三维激光扫描技术在文化旅游项目数字化中的应用

背景介绍
随着中国改革开放和市场经济的发展不断深入，大众对于多元化旅游资源的热情不断高涨，巨大的市场资源和广阔的市场前景，使得景区当地政府不断增加对文化旅游产业的投入和创新。为了满足社会大众的消费需求，打造创新文化旅游产品，景区管委不断提高对文化旅游产品的创新运营的重视，政府也积极加大科技投入，助力文化旅游产业实现文旅产品的创新。
项目概况
12月10日，从文化和旅游部资源开发司传来喜讯，经过各级专家的严格评审，层层筛选，云和梯田景区脱颖而出，顺利通过了国家旅游局全国旅游资源规划开发质量评定委员会组织的景区资源价值和景观质量评审，成功列入国家5A级旅游景区创建名单。这标志着云和梯田景区5A创建工作迈过了重要的一关，取得了阶段性胜利。

坑根村地处崇头镇西南方向。群山环绕，风景优美，位于云和梯田景区的核心区块。近日，我司受托承接了坑根村历史建筑数字化项目，最终目的在于将当地几十座历史建筑完整数字化，提供包含所有一比一尺寸信息的数字化模型用于项目的改建设计和信息存档等。
本案例选取一栋做详细介绍。

本栋房屋依山而建，有三间小房组合而成，以山势由低到高，前后有两块菜地，外侧是一条石阶梯蜿蜒而上。墙体多为累石与泥墙混合，房屋中还有部分木制支撑结构，应甲方一比一还原现场的要求，我们决定采用三维激光扫描技术将房屋扫描下来，再以获得的彩色点云作为尺寸和纹理依据，逆向生成模型。
三维激光扫描仪简介
三维激光扫描仪的工作原理是激光测距，扫描仪本身是将无合作目标激光测距仪与角度测量系统组合的自动化快速测量系统。通过时间差计算出扫描仪到被测目标之间的距离，结合编码器来测量镜头旋转角与激光扫描仪的水平旋转角度，从而获得每一个点的三维坐标值。
三维扫描技术的出现，改变了已有的数据采集方式。面式数据采集替代传统的点式数据采集，是测量技术发展史上的一次巨大变革，三维扫描技术引入古建筑测绘弥补了传统测绘手段的诸多不足，面对形式多样，曲线样式众多、内部结构复杂的古代建筑，三维激光扫描仪大大提高了测绘的工作效率。三维激光扫描技术具备以下特点：
非接触性，不需要接触被测目标，即可快速得到目标的三维信息，解决了危险目标、不宜接触目标、易损坏目标的测量。
快速性，激光扫描的方式能够快速获取大面积的空间信息。从传统的单点测量的方式跨越到面测量，实现测量效率的质的飞跃。
数据采集的高密度性，具体测量过程中，可根据实际需求，被测物体的精细程度设定一定得采样间隔，从而得密度足够高的点云数据。
全数字化，三维激光扫描仪得到的点云，不仅包含了三维位置信息，也包含了RGB信息，便于移植到其他系统处理和使用。
全天候，三维激光扫描一通过主动发射激光束的方式来完成对目标点的测量，不需要外部光线，使得扫描能够摆脱时间和空间的限制，实现全天候测量。
工作流程
1根据现场情况选择合适的扫描站点，设定合适的参数进行自动化三维扫描。

2.数据融合
采集的数据可以自动在软件中一键注册，实现自动融合。
3.生成模型
利用得到的点云数据，软件也可半自动化生成部分模型，再通过人工修改与补充，可以得到完整模型，此模型也可用于辅助设计与3D打印等。
4.3D打印
本案甲方亦有对现有历史建筑做沙盘展示的需求，使用3D打印技术制作沙盘模型是较合适的解决方案。在对模型进行网格化处理，细节修缮后，根据打印需求之实际情况，我们将其分成了屋顶、主体与底座三部分分别打印，以保证其屋顶的瓦片细节和泥石墙的细节很大程度的还原其本身的细节。
5.其他用途
1）用切片获得二维线化图
2）利用插件可以用于成果汇报与快速尺寸测量
3) 使用自带的VR插件可以实现VR浏览

展望
中国已经步入大众旅游时代，人们对旅游品质的要求不断提高，文化旅游作为一种以历史文化资源为基础的精神文化消费活动，日益受到大众青睐。文化旅游产业表现出强劲的发展动力，在中国旅游业大步发展的进程中是不可或缺的重要力量之一。
目前已经越来越多的省份积极推进文化旅游产业布局，并明确提出要把文化旅游作为支柱产业和产业转型升级的重要方向进行重点谋划，并明确提出要把文化旅游产业的创新发展作为带动文化市场迭代升级的重要手段和主攻方向。
那么如何有效实现战略性支柱产业建设？如何积极推进中国文化旅游产业转型升级？这些都是新时期文化旅游产业发展不得不面对的现实问题。在景点以及其配套设施的建设方面，将更多的高新技术投入到景点以及其配套设施建设项目中去，将可以辅助设计出更好的实际方案，以达到节省工期及物料和人力成本的效果。
三维激光扫描技术在建筑行业中有着十分广泛的应用。除了采集数据逆向生成数字模型为深化设计提供参照依据外，还可以用于三维建档、结构检测、与设计方案进行对比分析、竣工验收等多个维度与方向。
如今，建筑行业正处于信息化的快速进程中，三维扫描作为一种高效便捷全方位和高精度的数据采集和测量技术，再辅以逆向建模技术，将会为建筑改造设计提供新的思路。

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