古建筑保護中對信息化測繪技術(shù)的應用
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［摘要］在城鎮(zhèn)化發(fā)展進程中，為了滿足建筑需要，許多具有歷史文化價值的古建筑物需要進行搬遷。為了盡可能降低搬遷過程中給古建筑造成的損害，需要提前進行數(shù)據(jù)采集和建筑測繪。文章首先分析了信息化測繪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，隨后指出了古建筑三維電子模型的建筑方式，最后就古建筑中測繪技術(shù)的具體應用進行了詳細分析。
［關鍵詞］古建筑;信息化;測繪技術(shù);應用分析
古建筑不僅是中國古建文化的傳承載體，而且具有極其豐富的經(jīng)濟利用價值，例如常德桃源古鎮(zhèn)被評為國家4A級旅游景區(qū)，給當?shù)貛砹丝捎^的經(jīng)濟收益。近年來，受環(huán)境惡化以及人類活動等多方面因素的影響，我國古建筑的破壞問題日益嚴重，必須要借助于信息化測繪技術(shù)，收集古建筑的相關資料，為今后古建筑的搬遷和修復提供必要的信息指導。
1信息化測繪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
測繪技術(shù)最早應用于工程測量，后來隨著測繪技術(shù)的不斷發(fā)展，其應用范圍也變得更加廣泛。國內(nèi)最早應用測繪技術(shù)進行保護的一批古建筑包括長城、故宮等，但是早期的測繪工具以鋼尺、卷尺為主，所獲得的數(shù)據(jù)十分有限，測繪技術(shù)的實用性較低。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代測繪技術(shù)包含了計算機，GIS，GPS以及全站儀等技術(shù)設備，能夠全方位、立體化的采集古建筑的相關數(shù)據(jù)，為古建筑的虛擬現(xiàn)實和模型制作提供了必要的數(shù)據(jù)支持。針對近年來不斷出現(xiàn)的古建筑破壞問題，國家文物組織協(xié)會在2011年正式啟動古建筑的信息化測繪工作，利用現(xiàn)代化的技術(shù)設備完成記錄古建筑的地理位置、空間數(shù)據(jù)，為今后古建筑的測繪研究提供了豐富的資料。
2古建筑三維電子模型中的建筑方式
2．1采集古建筑的相關資料
前期測量中所采集到的三維數(shù)據(jù)越豐富，后期三維電子模型的還原度越高。信息化測繪中所要收集的三維數(shù)據(jù)主要包括:一，古建筑的地形圖，以及古建筑各個結(jié)構(gòu)中所用到的建筑材料;二，借助于探測掃描形式，收集古建筑的橫向剖面圖和縱向剖面圖，并明確古建筑的空間尺寸，以便于為后期模型制作提供可靠的依據(jù)。在收集完上述資料后，按照一定的比例將所采集到的實際數(shù)據(jù)進行等比縮小，構(gòu)建三維模型。
2．2制作古建筑的三維模型
在收集到足夠豐富的古建筑數(shù)據(jù)后，將這些數(shù)據(jù)錄入到專門的計算機建模軟件中，能夠直接生成相應的三維模型。具體的模型制作步驟如下:首先，打開模型制作軟件，并在該軟件中打開三維地圖;其次，調(diào)用數(shù)據(jù)文件，將文件中的三維要素錄入地形圖中，包括地形圖、等高線、建筑邊線等;再次，將上述三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層TN網(wǎng)格模式，并將網(wǎng)格進行曲面處理;最后，將處理后的建筑剖面圖直接投射到地圖上，再利用調(diào)色軟件對古建筑三維模型進行色彩處理，生成最終的三維建筑模型。
2．3古建筑三維模型的后期處理
后期處理對于完善古建筑三維模型起到了至關重要的作用。一般來說，后期處理需要將之前設計完成的三維模型進行相應路徑的設置，例如需要調(diào)整光源及投影，需要利用處理軟件生成動態(tài)圖片等。
3古建筑保護中信息化測繪技術(shù)的應用
3．1測區(qū)的控制測量技術(shù)
在古建筑的保護和修復工作中，為了盡可能還原古建筑原有的形態(tài)，對測繪工作中各個建筑要素以及測量精度都提出了極其嚴格的要求。因此，借助信息化測繪技術(shù)，利用全站儀、遙感測量等先進技術(shù)手段，可以在保證測繪進度的同時，使測繪所得數(shù)據(jù)誤差維持在允許范圍之內(nèi)。例如，在利用信息化測繪技術(shù)采集古建筑周邊的地理環(huán)境時，可以在古建筑外圍安裝三個測量點，然后從這三點上分別布置控制網(wǎng)，形成一個閉合的環(huán)形結(jié)構(gòu)，從而能夠全方位采集古建筑的地理環(huán)境信息。測區(qū)的控制測量工作相對簡單，測繪工作要求方面，只需要保證測量結(jié)果的精確度即可。
3．2外業(yè)數(shù)據(jù)的采集
為了躲避自然災害或滿足城市建設等重要工程施工需要，需要對古建筑實施保護搬遷工作。這種情況下，往往需要古建筑整體搬遷，因此對外業(yè)數(shù)據(jù)采集的全面性和精確性提出了較高要求。現(xiàn)階段的外業(yè)數(shù)據(jù)采集主要以全野外數(shù)字化模式為主，能夠借助于信息采集軟件獲取大量的古建筑相關信息。其具體工作流程為:首先，在古建筑的邊緣和重要位置安裝控制點，然后利用紅外探測器掃描古建筑，確保紅外線和控制點完全重合，描繪出建筑的大體輪廓和主體結(jié)構(gòu);其次，進行碎步測量。碎步測量的目的是在紅外探測基礎上，進一步提升測繪精度，體現(xiàn)古建筑的內(nèi)部設計細節(jié)。碎步測量的主要測量工具是全站儀，采用漫反射的方式，進行多次測繪，逐步縮小誤差區(qū)間;再次，我國古建筑結(jié)構(gòu)中大多包含梁、柱、墩等結(jié)構(gòu)，在采用碎步測量時，對這些結(jié)構(gòu)的角度和位置不能進行全面測量。在這種情況下，還需要結(jié)合三棱鏡進行反射測量;最后，將外業(yè)測繪中所得到的數(shù)據(jù)輸入到計算機上，并按照1∶100的比例將測量數(shù)據(jù)等比縮小，根據(jù)對應的數(shù)據(jù)、符號進行模型重構(gòu)。
3．3內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的編輯
利用相應測繪軟件對內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)進行編輯，將所采集數(shù)據(jù)導入相應測繪軟件中，在數(shù)據(jù)采集中完成地物相連以及地物編輯等工作，然后通過實際的數(shù)據(jù)編輯，完成文字標注以及高線和圖形的編輯等。古建筑相關測繪數(shù)據(jù)內(nèi)容較多，因此在編輯工作中應當制定階段性的編輯任務，確保業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)能夠真正發(fā)揮參考價值。
4結(jié)語
總之，信息化測繪技術(shù)很好的滿足了古建筑保護的各方面需求，具有重要的應用和推廣價值。
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作者：何巖 徐紫威 單位：長春建筑學院