基于三维激光扫描技术的近现代建筑数字化建模研究

来源 :青岛理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:heirenmading
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完善的图纸资料是古建筑加固、修缮及改造的关键,大批建筑文物因图纸缺失导致其现存资料无法满足建筑修缮的要求。传统的测绘方法效率较低且在测量过程中容易对建筑造成二次破坏。大部分利用点云创建的建筑模型只是侧重于建筑外观的渲染,所建模型并不包含建筑加固、修缮所需要的具体构件信息。基于此,本文发挥三维激光扫描技术高效率、非接触及高精度的特点,对近现代建筑的点云信息获取与处理以及数字化建模展开研究。本文深入的研究了三维激光扫描系统的构成及测距、测角与扫描定位原理。对点云外业数据采集过程中的扫描步骤及站点架设、内业数据处理过程中的点云拼接、去噪、精简等关键问题进行研究。在此基础上提出了运用三维点云创建文物建筑三维模型的方法。设计新的点云处理方案,以解决点云噪点过多、导入绘图软件后点云重叠的问题,最终创建BIM模型。本文的主要工作及重要结论如下:首先,将RANSAC算法运用到建筑立面点云面片的获取中,通过比较多组不同阈值下的面片提取效果,选取合理的面片提取阈值参数。在此基础上提出改进的RANSAC算法,分别为循环提取点云面片以及R半径面片去噪,通过算例分析确定合理的半径值及点数阈值,以满足高效的面片提取及面片内噪声点有效去除的处理要求。其次,在点云面片提取的基础上,研究了建筑立面特征线上点云的提取算法。并通过算例分析,确定合理的k-邻域范围及距离阈值,实现建筑立面特征线上点云的提取。为获取建筑构件的平面信息,对拼接、去噪、精简处理后的点云进行特定高度及厚度范围内的切片处理。最终将建筑立面特征线点云及平面切片点云导入CAD制图软件中描绘出建筑的平立面二维图纸,据此创建建筑三维模型。并在建模过程中加入建筑材质、建造年代、加固时期等非几何信息,实现项目各相关数据的高度整合,以便为后期建筑的加固及改造提供完备的信息。最后,结合青岛市近现代建筑广兴里里院进行点云获取及建模过程应用研究,验证本文研究内容的可行性。在三维激光扫描技术飞速革新的背景下,其在既有建筑信息获取的过程中发挥着举足轻重的作用。本文运用此项技术的优势,将其运用到建筑三维模型的创建中,为近现代建筑数字化建模的研究提供借鉴。
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