以香山璎珞岩为例基于三维数字化技术对假山研究

2018-06-11 01:47寇宇李雨静高雯雯

中文信息 2018年3期

寇宇　李雨静　高雯雯

摘要：本论文介绍了应用三维数字化建模技术以及运用FARO SCENE与Geomagic studio等软件对园林山石重建的方法，同时与其他研究手法与建模方法进行比较，并且提出了此技术应用于假山研究的前景。

关键词：三维数字化建模技术璎珞岩掇山

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）03-0-01

一、研究背景介绍

自古以来便有着“山令人古，水令人远，石令人静”的说法。假山对我们的影响不单单是作为一个景观的出现，是一种人们精神上的寄托与思想上的追求。通常在一个大尺度的园林中，假山石能够很好的划分空间，假山石不规则的形态能够遮挡视线同时也有构景的作用。给人一种曲径通幽、无穷尽之感。

二、新型测量技术介绍

三维数字化扫描技术（英文：3d laser scanner），别名：实景复制技术，特点：高效率、高精度的独特优势，用途获取高精度高分辨率数字地形模型。通过激光扫描设备的布置，实地扫描所测绘的假山，之后获得大量的数据点，形成“点云”数据，之后在电脑软件中进行数据处理就可以获得三维的数据，如点、线、面、体积，基本完成对假山的测量，在Auto CAD中就可以进行平面图的绘制，得到一个精细的假山数据。

三、以璎珞岩为例应用三维数字化建模技术对掇山的研究

1.研究对象璎珞岩现状

璎珞岩位于香山东部，静宜园中宫西南，翠微亭北侧，是一处人工叠成的石山，为静宜园二十八景之一。四周绿植围绕，古树参天，有侧柏、油松等高大乔木，还有低矮灌木。堆叠呈半圆形，石种为青石，颜色是青色与深灰色混合。

整个璎珞岩由三部分组成，主山在绿筠深处之下，次山在瀑布、亲水平台之前，配山在主山东南方向，是一个独立的山峰。璎珞岩每组有至少三个以上的叠石，层数较多，但石块分布均匀，所有石块相互呼应。

2.研究过程

2.1研究所用设备介绍

所用到的设备是FARO公司的一款相位式三维激光扫描仪Focus3DX 330，这是一款超长测量距离的高速三维扫描仪，它能够在阳光直射下扫描最远距离为330米的物体。利用所集成的GPS接收器。以下是该设备的参数。

2.2.应用三维数字化扫描技术的过程

2.2.1扫描阶段

实地考察之后我们选择了各方面条件都合适的一天进行实地扫描。实地扫描首先要布置相位球，至少三个以上，相位球的位置决定了最终模型的效果。之后进行测绘，测试结束得到需要的点云数据。测绘过程之中要保证不要有人以及动物突然进入，也不允许移动相位球

2.2.2数据处理阶段

数据的处理用到了两种软件，分别是FARO SCENE点云数据处理软件以及Geomagic studio点云封面软件。

FARO SCENE软件是一种适用于专业用户的全面三维点云处理和管理软件工具。它专门用于查看、管理和使用从高分辨率三维激光扫描仪获得的各种三维扫描数据。SCENE通过使用自动对象识别、扫描拼接和定位，能够高效轻松地处理和管理扫描的数据。扫描得到的数据首先经过SCENE软件进行目标的拼接，拼接成立体的三维的点云集合图，接着用该软件进行点数据的处理，将点的数目控制在合适的范围之内，最后利用该软件将点云数据导出，用于后续处理。

Geomagic studio由Geomagic公司出品（目前此款产品已停止更新，由Geomagic Wrap代替），它根据扫描的点云自动生成准确的数字模型，在这之后还能够通过模型的曲率自动分析将漏面封闭。将点云数据导入到该软件之中，先进行统一处理，再进行降噪处理，之后进行封面处理，封面过程之中会有一些误差，用该软件进行补洞操作，以得到完整的模型。

3.研究成果展示

3.1不同维度渲染模型展示

经过数据处理的模型形成了一个封装文件，我们将其保存成以stl为扩展名的文件，之后用犀牛软件打开，对其进行渲染，形成较为直观的模型，方便之后将模型数据应用到VR技术方面。

4.研究成果分析

4.1与其他建模方法比較分析

4.2实验数据应用分析

实验数据可以用于三维模型打印，打印的成品应用于沙盘模型中的假山营造部分，还可以应用于实验研究，相比较之前的精度不高的模型，可以让研究工作更加精细化。

该建模方式可以与VR技术结合起来，用于复原场景。

该建模方式可用于之后的叠石修缮，因为高度复原现在的模型现状，对于之后保护工作的展开有很大的意义。

四、新型技术对假山研究的意义

从以上的分析可以看出，三维数字化扫描技术可以精确的定位假山的每一个点，这些点形成了点云数据，能够更加细致的展示假山的空间结构、掇山的方法以及体量给人的直观感受。三维数字化扫描技术将假山研究提升到一个新的高度，对未来的研究起着至关重要的作用。

参考文献