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文物古跡指人類在歷史上創造或人類活動遺留的具有價值的不可移動的實物遺存,包括地面與地下的古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻、近現代史跡及紀念建筑、由國家公布應予保護的歷史文化街區(村鎮),以及其中原有的附屬文物。
以當前文保工作中常見測繪對象——傳統木構建筑為例:大致可分為宮式和民間兩類建筑。官式木作有宋《營造法式》、清《營造則例》等成文典籍加以規范,一般在用材、做法上較為一致,但并非千篇一律;而民間木構建筑的營造技法多為師徒相承,受到不同氣候環境、經濟狀況和風俗習慣等因素的影響,更是干變萬化,各有特色。大部分保存至今的木構建筑都可稱為某種意義上的孤餅,值得加以保護稻仔細研究。
中國傳統大木作采用模數制,各構件尺寸均以抖棋的材分為基準。要探究木構的營造規律,材分推算至關重要。而材分推算必須以準確的構析尺寸為依據。
由于年代久遠,一般現存古木構建筑都存在這樣那樣的殘損,加上建造過程中匠人用料施工的誤差,使得即使屬于同一座建筑的同類構件,其造型、尺寸也各不相同。木工的俗語“差一寸,不要問”意即如此。如圖l所示,紅(red)、綠(green)、黃(yellow)、青(cyan)分別為佛光寺東大殿草袱4、5、6、7號軸線梁架掃描所得點云圖,可見其錯位、扭曲、變形情況。在這種情況下,僅測量一個“典型”的構件尺寸就據以推算是可疑的。較理想的研究方法是全面記錄每個建筑構件的三維信息,用求均值來獲得最準確的數據。
傳統的測繪工作中,其工具多使用容易變形的皮尺、繩尺,判讀記錄全靠肉眼,測量方法多為“以點概面”,即選取少量構件進行測繪而據以推演。這樣的測繪結果在相當程度上依賴于測繪人的個人經驗和臨場判斷,且無法準確描繪異形構件(如山西民間常見的隨形梁)的空間特征,在全面性、準確性兩方面均不能令人滿意。
二、三維激光掃描系統的工作流程
三維激光掃描系統由掃描儀硬件和相應控制軟件、后期數據處理軟件組成。相比于傳統測繪技術,三維激光掃描系統的測量結果誤差小,分辨率可控,并基本消除了人為因素的影響。掃描獲得的三維點云包含所有可見構件的坐標信息,可在電腦中隨意移動、翻轉,切片,便于測量,更可與CAD圖紙進行比對。一個典型三維激光掃描項目的工作由數據采集(外業)和數據處理(內業)兩部分組成。
三、三維掃描的優點
1、掃描速度快,外業時間短;
2.操方便,節省人力;
3.所得數據全面而無遺漏;
4.適于測繪不規則物體、曲面造型如石窟、雕塑等;
5.數據準確,精度可調,人為誤差影響小;
6.非實體接觸,便于對不可達、不宜觸對象的測繪;
7.每站耗時固定,便于估算以制訂工作計劃;
8.不依賴光照,可在昏暗環境和夜晚工作。