苏州古城遗址三维拾取方法研究与建模精度分析开题报告

1. 研究目的与意义

苏州作为一座具有２５００年历史的文化名城，保留着一大批历史建筑。古城区以明末和清代为主的会馆、衙署、寺观、宅院等各类历史保护性建筑达２５０处，它们是苏州重要的历史文化组成部分。百年来，众多苏州街巷中的历史建筑物已饱经沧桑，伴随着城市建设的飞速发展，城市管理者面临着城市改造、建设与对众多历史性建筑保护的矛盾，这是一个迫切需要解决的问题。通过先期寄存些历史控制保护性建筑的“ＤＮＡ”，为它们的保护、管理、改造和防灾等一系列工作和措施提供科学依据。应用三维激光扫描测量技术，对苏州控保建筑进行三维扫描测量，通过靶标控制点布设，设置不同视角测站，对控保建筑进行“点云”数据采集，对各站扫描数据进行配准、拼接和滤波处理等过程、方法的研究和应用，实现了对复杂古建的三维数字化重建表达，提高了复杂古建测绘的效率和精度。相比传统的古建测绘方法，三维激光扫描测量技术具有高精度、高密度、高效率，明显降低工作难度和工作量等优点，为历史保护性建筑的数字化测绘、重建表达，并将其“ＤＮＡ”数据永久存储起来，开辟了新的途径。

近景摄影测量用于古建筑测绘已有较长的历史。近景摄影测量的两部分工作中(摄影及影像处理和制图)采用的光学方法和模拟制图工艺,最终成果是以光学像片表示的影像资料和以纸图形式表示的图件资料。其优点在于能精密量测不规则表面的实体并能立体再现建筑物,测绘建筑物平面图、截面图、立面图、等值线图等。随着计算机技术及其在数字图像处理、模式识别、影像匹配等方面的应用,摄影测量已发展到一个新阶段---数字摄影测量。与传统摄影测量方法相比,其最大特点是所处理的原始信息是数字化影像信息。它充分利用了现代计算机技术的最新成果,采用数字影像匹配代替人眼立体观测,最终目标是摄影测量自动化。

空间信息获取技术是当前地球空间信息科学研究的热点问题之一,由于自然界空间对象的纷繁复杂,传统的地学三维数据采样率较低,难以准确地表达地学对象的真实状况,使得三维数据实时获取在空间信息科学领域显得尤为重要。随着计算机技术的快速发展和科学技术的不断进步,将现实世界的实体信息快速地转换为计算机可以识别处理的数据已经不再是人类的梦想。科技的创新、不断涌现的新技术为空间数据采集提供了各种各样的新方法和新手段,推动三维空间数据获取向着集成化、实时化、动态化、数字化和智能化的方向发展。地面三维激光扫描技术就是这个信息获取时代的产物,该技术作为获取空间数据的有效手段,能够快速的获取反映客观事物实时、动态变化、真实形态特性的信息。有人称地面三维激光扫描技术是继gps技术以来在测绘领域的又一次技术革命。古建筑测绘已经不单单是准确的记载古建的真实资料,而是应该更多的从发展的眼光,全方位、多信息源、科学地为古建筑的保护和维修提供基础资料。随着现代测绘技术在gis中的不断应用,对古建筑物的3维建模成为现实。而接下来的问题将是解决如何快速、高效、精确地利用丰富的数据源,以及多数据源的集成真实再现3维立体模型。这就需要我们古建筑研究人员和测绘人员共同努力,使古建筑测绘工作更系统化、自动化。

2. 研究内容和预期目标

对珍贵文物进行数字化处理，建成基于网络的数字化博物馆系统，可以较好地解决丰富的展品与有限的展览空间、时间的矛盾，进一步开拓博物馆藏品保护、研究和展示的新领域，还可以实现博物馆管理观念和管理手段的现代化。更重要的是精确的文物数字模型记录了文物原始的真实三维信息和纹理信息，为文物修缮和恢复提供了重要的数据和模型支持。

利用近年来发展起来的一门新技术影像型三维扫描全站仪测量和多旋翼无人机低空摄影测量，对苏州越城遗址及古墓群进行三维数字化测量和地面三维拾取，包括影像型三维扫描全站仪测量理论和方法研究，影像型三维扫描全站仪测量的控制网布设、控制点设置研究和应用，多旋翼无人机低空摄影测量方法和技术研究和应用。

影像型三维扫描全站仪测量内业数据图像处理软件imagemaster的使用，以及利用影像型三维扫描全站仪测量获得的“点云”数据进行三维建模技术和对多旋翼无人机低空摄影测量相片的拼接和正射影像制作，地面三维数字模型的制作以及建模精度研究分析。

3. 研究的方法与步骤

研究技术路线流程框图如下：

4. 参考文献

[1]李清泉等著.三维空间数据的实时获取、建模与可视化.武汉：武汉大学出版社，2003

[2]张序，李兆堃，袁铭，朱威.苏州虎丘塔三位数字化表达研究与应用.北京：测绘通报,2012，（12），51-53

[3]余明，丁辰，刘长征等.北京故宫修复测绘研究.北京：测绘通报,2004，（4），11-13

5. 计划与进度安排

第一阶段（前期研究阶段）2022年3月14日至2022年3月27日（二周）

通过网络、媒体等手段熟悉作为一个有着2500年历史悠久的古城苏州至今仍保留着的众多的文物古迹。研究国内、外文物、古建三维数字化工作研究现状和发展趋势。熟悉拓普康影像型三维扫描全站仪—is的操作和使用，以及影像型三维扫描全站仪野外测量方法。参考摄影测量教程，并通过说明手册介绍等熟悉多旋翼低空无人机航空摄影测量原理和方法，以及大疆四旋翼无人机的操作、使用和航测。阅读相关书籍、参考文献资料。对苏州市古建筑进行实地考察。收集螺丝墩、胥口及劳动力附近古墓群资料。完成开题报告，主要包括（1）该课题的研究背景、目的和意义；（2）该项目实现拟采用的主要技术路线与方法；（3）该项研究和应用预期达到的目标；（4）该项目实现步骤的流程框图。

阅读参考文献，撰写文献阅读报告。研究分析文献资料。