當前，三維掃描技術(shù)正在重塑古建遺址的保護工作流程。其中，三維空間掃描儀以其非接觸、快速、精準、高效獲取古建遺址三維信息的工作方式，能夠為古建遺址提供從精準數(shù)字化記錄與存檔、研究分析與修繕輔助到數(shù)字化展示與公眾傳播等全方位保護能力。
近日，武漢睿數(shù)信息利用其三維空間掃描儀新品RayZoom G200對武漢市漢陽區(qū)龜山東麓的晴川閣進行了數(shù)字化采集，為其數(shù)字化保護工作打開了新思路。
晴川閣，又稱“晴川樓”，坐落于武漢市漢陽區(qū)龜山東麓，與著名的黃鶴樓隔江對望，是武漢的三大名勝之一，它不僅是三楚勝境，也被譽為“楚天第一樓”。因其獨特的地理位置和景致，明清時期，晴川閣備受文人墨客推崇。然而，歷史上，因戰(zhàn)亂、大火、風暴等原因，晴川閣多次被毀，又次多重修，因此，其保護、修繕工作所面臨的挑戰(zhàn)與限制較多。在三維掃描技術(shù)出現(xiàn)之前，晴川閣這類屢經(jīng)重修的古建筑，修復過程非常依賴歷史文獻和老照片。三維掃描技術(shù)的出現(xiàn)，打破了這一局面。
在具體的三維數(shù)據(jù)采集過程中，就建造地勢而言，作為楚地建筑美學的代表，晴川閣依山就勢，筑于禹功磯頂，下臨巖壁，一騎絕塵。此外，整棟閣樓建造繁復精美，充滿張力的飛檐、繁復的重檐歇山頂、梁架以及門窗欄楯上的朱漆彩繪、屋脊上獨特的“魚龍吻”，都對采集設備的操作靈活便捷性、細節(jié)捕捉能力提出非常高的要求。如果只是利用傳統(tǒng)的架站式掃描儀在臨江一側(cè)架設采集，將容易形成“視覺盲區(qū)”，難以覆蓋所有區(qū)域。
要解決上述這些采集難點，并且在采集過程中，不對原有建筑的表面造成損傷，實現(xiàn)全方位、無死角的數(shù)字化采集，需要利用到高精度、高靈活便攜的三維空間掃描儀來實現(xiàn)高精度、高質(zhì)量、高效率的數(shù)字化采集。
武漢睿數(shù)信息的RayZoom G200手持三維空間掃描儀，為晴川閣的高難度三維數(shù)據(jù)采集工作，提供了兼顧靈活性與高精度的采集方案。
在性能方面，睿數(shù)信息的RayZoom G200集成了高精度激光雷達、雙目魚眼相機、NIR視覺跟蹤系統(tǒng)、RTK定位與六軸IMU等多種傳感器，并采用了自研的MSF-SLAM算法，能夠?qū)崿F(xiàn)多源數(shù)據(jù)互補，降低誤差干擾，增強環(huán)境適應性，提高建圖精度，一次采集即可生成點云（著色點云）、3D高斯模型及MESH網(wǎng)格模型等數(shù)據(jù)成果。
同時，在便攜性與靈活性方面，RayZoom G200采用高度一體化、輕量化設計，內(nèi)置8核2.4GHz算力與3.9 英寸高清AMOLED觸控屏，無需外接手機、平板等其他輔助設備，開機即用。搭配背包、車載支架、無人機掛架等多樣化配件，可靈活、高效應對不同場景下的采集需求。
（睿數(shù)信息RayZoom G200）
1.手持+無人機，RayZoom G200掃描方式靈活，復雜輪廓精準采集，不留死角
在對晴川閣進行掃描的過程中，作業(yè)人員可以單手手持RayZoom G200，在采集現(xiàn)場靈活作業(yè)。RayZoom G200擁有360°的水平視場角以及63.5°的垂直視場角，一次掃描就能夠快速捕捉大范圍的三維輪廓，即便是不易采集的邊緣死角，也能夠精準捕獲。同時，RayZoom G200搭載無人機對晴川閣頂部進行了掃描。通過工作人員在采集過程中自由移動、搭載無人機進行采集等方式，整座晴川閣的整體外部三維空間輪廓被RayZoom G200快速、精準采集。
（工作人員手持RayZoom G200對晴川閣外部進行數(shù)據(jù)采集）
2.多傳感模塊數(shù)據(jù)融合+自研MSF-SLAM（多傳感器融合）算法，數(shù)據(jù)更精準，1∶1復刻
RayZoom G200的激光雷達采用的多回波技術(shù)，以480,000點/秒的點云速度進行采集，綜合測距精度達1.5厘米，能夠在移動掃描過程中一定程度上“透視”遮擋物，區(qū)分和識別不同高度的地物、獲取目標的更多物理特性，極大地提升掃描儀在復雜環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集能力和效率。
此外，RayZoom G200搭載的MSF-SLAM（多傳感器融合）算法，能夠?qū)⒃O備上激光雷達、視覺跟蹤、RTK及IMU等傳感部件在采集過程中所產(chǎn)生的各模塊數(shù)據(jù)進行深度融合，提升掃描表現(xiàn)，讓整個三維空間采集輸出的數(shù)據(jù)更精準。
此外，在色彩、紋理信息采集方面，RayZoom G200還配備了2組魚眼相機，魚眼相機同時具備了“雙目立體視覺”和“全景視覺”兩種能力，在數(shù)據(jù)采集的過程中，既有精度與深度，同時又有色彩與廣度。針對晴川閣內(nèi)外復雜的結(jié)構(gòu)，RayZoom G200能夠非常精確地識別，并進行捕捉，確保建筑的各類細節(jié)，如“魚龍吻”的紋理、彩繪筆觸等精微細節(jié)都能被采集到，生成的每一幀數(shù)據(jù)都是帶有像素深度信息的“深度全景圖”。
整個采集過程簡單、快速、高效，采集完后，通過MSF-SLAM（多傳感器融合）算法的處理，1∶1生成晴川閣內(nèi)部以及整個晴川閣外部輪廓的三維高斯、點云數(shù)據(jù)等。采集處理后的數(shù)據(jù)可以應用于晴川閣的數(shù)字化保護、線上展覽展示等項目領域。
（3D高斯數(shù)據(jù)：晴川閣內(nèi)部）
（3D高斯數(shù)據(jù)：晴川閣外部）
古建筑作為不可再生的文化瑰寶，如何跨越時空留存其風貌、讓歷史傳承下去是非常值得關注的。在本次晴川閣的數(shù)字化采集項目中，睿數(shù)信息使用RayZoom G200手持三維空間掃描儀給出了良好的示范。三維空間數(shù)字化技術(shù)正在讓古老的文物建筑煥發(fā)出全新的生命活力，重塑文化遺產(chǎn)保護格局。睿數(shù)信息將繼續(xù)推出更多三維空間數(shù)字化解決方案，以科技之力，守護文明脈絡。
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