量时仪器 Z轴垂直。

　　第二步：内业数据处理。主要内容包括：数据转换、点云数据配准、数据建模、实物量测和数据存档。

　　表 1   标靶点坐标值

　　--测站/(mm)                   第二测站/(mm)

　　标靶点   X          Y         Z           X         Y          Z

　　B1      3071.92    3341.95    1543.87      -21461.26   39844.93    1516.14

　　B2      2970.82   -12629.37   1523.50      -7676.83    31769.84    1533.19

　　B3      981.71    -16874.30   1485.69      -4998.82    27924.10    1504.60

　　根据表 1 计算得其六参数数据转换精度约为±1.2mm。

　　内业处理软件为：与扫描仪相配套的数据处理软件Trimble Realworks 。在配准模式下，不同测站的点云数据融合在一个坐标系统当中。在测量模式下，在三维点云图上量取实物尺寸和特征数据；也可以输出到CAD中，制作古建筑的平面地图；还可以直接存档点云数据（如图）。在建模模式下，可以根据已有几何形体对点云建立模型。

　　三维激光测量数据处理结果仍以点云的形式存档于数据库或者计算机中，结果数据存储文件格式为：*.asc，存储的内容有坐标值、RGB大小及坐标标准差。

　　存储后，数据可用于档案记录、三维可视化及逆向重建等方面，通过建模技术还原古建筑物原貌，并绘制**的修缮施工图纸，做到客观、准确地保护古建筑物，充分发挥三维激光扫描技术在古建筑保护中的应用价值。

　　因受该建筑物结构复杂、部分观测条件不佳等客观条件影响以及时间和经费的限制，此次中山纪念堂的三维观测数据有欠完整，但成果资料完全能体现三维激光扫描技术的**性和优越性，我们期待通过后期工作的跟进，能进一步完善本科研成果，更全面地建立中山纪念堂的建筑设计图，并建立完整的三维模型，赋予建筑色彩及强度等因素，全方位地提供建筑物的各项数据。

　　总结：

　　三维激光扫描技术运用于古建测绘工作中,为古建筑研究与保护提供了新的手段。它在获取信息的全面性、以及测绘工作的高效性等方面具有传统测量技术无法比拟的优势。尤其是它“非接触式”的测量的手段,不会对传统古建筑造成损伤,正体现了古建筑保护的核心思想,即让建筑物在“不改变原状”的条件下长期健康存在。但要运用三维激光扫描技术,建立一套科学合理的、实践性强的古建测绘方法,还需要在今后大量的古建测绘实践中不断探索。

  四、法如faro focus  premium  三维扫描仪
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Focus Premium 专为完整集成而设计

FARO 的配套产品 — FARO Sphere 和 FARO Stream（作为 Focus Premium 和 Sphere 之间的数据桥）— 构建三项独特技术的强大组合，使用户能够满怀信心地捕捉并随时随地与其--相连。它们可以缩短决策时间，同时简化工作流程任务，满足当今不断提高的远程、数字化工作的需求。

Stream 是创新之处是将 FARO 硬件和 FARO Sphere 基于云的应用及服务连接在一起的移动应用。Stream 整合硬件和云软件，可使现场捕捉工作流程变得更高效，并且将数据直接捕捉到 FARO 生态系统。它提供关于捕捉扫描的实时反馈，同时执行其预配准功能，从而实现此目标。

Stream 为在建筑、工程、施工和设施管理领域使用 Focus Premium 扫描仪进行扫描操作的数据捕捉提供出色的现场效率。现在，用户可以对成功实时收集到的扫描数据的完整性充满信心，确信不需要因缺少数据而导致额外现场回访并且有能力满足急剧缩短的项目完工时间要求，因为 Stream 和 Sphere 会在 Focus Premium 操作人员从现场返回时自动执行某些操作。 Premium 还有能力在扫描完成以后，将补充数据（如现场注释和拍摄影像）整合到项目当中。

Stream 将捕捉到的数据无缝集成到 Sphere，并提供完整的 FARO 解决方案和用兼容性。

Focus Premium 的与众不同之处还在于，它能够通过 Stream 分享收集到的现场数据，并将此类信息发送到 Sphere。一旦数据被发送到 Sphere，用户将可以通过安全的单点登录流程体验跨 FARO 点云应用和客户支持工具的集中式、高效的协作环境，从而更快地捕捉、处理与交付 3D 数据。借助 Stream 和 Sphere，当扫描操作人员开车返回办公室时，配准可在现场开展，并在云中执行处理。因此，场外同事可以处理这些数据，或者通过全球**的协作点云项目管理解决方案 FARO WebShare Software 与-终客户分享。

此外，Sphere 还利用 WebShare 集成三个客户服务平台：知识库（提供技术产品信息）、FARO 支持（提供全天候个性化服务），以及 FARO 学院（提供点播式和实时培训及教育课程）。

Focus Premium 嵌入式功能

新 Focus 的设计还能通过它的“嵌入式”功能无缝兼容 FARO Freestyle 2 手持式扫描仪。在扫描复杂的环境/结构、设备或狭窄空间时，它能够节省多台扫描仪定位所需的时间。嵌入式功能让用户能够从 Focus 点云无缝添加数据，并将其用作缺失数据（因某些区域难以扫描）的参考，包括阴影区域和具有不规则几何形状的物体。然后在同一个项目当中预配准两个点云。搭配使用 Focus 和 Freestyle 2 能够取得这两种工具无法单独获得的成果—提供高速捕捉和高数据粒度，确保不会遗漏现场的任何细节。

Freestyle 2 的自由移动功能让操作人员可以捕捉难以扫描位置的数据， 消除任何可能的数据空白，同时还能解决其他设备移动不便的难题， 满足多次调整 Focus 的位置以捕捉缺少信息的需求。

Focus Premium 工作流程向导

无论被用于建筑信息建模 (BIM)、工业设施管理和基础设施项目，或者优化施工质量控制、发送扫描数据以实现资产及设施管理的数字孪生，新的 Focus 搭配 Sphere，可通过 Stream 提高工作流程的效率，从而推动业务取得成功。无缝且安全地分享数据 — 通过云，不管 Focus Premium 操作人员身在何处 — 使得此套配产品能够从同类产品当中脱颖而出。联系您的当地销售代表了解更多信息。

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