【摘要】：中國古建筑大木結(jié)構(gòu)蘊含著深厚的文化底蘊,深藏著勞動人民的智慧,然而隨著時間的流逝、自然災(zāi)害和經(jīng)濟開發(fā)的影響,現(xiàn)存的古建筑出現(xiàn)了不同程度的殘損甚至毀滅,采取有效的手段進行保護利用十分重要。以往我國古建筑數(shù)據(jù)的存檔方式主要是照片、文字、表格等,信息承載量少,不易保存,古建筑數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用以及三維模型的建立為古建筑數(shù)據(jù)存檔提供了一個新思路。應(yīng)用于古建筑大木結(jié)構(gòu)構(gòu)件建模常用的方式是利用三維激光技術(shù)獲取點云數(shù)據(jù)進行逆向建模和利用尺寸參數(shù)進行正向建模兩種方式,然而由于激光特性以及古建筑結(jié)構(gòu)特點,構(gòu)件之間互相遮擋將出現(xiàn)無法避免的掃描漏洞,而利用尺寸參數(shù)進行正向建模,雖然可以得到完整模型,但是卻缺少古建筑大木結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的現(xiàn)實形態(tài),兩種方法雖都可以得到古建筑大木結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型,然而作為古建筑后續(xù)的保護、修繕、重建以及監(jiān)測的基礎(chǔ)資料,需要求其完整且具有現(xiàn)實形態(tài),現(xiàn)階段的研究無法滿足這一需求,為了得到完整且具有現(xiàn)實形態(tài)的古建筑構(gòu)件模型,本文在分析古建筑大木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點以及構(gòu)件構(gòu)成特點的基礎(chǔ)上,分析對比利用尺寸參數(shù)進行正向建模和利用三維激光技術(shù)點云數(shù)據(jù)逆向建模的兩種建模方法的建模流程以及建模效果,提出一種正逆向結(jié)合的建模技術(shù),主要研究內(nèi)容和成果如下:1.對古建筑大木結(jié)構(gòu)構(gòu)成特點及正逆向建模方法的基礎(chǔ)研究。通過閱讀古籍總結(jié)古建筑的組成體系特點、模數(shù)制特點以及構(gòu)件的構(gòu)成特點,并將其整理成表格,以作為后續(xù)的尺寸參數(shù)正向建模的數(shù)據(jù)參考,同時研究分析應(yīng)用于古建筑構(gòu)件模型建立的兩類常用建模方法,即研究利用尺寸參數(shù)正向建模和利用三維激光技術(shù)點云數(shù)據(jù)逆向建模的原理以及工作流程,并分析應(yīng)用于古建筑大木結(jié)構(gòu)的兩種建模方法的優(yōu)缺點。2.進行古建筑大木結(jié)構(gòu)正逆向模型配準(zhǔn)。將通過兩種建模方法得到的模型數(shù)據(jù)進行格式統(tǒng)一后,利用模型數(shù)據(jù)的切片技術(shù)、圓和多邊形輪廓和中心點坐標(biāo)以及中軸的最小二乘法擬合求解得到古建筑幾何位置特征,最后利用古建筑幾何位置特征的三點定位法進行初始配準(zhǔn)和ICP算法的精確配準(zhǔn),良好的精度為后續(xù)的網(wǎng)格變形技術(shù)提供保證。3.提出一種基于拉普拉斯坐標(biāo)網(wǎng)格變形的古建筑大木結(jié)構(gòu)完整且具有現(xiàn)實形態(tài)的構(gòu)件模型構(gòu)建的正逆向建模方法。先應(yīng)用激光掃描點云數(shù)據(jù)逆向建模得到現(xiàn)實構(gòu)件模型,再利用古籍得到的標(biāo)準(zhǔn)尺寸參數(shù)正向設(shè)計得到標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件模型;以現(xiàn)實構(gòu)件模型作為目標(biāo)模型,進行模型配準(zhǔn)后,利用以輪廓點作為變形的約束點的基于拉普拉斯坐標(biāo)的網(wǎng)格變形算法對標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件模型進行變形后,得到完整且具有現(xiàn)實形態(tài)的構(gòu)件模型。4.古建筑大木結(jié)構(gòu)變形檢測分析。通過對比變形后的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件模型與原始的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件模型,進行古建筑大木結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形檢測分析,其中使用法向偏差的量化古建筑表面形變量、使用柱腳柱頭偏移量表示柱子的歪閃程度來綜合分析預(yù)測古建筑結(jié)構(gòu)的安全性。5.利用中和殿的大木結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件作為試驗數(shù)據(jù),使用不同構(gòu)件數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)路線以及算法,分析其可行性與正確性,最終可得到完整且具有現(xiàn)實形態(tài)的構(gòu)件模型,并利用OpenGL、Qt設(shè)計實現(xiàn)三維可視化系統(tǒng)顯示結(jié)果并驗證了技術(shù)路線的可行性。利用此技術(shù)路線獲得完整且具有現(xiàn)實形態(tài)的大木結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型具有數(shù)據(jù)量小,易于存儲,可實現(xiàn)輕量瀏覽的優(yōu)勢,不僅將古建筑構(gòu)件以三維形態(tài)進行數(shù)字化保護存檔,還可為后續(xù)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測以及健康監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對古建筑遺產(chǎn)在保護應(yīng)用、學(xué)術(shù)研究、社會服務(wù)方面皆具有現(xiàn)實意義。
【圖文】：

