园林三维激光扫描精准测量方法关键技术研究与实践开题报告

1. 研究目的与意义

古建筑中的园林，亭台楼阁，假山，池塘，小桥，廊道等等都包含了中国历史悠久的传统文化，传递着中国先辈们的卓越智慧，有着非常重要的科学价值，文化价值，艺术价值。而用传统的钢尺，角尺，测距仪等工具不仅工作量大，任务繁琐，而且精度也不够高，误差较大。随着虚拟现实，数字城市，数字化博物馆等名词的相继出现并进入了开发应用阶段，其中孕育了三维激光扫描技术的诞生，通过三维建模能够逼真的重现真实的场景，环境和建筑的样貌。所以用三维激光扫描技术代替传统方法是一次很好的创新改革。三维激光扫描建模是数字化中的一个重要的内容，也是测量技术领域中的一项高新技术，这项技术具有扫描数据量大，扫描精度较高，数据采集速度较快，实时性强，主动性强，受时间和空间的影响较小，能全天化工作，主动性强，数字化，自动化，非接触等等特点，因而有着非常广泛的应用领域，常常应用于数字文物，数字博物馆，数字考古，地形的勘测，虚拟现实，数字化城市，城市规划，数字娱乐，影视特技制作，逆向工程等等领域。人类是生活在一个三维立体的世界内，因此获得完整而准确的三维立体信息是重现客观世界的必要手段，三维激光扫描是继gps测绘领域有一大新的技术变革，本课题主要是研究古建筑中的园林的三维激光扫描技术的应用。

美国的斯坦福大学，华盛顿大学与cyberware公司合作在2003年的夏天利用三维扫描技术完成了数字化米开朗基罗的项目。英国自然历史博物馆利用三维激光扫描技术对文物进行了扫描，并将彩色数字模型装入虚拟现实系统中，建立虚拟博物馆。日本发生3.11地震后引发了海啸，而且福岛的核设施的的泄露也引发了安全问题和全球性的担忧，日本相关部门利用riegllms-z210激光扫描仪架设在小型机器人monirobo上，对福岛一号核电厂周围的危险区域进行了扫描。

日内瓦大学的alessandro等人以圣苏菲亚大教堂为例，对复杂和临危的历史建筑物进行虚拟重建和仿真。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究三维扫描技术在园林测绘方面的应用，从而利用获得的点云数据进行三维建模，本课题还是着重于三维扫描的测量工作的理论和方法，包括测量控制网的布设，控制点的选择，三维激光扫描仪的使用,三维激光扫描测量采集数据和内业数据图像处理软件cyclone使用。我的课题侧重于的还是三维建模前的测量工作,首先是对园林的现场了解，然后选取合适的控制点，建立合适的控制网，运用影像全站仪采集三维点云数据。我的研究方向就是怎样用影像全站仪对师陶园进行测量。

通过利用三维扫描仪对苏州科技学院的师陶园进行三维数据采集，对所采集的点云数据进行特征点、线和面的矢量提取等关键技术进行研究和实现。

预期目标是通过熟悉三维扫描仪的测量方法，首先是到师陶园进行现场踏勘，然后进行选点，选取合适的控制点建立合适的控制网，然后用三维扫描仪进行三维点云的数据采集，在此过程中会碰到测量的困难，比如说树木会挡住测量的路线，这就需要我去研究合适的测量方法去克服这种困难，比如多支一站等等，具体方法还有待我去实践中摸索。最终的目标就是采集到师陶园所有的数据信息，最后进行三维建模。

3. 研究的方法与步骤

研究方法和步骤：首先是收集相关的文献和资料，充分了解现场和仪器的测量方法，然后到现场布设控制点和设置靶标点的位置，使得每一站至少能共用3个靶标点，接着就是设计方案，方案通过后就联系仪器和相关人员进行现场测量得到点云数据。我研究的是精准测量方法，所以我准备抽取几处用别的方法去检验准度，并分析原因，最后就是三维建模并分析成果，完成论文。

4. 参考文献

[1]李海泉,杨晓锋,赵彦刚.地面三维激光扫描测量精度的影响因素和控制方法[j].测绘标准化,2011,01:29-31.

[2]马素文.三维激光扫描在测量中的应用现状[j].山西建筑,2011,09:207-208.

[3]薛彩霞,杨威,张璟.园林三维数字化测绘研究与应用[j].现代测绘,2011,05:53-55.

5. 计划与进度安排

一、准备阶段2022年3月16日至2022年3月29日（二周）

阅读相关的文献，对三维影像全站仪进行熟悉，掌握它的使用方法，对师陶园进行实地的考察和探究，熟悉后期处理软件的使用和内业数据的处理。探究师陶园的测量方法。同时完成论文的开题报告。

二、研究、实验阶段2022年3月30日至2022年4月5日（一周）