常州市武进区：手持三维激光扫描仪在文物普查图纸绘制中的运用

自今年5月常州市武进区启动第四次全国文物普查实地调查以来，已完成外业调查243处，三普复核率达到80%。为确保普查质量、提升普查进度，武进区外业普查小组分两组同时进行，一组采用传统的激光尺、卷尺测量文物尺寸，回到室内利用CAD制图；另一组采用基于SLAM（同步定位与地图构建算法）的手持三维激光扫描仪采集文物尺寸数据，然后利用配套软件制图。相比于传统的直接测量、制图，我们发现利用激光扫描仪制图具有明显的优势：精度高，相对精度高达6mm左右，要比人工测量的数据误差小的多；速度快，每秒发射 30万个激光点，单次扫描仅需10-15分钟；无接触测量，大大减少了对文物本体的碰触。这些优点可进一步提高普查效率，保证文物普查平面图和立面图绘制的精确性。

下面以常州市级文物保护单位南杨桥为例，简要介绍作业流程，供大家交流学习：

第一步：准备设备。一般建议采用旋转云台手持三维激光扫描仪，其视角可达到360°*270°以上。本次使用的是国产某品牌手持三维激光扫描仪，该设备可以在未知环境中从任意的位置开始移动,在移动过程中获取数据进行自身定位，同时建造增量地图。再配合使用相机或者手机采集现场视频、照片，即可实现对环境的无死角扫描。

（国产某品牌手持三维激光扫描仪）

第二步：资料收集。包括普查对象的既有文字照片信息、两线图以及相关地形图，用以确定扫描范围以及现场扫描路线。南杨桥位于常州市武进区前黄镇杨桥村，始建于明朝，康熙四十九年（1710年）重修，道光年间（1828年）再次重修，是金山石质纵联分节并列砌法砌成的单拱环洞桥，原来连接阳湖、宜兴两县之间的重要通道。 

（三普时南杨桥照片）

第三步：数据采集。为了进一步提高数据采集和图纸绘制的精准性，首先普查队员在南杨桥四周确定4个控制点，用RTK采集经纬度信息。而后，手持三维激光扫描仪由北至南逐步对南杨桥进行扫描，对桥东西侧等难以扫描的部分使用多旋翼无人机获取高清影像，并利用倾斜摄影测量技术制作点云数据。

（普查队员运用手持三维激光扫描仪进行扫描）

第四步：数据处理 

将采集到的原始点云数据导入数据处理软件中进行初始化处理，软件的初始化处理会有效降低采集过程中的随机误差噪点，将点云中的无效噪点去除，根据南杨桥结构和连接关系，进行点云数据分割，以提高海量数据分布式利用，增加效率。最后依照从整体到局部，从结构到设备的原则，逐步精确还原现场三维空间信息和单体设备等信息，输出点云模型文件以及正射影像图。

（以正射影像图为例）

第五步：内业制图。

将点云模型或者正射影像导入CAD成图系统，叠加模型或者正射影像进行文物图件绘制。

（南杨桥平面图，其他信息未标注）

（武进区第四次全国文物普查领导小组办公室）