歷史古建筑是時(shí)代的符號(hào)，文化的沉淀，極具藝術(shù)、歷史、科研價(jià)值。歷史古建筑測(cè)繪是歷史古建筑保護(hù)和利用工作中重要的基礎(chǔ)性工作，主要是通過對(duì)歷史古建筑進(jìn)行信息采集和記錄，獲取完整的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行數(shù)字建檔、模型建立以及GIS地理信息服務(wù)平臺(tái)建立等，為歷史古建筑改造、修繕、重建、合理利用提供科學(xué)依據(jù)。
隨著科技進(jìn)步，歷史古建筑測(cè)繪從初始的手工測(cè)量法，到后期采用全站儀、測(cè)距儀、鋼尺等人工測(cè)繪工具獲取建筑測(cè)量信息的測(cè)記法。數(shù)據(jù)采集和處理雖然簡單，但需要消耗大量的人力勞動(dòng)，且成果基本上只有平面、立面和剖面圖紙，產(chǎn)品形式較為單一。而隨著傾斜攝影測(cè)量、三維激光掃描、貼近攝影測(cè)量等新測(cè)繪技術(shù)的全面發(fā)展，為歷史古建筑保護(hù)工作提供了更加機(jī)動(dòng)、靈活和高效的智能化測(cè)繪手段。
其中，傾斜攝影測(cè)量主要是采用無人機(jī)低空航拍獲取建筑真實(shí)影像，通過構(gòu)建實(shí)景三維模型反映建筑全貌，測(cè)量效率高；三維激光掃描是一種通過非接觸式測(cè)量即可瞬間獲取被測(cè)物體大量物理信息和幾何信息的方法，數(shù)據(jù)精度可達(dá)毫米級(jí)；貼近攝影測(cè)量技術(shù)基于無人機(jī)集成RTK厘米級(jí)高精度定位技術(shù)，通過云臺(tái)精準(zhǔn)控制相機(jī)俯仰角和旋轉(zhuǎn)角，對(duì)非常規(guī)地面或者人工物體表面進(jìn)行貼近飛行，高效獲取厘米甚至毫米級(jí)別分辨率影像的方法。以上智能化測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)勢(shì)的結(jié)合，能夠獲取復(fù)雜歷史古建筑全方位的測(cè)繪信息，實(shí)現(xiàn)歷史古建筑精細(xì)化、結(jié)構(gòu)化、內(nèi)外一體的高精度數(shù)字化重建。
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古建筑智能化測(cè)繪工作技術(shù)流程
現(xiàn)場(chǎng)踏勘：
主要是了解歷史古建筑所處位置的地形情況，建筑特色和現(xiàn)狀，以及建筑周邊環(huán)境情況。采用無人機(jī)進(jìn)行環(huán)繞飛行獲取低分辨率影像，得到歷史古建筑粗略的地形三維模型。結(jié)合單反相機(jī)拍攝歷史古建筑的觀闕、楹樁、雕檐、屏風(fēng)、壁畫等特色，并錄制建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)視頻，全面了解歷史古建筑的現(xiàn)狀和采集建模難度。
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現(xiàn)場(chǎng)踏勘（a）粗略地形三維數(shù)據(jù)采集（b）建筑紋理信息采集
方案制定與數(shù)據(jù)采集：
主要分為無人機(jī)貼近攝影測(cè)量、架站式激光掃描測(cè)量。
無人機(jī)貼近攝影測(cè)量以無人機(jī)搭載P1單鏡頭相機(jī)進(jìn)行歷史古建筑貼近攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集?；跍y(cè)區(qū)踏勘時(shí)期獲得的粗略地形三維模型進(jìn)行航線設(shè)計(jì)，以保證無人機(jī)貼近飛行的安全性和成果精度的控制。航線主要包括塔身環(huán)繞貼近，山墻、屋脊立面等貼近敷設(shè)。在保證飛行安全的情況下，無人機(jī)航線至建筑物貼近距離最小可達(dá)5米。
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無人機(jī)貼近攝影測(cè)量（a）塔形結(jié)構(gòu)環(huán)繞飛行（b）屋面、山門立面飛行
架站式激光掃描測(cè)量采用三維激光掃描儀進(jìn)行建筑外部、內(nèi)部的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集。在激光掃描開始時(shí)，需要保證兩個(gè)相鄰測(cè)站掃描重疊范圍達(dá)到30%，并配合掃描儀內(nèi)置的廣角相機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)拍照，快速高效的完成歷史古建筑點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集。
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激光掃描測(cè)量歷史古建筑信息
高精度模型生成：
采用三維建模軟件對(duì)環(huán)繞、立面等貼近拍攝的影像進(jìn)行自動(dòng)、快速實(shí)景三維建模。針對(duì)建筑內(nèi)部個(gè)別死角，結(jié)合3Dmax軟件進(jìn)行局部分離編輯，完成歷史古建筑三維模型精細(xì)化修飾。
將激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配著色、配準(zhǔn)、噪聲去除等處理，得到高精度的三維激光模型，進(jìn)一步將無人機(jī)貼近攝影測(cè)量生成的屋面點(diǎn)云與激光掃描點(diǎn)云進(jìn)行融合，通過多次校正以降低融合誤差至毫米級(jí)。
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歷史古建筑激光掃描真彩色點(diǎn)云和多源數(shù)據(jù)融合點(diǎn)云
歷史古建筑數(shù)字化測(cè)繪圖制作：
歷史古建筑數(shù)字化測(cè)繪圖包括平面圖、立面圖、剖面圖以及詳圖等，可以基于無人機(jī)貼近攝影測(cè)量技術(shù)構(gòu)建的建筑精細(xì)化實(shí)景三維模型和貼近攝影測(cè)量與激光掃描融合的點(diǎn)云模型，進(jìn)行抽稀、點(diǎn)云正射、切片處理后直接繪制。
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歷史古建筑點(diǎn)云正射和梁架局部剖面
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歷史古建筑平面圖（a）首層平面圖（b）屋頂平面圖
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歷史古建筑側(cè)平面圖（a）歷史古建筑塔剖面展開圖（b）
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歷史古建筑詳圖
采用單一測(cè)繪技術(shù)手段進(jìn)行歷史古建筑測(cè)繪，其效率、精度以及數(shù)據(jù)成果的全面性難以同時(shí)滿足新時(shí)期測(cè)繪地理信息行業(yè)對(duì)歷史古建筑精細(xì)化重建的需求。綜合歷史古建筑結(jié)構(gòu)和環(huán)境特點(diǎn)，綜合采用傾斜攝影、貼近攝影測(cè)量及輔助三維激光掃描測(cè)量技術(shù)，可以獲取建筑室內(nèi)外毫米級(jí)精度的測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)彌補(bǔ)了古建筑屋面、塔形建筑高處等位置缺失的點(diǎn)云，為歷史古建筑測(cè)繪和保護(hù)提供精細(xì)化的數(shù)據(jù)保障。