项目背景
随着计算机相关技术的发展，我国古建筑保护领域也发生了翻天覆地的变化。特别是各类计算机技术和数字化技术的深入应用，使得古建筑保护各项工作进展都非常迅速。对于各个古建筑研究来说，都必须要在保护的基础上展开各类工作，因此古建筑保护相关的数字化技术探讨尤为重要。
相较于传统保护技术来说，数字化技术具有多方面的特征与优势。首先，数字化技术能够提高信息处理的效率。在使用了数字化技术以后，古建筑保护工作就能够跟计算机有更深层次的结合，使用计算机高速的运算速度来提升保护工作的效率。特别是各类信息处理效率的加快，使得建筑保护的有效性大大提升。其次，数字化技术可以使得建筑保护变得精细化。在传统建筑保护中，具体的保护工作需要具备丰富经验的技术人员来进行主观的判断，并且整个过程显得比较粗糙。而使用了数字化技术以后，就能够得到古建筑的全部信息，使得后续工作也会呈现出显著的精细化特征，不会笼统地进行概括。
一方面，数字化技术已经成为了古建筑保护领域的主要发展方向，另一方面，数字化技术的使用大大降低了古建筑保护工作需要的人才标准，节省了很多人力成本。同时这项技术的使用也能够有效提高保护工作的成效性，给古建筑保护减轻了很多资金压力。
历史建筑数字化是对文物进行全息记录和转化的工作，一可抢救性记录保全古建筑全面信息，实施古建筑的数字化信息保护，为永续的文物保护研究夯实基础，二可实现文物资源由物质资源向数字资源的转化，使其成为数字时代可不断增值永续发掘转化利用的文化资源基础。古建筑数字化建设，是实现文化资源长久保存并发挥更大作用的基础性工作。
项目介绍
某市具有百余年历史的四层历史建筑，位于承载着地方深厚历史文化的古老街区，某单位为对历史建筑开展预防性保护和修缮工作，我司受上游业主委托，对古建筑开展三维扫描测绘工作，进行数字化存档，为后期古建筑的保护修缮以及复原工作提供了重要数据参考，促进古建筑的保护与传承。
历史建筑三维激光点云，是针对单个文物建筑的数字化运用成果，用于将某一处文物建筑还原成一段高精度的数字化三维立体影像，利用数字化手段，将古建筑搬到了三维立体空间，形成了全新的“数字化”档案。这不仅实现了让古建筑“立起来”，同时进一步提高古建筑呈现的精确度、实景感，为后续文物的传承保护、展示应用打下基础。
解决方案
此次采用天宝最高端的Trimble X12超高速三维激光扫描仪对建筑及周围设施进行三维扫描，从而提取二维线画图及建立三维模型，用于数据存档，为后期修缮或重建提供精确的三维数据。
3D 激光扫描技术已经取得进步。
Trimble X12 三维扫描仪
3D 激光扫描技术已经取得进步。
Trimble® X12 扫描系统将行业领先的硬件与 Trimble 强大、高效的 Trimble Perspective 软件相结合，保障提供最优性能。
告别复杂的工作流程。轻松实现配准。提供绝不妥协的精度、速度、范围或成像。
工作流程简述
外业采集流程
首先对建筑内外进行勘察，规划好扫描仪架站位置，设置每站扫描3分钟，共计测站180余站，获取到高质量高密度的三维点云数据。
外业采用无目标全自动拼接作业方式，外业效率大大提高。Trimble X12超高速三维激光扫描仪自带高清操作界面，一键扫描，亦可配备T10平板电脑通过Trimble Perspective软件实现三维可视化、自动外业配准、精化、注释、测量和导出。
图1 实地勘察
图2 Trimble X12 点云数据采集
图3 Trimble X12 点云数据采集内业流程
完成点云数据采集后，可直接用Trimble Realworks软件导入点云数据，利用Trimble的无目标全自动配准技术完成多站点云数据的自动配准工作。配准工作完成后，对每层楼的数据进行严格检查，确保数据无误，内业根据三维点云数据进行标准制图及建模。
图4 古建筑三维彩色点云数据
图5 TRW 软件浏览器实景照片
图6 立面图
图7 立面图局部软件简介
Trimble Realworks是专为当今各种扫描应用来设计的、功能强大的办公软件，可从各种三维激光扫描仪导入丰富的数据并将其转换为引人注目的三维成果。
- 配准、可视化、浏览、管理扫描仪点云数据
- 管理、处理和分析大数据集
- 无标靶自动配准，生成报告
- 集成来自Trimble GNSS、全站仪和3D数据
- 导出CAD设计包
- 发布项目数据包供单独浏览、测量、注解
- 5个版本适应不同应用场景
项目总结
对于结构复杂的古建筑物，传统的测量方式很难提取其平立剖面图，而Trimble X12结合Trimble Realworks则能完美的解决这种问题，通过高精度的三维扫描仪器，以毫米级的精度记录建筑物及其周边环境的三维坐标信息，无论是建筑物的外观轮廓、内部结构，还是细小的装饰细节，都能被精准捕捉，确保了竣工测量数据的可靠性。利用数字化手段，可以全方位、多角度收集建筑遗产本体和其周边的完整三维模型数据，保证了数据的精确性和完整性，避免了传统测绘中对文物的二次破坏。这些数据对后面相关人员开展文物建筑和历史建筑保存状况评估，建立详细的数字化建筑遗产档案数据库及动态管理台账，掌握文物建筑和历史建筑使用动态提供了科学的管理和保护依据，提高了工作效率，为古建筑的保护修缮以及复原工作提供了重要参考，促进古建筑的保护与传承。
应用数字测绘、三维激光扫描、三维建模、虚拟现实场景等数字技术的数字化展示，能够达到仅靠文字、图片展示难以达到的传播效果，是未来建筑遗产展示和传播的新趋势。数字化技术可以与传统文物建筑保护技术相结合，赋能文物建筑修复、保护和研究工作，对于加强建筑文化遗产保护、研究及利用有着重要意义，也可以赋能建筑遗产数字化展示利用。
技术优势
- 扫描速率最快可达218万点/秒。
- 超简单的外业工程流程，自动化完成扫描和配准。
- 测距最远可达365米。
- 精度最高可达1mm。
- 高标准IP54的防水防尘等级和原厂保修2年。
- 自带集成式LED聚光，可实现黑暗环境中仍然可以获取数据。
- 具备超高清相移距离测量的专属技术原理。
- 可在运动中清晰的查看和验证扫描数据和影像。
- 标配平板电脑可实现现场的自动化配准和精细化处理。
- 在外业即可实现三维数据的可视化、报告、注释、测量和成果导出，以简化操作并扩展现场作业的各种潜能。