浅谈三维激光扫描技术在民族特色村镇保护中的应用及对策建议

宋雪峰

摘要：三维激光在民族特色村镇保护与开发中具有独特的、无法取代的优越性，和数码相机结合，可以快速建立民族特色村镇的三维影像模型，实现民族特色村镇的重建、数字化存档，以及三维可视建设规划设计。本文通过三维激光扫描技术在云南省红河州弥勒县城子村的应用，梳理该技术在少数民族特色村镇保护与发展中的重要应用价值，以及存在的问题，并提出对策建议。

关键词：三维激光技术；民族特色村镇；保护；应用；对策建议

三维激光扫描技术又称实景复制技术，是一项测绘高新技术，通过高速激光扫描测量，大面积获取三维坐标点云数据，和数码相机结合，可以快速建立民族特色村镇的三维影像模型，实现民族特色村镇的重建、数字化存档，以及三维可视建设规划设计。三维激光扫描技术用于民族特色村镇保护具备优良的适用性和可靠性，单点向扫描精度达毫米级，扫描间距可达亚毫米级，能将复杂且不规则的村镇和民居进行完整数据采集，非接触的测量方式不会对村镇和民居造成任何损伤。因此，三维激光扫描技术在民族特色村镇保护中具有重要应用价值。2016年12月，云南省民宗委与大连民族大学土木工程学院合作，对云南省红河州弥勒县彝族特色村寨城子村进行了三维激光扫描作业，初步建立城子村点云数据库和三维立体影像模型，为少数民族特色村镇数字化保护与开发探索了新方法和新途径。

一、城子村概况及数字化采集

（一）城子村概况

城子村，位于云南省红河州泸西县永宁乡，距泸西县城25公里。整个城子村依山而建，保留层层而上的土掌房，形成一级级台阶式的民居群。村中土掌房占90%以上，村寨的整体布局依山就势而行、层层跌落，西高东低、背山面水，几百户人家自然相连与山坡融为一体。城子村完整而真实地保存了不同时期建造的民居的不同特点及发展过程，是彝族民居建筑史中的活化石。城子村民居主要有四类，一类是县级重点保护建筑，如城子大寺（即昂贵土司府旧址）和将军第（彝汉结合特色建筑）等，二类是传统土掌房民居，其特点为就地取材，筑土为墙，覆土为顶，室内则用木构架搭建。这类建筑是城子村民居的主体，数量较多，房屋质量也参差不齐。三类是不同时期改建过的土掌房民居。由于近年来村中居民经济收的增加，生产生活方式发生改变，部分居民被改、扩建，这部分房屋大多采用砖混结构。这类建筑在全村靠山脚下村寨边缘较多。第四类为近年新建的砖混结构建筑。这类建筑分布于村口河流对岸，与城子村整体风格有较大冲突，不同程度地影响了区域整体景观及村寨风貌。

（二）城子村数字化信息采集及整理

基于文化、生态、物质文化遗产、旅游四个角度的保护需求，课题组对城子村开展了数字化信息采集和数字化修复整理工作。一是数字化信息采集，通过使用三维激光扫描仪，对城子村分层数字化采集。主要采集土掌房的单体建筑尺寸、每个土掌房的相对位置关系，土掌房细部构件的样式，同时对村寨地形地貌、自然环境进行1：1实景复制，全面采集城子村坐标数字化信息。二是通过“拼接”、“去噪”、“修复”等处理，将城子村土掌房的整体建筑风貌进行还原，获取完整的数字化信息。

二、数字模型的应用价值

城子村数字模型建立后，可以开展三维现状分析图、三维建设规划图、三维住房建设方案图、VR浸入式场景体验、“互联网+”开发、可视化建设规划设计等方面的应用，将为少数民族特色村镇保护与开发带来一场技术性革命。一是三维现状分析图，通过对数字模型贴图处理，可建立城子村三维立体现状分析图和二维俯视图，较传统无人机或卫星拍照图纸更为直观和准确。二是三维建设规划图，以数字模型为基础，可建立城子村三维建设规划图，对城子村拟建设项目进行实景规划设计。三是三维住房建设方案图，根据民居单体数据，对土掌房进行逆向设计，把拟新建和改造的民居三维模型尺寸、位置、建筑样式反映到二维图纸上，指导民居建设，以三维实景技术确保土掌房风格一致。四是VR浸入式场景体验，利用构建好的场景模型，结合VR虚拟现实技术，创建一个身临其境的浸入式体验场景。五是“互联网+”开发，发挥互联网的优化和集成作用，以超文本、超媒体技术为基础，把城子村的土掌房、彝族文化、风景、美食等图像内容，集成到互联网中，实现网站及外网访问，以互联网为平台进行旅游宣传和推介。六是可视化建设规划设计，整合城子村三维点云数据与场景模型，结合建设项目内容，进行三维虚拟现实建设规划设计，并根据村镇的发展需要和资金项目投入情况，适时更新调整三维可视化建设规划设计。

较传统规划设计，可视化建设规划设计更具操作性，更有实用价值，传统规划设计缺陷较多，设计效果与建设效果很难一致，往往规划设计很美，建设效果很差。同时，在实际工作中传统规划设计图纸在通过评审后往往束之高阁，浪费大量规划设计经费，而三维可视化建设规划设计可实现规划设计的动态完整性和可持续性。

三、存在的问题

一是三维激光扫描技术还不普及，目前只有高校在教学和研究中使用，各级规划设计院或规划公司无此技术。二是三维激光扫描技术使用成本较高，一台激光扫描仪在50万元左右，设备购买成本高导致规划设计费用偏高，一个村寨的三维规划设计费用最低将近25万元，一个乡镇的三维建设规划设计费用估计超过200万元。

四、对策建议

少数民族特色村镇要做到一次规划、一次建设、一次成功难度还较大，从各州市上报的民族特色村镇建设规划来看，村镇建设规划编制水平普遍较低，导致部分民族特色村镇的特色不突出。而三维激光扫描技术是实现精细化编制规划和可视化实施规划的唯一途径。建议：一是由国家民委安排一定经费，云南省民宗委适当配套，重点选择我省2—4个整体风貌和传统民居保护较好，并且具备较大开发价值的少数民族特色村镇，开展少数民族特色村镇数字化保护与开发试点工作，为少数民族特色村镇保护与开发探索新方法和新途径。二是每年打造10个省级重点民族特色村寨，每个投入项目资金400万元，其中规划编制费30万元，州级申报，省级初评确定名单后，由大连民大土木工程学院编制可视化建设规划，省级组织专家评审，予以重点打造。

【參考文献】

[1]中共云南省委云南省人民政府关于建设旅游强省的意见（云发2013﹝14号﹞）.

[2]云南省少数民族特色村镇保护与发展规划（2016-2020）.