在古建筑、古民居、古村落不斷消失的今天,對(duì)建筑布局、建筑形制、結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件尺寸的全面測(cè)繪是保護(hù)和傳承建筑技術(shù)、工藝和價(jià)值的最基本、最有效的手段和方法。測(cè)繪可以獲得古建筑的具體數(shù)據(jù)和相關(guān)信息,也是文物保護(hù)工作的最基本環(huán)節(jié)。
1、古建筑測(cè)繪的現(xiàn)狀
缺點(diǎn):設(shè)備造價(jià)較高,后期處理繁瑣
2、基于影像的三維實(shí)景建模古建筑測(cè)繪
2018年3月我課題組調(diào)研了內(nèi)蒙古烏蘭察布地區(qū)某古鎮(zhèn),其間對(duì)古鎮(zhèn)內(nèi)3處即將進(jìn)行大修改造的民居院落進(jìn)行了三維實(shí)景建模。平均每個(gè)院落測(cè)繪面積為700余平方米,測(cè)繪設(shè)備包含:大疆Phantom3 Professional無(wú)人機(jī)、Canon EOS 60D數(shù)碼單反相機(jī)和國(guó)產(chǎn)RTK設(shè)備。
在數(shù)據(jù)采集中,利用空中圖像采集和地面圖像采集相結(jié)合的方法,為每個(gè)歷史院落空中采集300-500張攜帶POS坐標(biāo)信息的數(shù)碼相片,地面采集200-300張數(shù)碼相片。利用RTK設(shè)備為每個(gè)院落四周做4-8個(gè)控制點(diǎn)。
院落實(shí)景模型
實(shí)景模型生產(chǎn)流程圖
三維實(shí)景建模技術(shù)在繪制建筑群總平面圖中的應(yīng)用
經(jīng)三維實(shí)景建模軟件處理,其成果可導(dǎo)出攜帶POS信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)并與CAD軟件對(duì)接,從而繪制古建筑群相對(duì)精確的CAD總平面圖,測(cè)繪及修繕圖。因此,以往以小板手繪措施,結(jié)合測(cè)距儀、經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀的讀數(shù)的總平面測(cè)繪方法,可以完全被三維實(shí)景建模方式取代。
三維實(shí)景建模技術(shù)在繪制古建筑立面圖中的應(yīng)用
古建筑的立面圖包括其單體的正立面、背立面和兩個(gè)側(cè)立面。以往的建筑學(xué)測(cè)繪,經(jīng)常采用竹竿和皮卷尺、鉛垂球來(lái)測(cè)量建筑高度,近些年借助激光測(cè)距儀和三維激光掃描儀來(lái)進(jìn)行古建筑立面測(cè)繪。這些測(cè)繪方式的優(yōu)勢(shì)和弊端在前文中已提及,這里就不再多贅述。
如需形成CAD立面圖紙或修繕圖紙,可借助點(diǎn)云工具或光柵化立面圖像信息,在CAD中重新繪制即可,修繕正立面圖和背立面圖。
三維實(shí)景建模技術(shù)在繪制古建筑節(jié)點(diǎn)大樣圖中的應(yīng)用
古建筑的節(jié)點(diǎn)大樣圖包含了類似磚雕、脊飾、斗拱等不同位置的大樣。此類構(gòu)件的線條、圖案較為復(fù)雜,因而節(jié)點(diǎn)大樣圖往往是古建筑測(cè)繪中最耗時(shí)、難度最大的。采用三維實(shí)景建模技術(shù),可真實(shí)還原建筑物重要節(jié)點(diǎn)的樣式信息、尺寸信息和材質(zhì)信息,亦可作為數(shù)字化三維檔案留存。利用空中、地面結(jié)合的三維實(shí)景建模技術(shù),可真實(shí)反映了古建筑的斗拱樣式、彩畫風(fēng)格和材質(zhì)信息,這些數(shù)字化檔案亦可導(dǎo)入Autodesk或Bentley相關(guān)軟件進(jìn)行矢量化處理。
浙江省某古建筑斗拱實(shí)景模型3
景建模技術(shù)在古建筑測(cè)繪中的弊端
雖然采用空中、地面影像相結(jié)合的實(shí)景建模技術(shù)可以替代建筑學(xué)測(cè)繪中的總平面測(cè)繪、立面測(cè)繪和部分節(jié)點(diǎn)測(cè)繪。但其技術(shù)應(yīng)用于古建筑測(cè)繪也存在很多弊端,在某些自然因素或人文因素的干擾下,無(wú)法實(shí)現(xiàn)古建筑測(cè)繪的全部要求。例如:
古建筑室內(nèi)及梁架結(jié)構(gòu)的實(shí)景數(shù)碼影像較難獲取
SLAM點(diǎn)云平面、剖面映射數(shù)據(jù)
對(duì)于周邊樹木較多的古建筑群,較難提取建筑的立面信息
敦煌莫高窟塑像模型對(duì)比圖
本文作者:?jiǎn)潭黜?、尚大?內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院裝飾與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院
數(shù)字城市充分利用新技術(shù)和日益普及的實(shí)景建模,也就是利用數(shù)碼照片或點(diǎn)云數(shù)據(jù)捕獲現(xiàn)場(chǎng)條件的過程。這些三維實(shí)景模型可以輕松共享和傳輸,通過加強(qiáng)與外部機(jī)構(gòu)和服務(wù)的協(xié)作來(lái)加快決策過程。
目前,采用傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行三維建模的后處理軟件以法國(guó)ASTRIUM公司的StreetFactory和Acute3D公司的Smart3DCapture軟件為典型代表[2].利用地物的垂直與傾斜影像以及少量的地面控制點(diǎn),構(gòu)建基于真實(shí)影像紋理的高分辨率真三維模型,主要技術(shù)流程如圖1所示??蓪⑸a(chǎn)的三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)用分析...