《悟空》里的测绘“黑科技”之“分身术” ：三维激光扫描将古建筑“搬”进游戏

分身术：三维激光扫描

三维激光扫描技术又称为实景复制术，意思是将物体复制到电脑中。它通过三维激光扫描仪主动发射激光，大面积、高精度（厘米甚至毫米级）、高分辨率地快速获取物体表面各个点的三维空间坐标、反射率、颜色等信息，这些大量、密集的点可复建出1:1的物体模型，这些密集的点有个形象的名字——点云。

三维激光扫描技术是测绘领域继GPS后的又一次技术革命。传统的全站仪每次只能采集一个点，而运用三维激光扫描仪每秒可采集几千甚至数百万个点，特别像悟空的武功秘笈——分身术，将一台全站仪变幻出千万台同时作业，战斗力爆表。

按照设备所搭载的平台，三维激光测绘可分为两类，一是机载扫描激光雷达，顾名思义，是在飞机上搭载激光雷达。另一类是地面激光扫描雷达，也称激光扫描仪，如按是否移动又可划分为两类：移动式扫描系统和固定式扫描系统。

近年来，以地面架站式为主要形式的三维激光扫描仪，在建筑测绘、文化遗存数字化领域广泛应用。古建筑由于建设年代久远，大部分没有设计图纸，使用三维激光扫描仪进行测量获取点云后，可绘制出建筑平立剖面图，建立高精度三维模型，同时也可制作构件级BIM，实现建筑物的模拟拆解。

三维激光扫描技术是逆向工程最主要的技术手段。扫描流程主要包括现场踏勘、现场扫描、点云拼接、点云处理、图形绘制、三维模型建立等步骤。

除了在文化遗产扫描建档方面的应用外，三维激光扫描技术还在城市建筑测量、地形测绘、采矿、变形监测、数字工厂、大型结构、管道设计、飞机船舶制造、公路铁路建设、隧道工程、桥梁改建等多个领域里得到广泛应用。

“分身术”在我院的实践

我院已建立起“文化遗产全息测绘生产体系”，拥有60多台套高精度设备，包括地面三维激光扫描仪、背包式三维激光仪、机载式三维激光仪、手持式SLAM系统、车载激光雷达系统、低空无人机遥感系统等，空地一体文化遗产全息测绘技术装备齐全。在此领域我院已获10多项国家发明专利，其中，四轮移动支架车能使地面三维激光扫描仪在0度（平躺）至90度（垂直）之间倾斜扫描，测站之间换站时，不必关机和卸仪器，极大地提高了作业效率。

我们先后承担了广州、中山、重庆、韶关、东莞等地的文化遗产测绘建档和数字化工作。同时，还走出国门，深度参与世界文化遗产——柬埔寨吴哥窟测绘与数字化保护项目；参与国家、省、市10多项文化遗产科研课题，如科技部重点专项：历史文化街区保护更新方法与技术体系、基于文脉保护的城市风貌特色塑造理论与关键技术等；主编参编行业标准《古建筑测绘规范》《地面三维激光扫描作业技术规程》等10多项，其中，主编的《古建筑测绘规范》“填补了我国古建筑测绘标准的空白，达到国内领先水平”。