以香山瓔珞巖為例基于三維數字化技術對假山研究

2018-06-11 01:47:46寇宇李雨靜高雯雯

中文信息 2018年3期

寇宇　李雨靜　高雯雯

摘要：本論文介紹了應用三維數字化建模技術以及運用FARO SCENE與Geomagic studio等軟件對園林山石重建的方法，同時與其他研究手法與建模方法進行比較，并且提出了此技術應用于假山研究的前景。

關鍵詞：三維數字化建模技術瓔珞巖掇山

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）03-0-01

一、研究背景介紹

自古以來便有著“山令人古，水令人遠，石令人靜”的說法。假山對我們的影響不單單是作為一個景觀的出現，是一種人們精神上的寄托與思想上的追求。通常在一個大尺度的園林中，假山石能夠很好的劃分空間，假山石不規則的形態能夠遮擋視線同時也有構景的作用。給人一種曲徑通幽、無窮盡之感。

二、新型測量技術介紹

三維數字化掃描技術（英文：3d laser scanner），別名：實景復制技術，特點：高效率、高精度的獨特優勢，用途獲取高精度高分辨率數字地形模型。通過激光掃描設備的布置，實地掃描所測繪的假山，之后獲得大量的數據點，形成“點云”數據，之后在電腦軟件中進行數據處理就可以獲得三維的數據，如點、線、面、體積，基本完成對假山的測量，在Auto CAD中就可以進行平面圖的繪制，得到一個精細的假山數據。

三、以瓔珞巖為例應用三維數字化建模技術對掇山的研究

1.研究對象瓔珞巖現狀

瓔珞巖位于香山東部，靜宜園中宮西南，翠微亭北側，是一處人工疊成的石山，為靜宜園二十八景之一。四周綠植圍繞，古樹參天，有側柏、油松等高大喬木，還有低矮灌木。堆疊呈半圓形，石種為青石，顏色是青色與深灰色混合。

整個瓔珞巖由三部分組成，主山在綠筠深處之下，次山在瀑布、親水平臺之前，配山在主山東南方向，是一個獨立的山峰。瓔珞巖每組有至少三個以上的疊石，層數較多，但石塊分布均勻，所有石塊相互呼應。

2.研究過程

2.1研究所用設備介紹

所用到的設備是FARO公司的一款相位式三維激光掃描儀Focus3DX 330，這是一款超長測量距離的高速三維掃描儀，它能夠在陽光直射下掃描最遠距離為330米的物體。利用所集成的GPS接收器。以下是該設備的參數。

2.2.應用三維數字化掃描技術的過程

2.2.1掃描階段

實地考察之后我們選擇了各方面條件都合適的一天進行實地掃描。實地掃描首先要布置相位球，至少三個以上，相位球的位置決定了最終模型的效果。之后進行測繪，測試結束得到需要的點云數據。測繪過程之中要保證不要有人以及動物突然進入，也不允許移動相位球

2.2.2數據處理階段

數據的處理用到了兩種軟件，分別是FARO SCENE點云數據處理軟件以及Geomagic studio點云封面軟件。

FARO SCENE軟件是一種適用于專業用戶的全面三維點云處理和管理軟件工具。它專門用于查看、管理和使用從高分辨率三維激光掃描儀獲得的各種三維掃描數據。SCENE通過使用自動對象識別、掃描拼接和定位，能夠高效輕松地處理和管理掃描的數據。掃描得到的數據首先經過SCENE軟件進行目標的拼接，拼接成立體的三維的點云集合圖，接著用該軟件進行點數據的處理，將點的數目控制在合適的范圍之內，最后利用該軟件將點云數據導出，用于后續處理。

Geomagic studio由Geomagic公司出品（目前此款產品已停止更新，由Geomagic Wrap代替），它根據掃描的點云自動生成準確的數字模型，在這之后還能夠通過模型的曲率自動分析將漏面封閉。將點云數據導入到該軟件之中，先進行統一處理，再進行降噪處理，之后進行封面處理，封面過程之中會有一些誤差，用該軟件進行補洞操作，以得到完整的模型。

3.研究成果展示

3.1不同維度渲染模型展示

經過數據處理的模型形成了一個封裝文件，我們將其保存成以stl為擴展名的文件，之后用犀牛軟件打開，對其進行渲染，形成較為直觀的模型，方便之后將模型數據應用到VR技術方面。

4.研究成果分析

4.1與其他建模方法比較分析

4.2實驗數據應用分析

實驗數據可以用于三維模型打印，打印的成品應用于沙盤模型中的假山營造部分，還可以應用于實驗研究，相比較之前的精度不高的模型，可以讓研究工作更加精細化。

該建模方式可以與VR技術結合起來，用于復原場景。

該建模方式可用于之后的疊石修繕，因為高度復原現在的模型現狀，對于之后保護工作的展開有很大的意義。

四、新型技術對假山研究的意義

從以上的分析可以看出，三維數字化掃描技術可以精確的定位假山的每一個點，這些點形成了點云數據，能夠更加細致的展示假山的空間結構、掇山的方法以及體量給人的直觀感受。三維數字化掃描技術將假山研究提升到一個新的高度，對未來的研究起著至關重要的作用。

參考文獻