第 1 章緒 論研究的背景與意義究背景作為四大文明古國之一，現(xiàn)今留存于世的文化遺產(chǎn)數(shù)量仍十分巨大，著深厚的文化底蘊，深藏著勞動人民的智慧。隨著時間的流逝、如地震然災(zāi)害和經(jīng)濟開發(fā)的影響，現(xiàn)存的古建筑出現(xiàn)了不同程度的殘損甚至載了一個國家和民族的文化、政治、經(jīng)濟發(fā)展進程的痕跡，采取有效用十分重要。所以利用各種技術(shù)手段記錄留存古建筑的真實歷史信息建筑的監(jiān)測、保護和修復(fù)提供詳實的依據(jù)。大木結(jié)構(gòu)作為中國古建筑，并且構(gòu)件是組成古建筑主體的基本單位，各個構(gòu)件組合在一起構(gòu)成，，應(yīng)對其進行重點關(guān)注。

作為四大文明古國之一，現(xiàn)今留存于世的文化遺產(chǎn)數(shù)量仍十分巨大著深厚的文化底蘊，深藏著勞動人民的智慧。隨著時間的流逝、如地然災(zāi)害和經(jīng)濟開發(fā)的影響，現(xiàn)存的古建筑出現(xiàn)了不同程度的殘損甚載了一個國家和民族的文化、政治、經(jīng)濟發(fā)展進程的痕跡，采取有用十分重要。所以利用各種技術(shù)手段記錄留存古建筑的真實歷史信建筑的監(jiān)測、保護和修復(fù)提供詳實的依據(jù)。大木結(jié)構(gòu)作為中國古建，并且構(gòu)件是組成古建筑主體的基本單位，各個構(gòu)件組合在一起構(gòu)，應(yīng)對其進行重點關(guān)注。圖 1-1 豐富的古建筑資源Figure 1-1 Plentiful Historic Building
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU366.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 化蕾;黃洪宇;陳崇成;黃淑華;;基于激光點云數(shù)據(jù)的客家土樓三維建模[J];遙感技術(shù)與應(yīng)用;2015年01期

2 石若明;劉昊;王銳英;魏智芳;;府學(xué)胡同36號院古建筑信息模型建立研究[J];北京建筑大學(xué)學(xué)報;2014年04期

3 王天明;王晏民;黃明;;基于三維激光掃描技術(shù)的古建筑模型構(gòu)建[J];測繪通報;2014年S2期

4 王茹;孫衛(wèi)新;張祥;;明清古建筑構(gòu)件參數(shù)化信息模型實現(xiàn)技術(shù)研究[J];西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年04期

5 趙彥軍;尹四清;;基于SketchUP的中國木構(gòu)古建筑三維重建研究[J];水利與建筑工程學(xué)報;2011年06期

6 王瑞;趙衛(wèi)東;;中國古建筑三維構(gòu)件庫設(shè)計研究[J];計算機與現(xiàn)代化;2011年01期

7 范張偉;邢昱;;基于數(shù)字化技術(shù)的古建筑保護研究[J];北京測繪;2010年03期

8 譚潔;汪夢林;王建華;;參數(shù)化設(shè)計在古建筑保護中的應(yīng)用研究——以清代官式建筑為例[J];四川建筑科學(xué)研究;2010年03期

9 袁潔;趙衛(wèi)東;;基于信息分類的中國古建構(gòu)件庫平臺設(shè)計[J];四川建筑科學(xué)研究;2010年01期

10 麻鵬;趙衛(wèi)東;;中國古建筑的參數(shù)化設(shè)計研究[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 潘海鵬;快速成型制造中分層處理技術(shù)的研究[D];南昌大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 李俊寶;TLS在古建筑物測繪及建模中的應(yīng)用研究[D];長安大學(xué);2015年

2 丁延輝;三維激光技術(shù)在古建筑勘測中的應(yīng)用研究[D];北京建筑大學(xué);2014年

3 張雯;利用地面LiDAR重建古塔三維模型[D];南京大學(xué);2014年

4 唐三元;明清古建筑參數(shù)化三維構(gòu)件庫研究[D];西安建筑科技大學(xué);2012年

5 張妍;山西古建筑施工工藝[D];太原理工大學(xué);2012年

6 欒勐;基于拉普拉斯變形技術(shù)的形狀分析方法研究[D];浙江大學(xué);2011年

7 陳越;中國古建筑參數(shù)化設(shè)計[D];重慶大學(xué);2002年

8 孫偉超;基于Revit Architecture的古建筑信息模型系統(tǒng)設(shè)計初探[D];天津大學(xué);2012年

本文編號：2647678