影像全站仪在考古三维数字测量中的应用与研究开题报告

1. 研究目的与意义

在文化产业日益发展的今天，文物保护越来越收到人们的重视，怎么样去保存价值不菲的文物对文物测绘技术提出了挑战。传统的测量技术在对文物数据采集方便可以说是捉襟见肘，人工单点接触式测绘效率低下。影像全站仪的出现让文物测绘变得可靠便捷，是影像与三维点云扫描的精美结合。

文物延续了历史文脉，是人类文明的载体。对于文物，必须采取积极的手段进行保护和利用。保护和利用过程需要对古建筑进行维护、整理或修复，同时也需要保护或恢复历史街区的空间格局与尺度。特别是国家重大历史古建筑在大规模修复前要求进行精确的测绘工作，以取得较完备的科学记录档案，为文物规划保护和修复提供第一手资料，同时也是研究中国古文物的重要资料。

三维激光扫描是通过高速激光扫描测量技术，快速获取被测对象表面大量的空间坐标数据，为快速建立物体的三维模型及影像提供的一种全新的方法。此技术具有快速性、不接触性、实时、动态、主动性、高密度、高精准度、数字化、自动化等特性。传统的由建筑师手绘的结构图和由地面近景摄影测量方法测出的结构图可以表达建筑的关键部位和整体结构，但由于技术手段的局限，难以对古建筑进行快速测绘和对建筑立体空间进行清晰的表达。

据文物部门统计，我国目前被列入保护范围的古建筑群有近30万处，古建筑的保护、抢救及修复的工作量非常大，而传统的建筑测绘和资料整理的方法和技术手段远远不能满足古建筑保护的实际需要。目前, 国内在利用三维激光扫描技术进行古建保护已初见成果:2006年, 清华大学文化遗产保护研究所测绘人员使用 b iwt yse 3dguru三维激光扫描仪对山西陵川县西溪三仙庙的部分建筑及其五台山佛光寺东大殿进行了扫描。同年 1 月, 西安开始了 西安市民居保护工程 , 采用了 faro laser scannerls激光扫描仪。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：本论文旨在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，对田野考古进行三维数字化测量，通过影像三维激光扫描测量采集数据，对田野考古地形进行数字化三维建模（点云上特征点提取），对考古地形特征进行数字恢复，在三维模型上进行虚拟可视化三维重建。

论文通过对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，拓普康影像型三维扫描全站仪—is操作和使用、影像型三维扫描全站仪测量内业数据图像处理软件active sync的使用，以及利用影像型三维扫描全站仪测量获得文物、古建的“点云”数据，对所采集的数据进行坐标匹配转换、“点云”数据去噪滤波，特征点提取等关键技术，三维田野考古地形建模的技术流程，并对其地形模型测量精度进行实际验证。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

1、通过对影像型三维扫描全站仪的认识和使用，熟悉三维激光扫描技术的应用。

2、熟练掌握影像型三维扫描全站仪外业测量和内业数据图像处理软件使用，以及在cad软件下的三维地形建模的方法。

3、对田野考古现场利用影像型三维扫描全站仪进行三维扫描测量，获得实物“点云”，对其数字化构建。

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] 基于三维激光扫描技术的古建保护分析与展望.丁宁，王倩，陈明九

[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 [4] 徐进军，张民伟.地面三维激光扫描仪——现状与发展.测绘通报，2007，（1），47-50

[5]高新测绘技术在古建筑文物搬迁保护中的应用。滕德贵,王莉,谢征海,胡开全

5. 计划与进度安排

第一阶段（前期研究阶段）2022年3月13日至2022年3月26日（二周）

熟悉有着2500年历史悠久的古城苏州至今仍保留着众多的文物古迹。研究国内文物古迹三维数字化工作研究现状和发展趋势并研究国外文物古迹三维数字化工作研究现状和发展趋势。熟悉操作和使用拓普康影像型三维扫描全站仪—is，以及掌握影像型三维扫描全站仪野外测量方法，熟悉开发软件，以及cad、三维可视化建模设计平台软件的使用方法，熟练掌握三维激光扫描内业处理软件，掌握在三维激光扫描下实现对测绘地形和三维重建的方法。阅读相关书籍、参考资料。选取苏州市一田野考古现场进行考察。操作仪器前必须看使用说明，因影像全站仪精度高。

完成开题报告，开题报告内容：