古建筑是我国社会发展过程中不可或缺的历史文化遗产之一，但由于古建筑性质特殊，人工维保工作难度较大，因此，数字化保护逐渐成为古建筑数据保护和修复的主要技术手段。立面图测绘是文物数字化保护的重要内容之一，可以精准记录文物的立面形状、结构、工艺、装饰和材质等信息，将文物的立面数字化，为文物管理单位提供技术支持。通过立面图测绘可以清晰地了解文物的立面状况和构造，辅助文物修复和保护。古建筑物具有复杂的建筑形态和立面样式，不规则的形状为立面图测绘带来了诸多困难。而古建筑物的材料存在老化、腐蚀等现象，在选择测量手段时还需要以无接触测量方式为主[1-2]。传统的立面图测绘技术主要依靠全站仪和经纬仪采集特征点坐标，整体过程较为烦琐，耗时长，且只能提供平面、立面效果，无法真正反映古建筑物的立体空间效果。因此，亟须借助现代数字测绘技术和相关软件技术解决传统立面图测绘技术的局限性，提高测绘效果和精度，实现全面、精准、可视化的数字立面图测绘。三维激光扫描技术具有高精度和快速扫描等优点。文章以某古代牌坊为例，应用三维激光扫描技术获取目标建筑点云数据，以点云数据为基础，应用Geomagic Studio和3D max软件建立古牌坊三维模型，绘制目标立面图，为后期修复、保护等提供参考[3]。1测区概况及点云数据处理1.1测区概况牌坊由2根立柱和1根横梁组成，长约9.5 m，最宽处约1.3 m，最高处约4.8 m。牌坊整体为对称结构，在建筑装饰和刻制样式方面内容表达丰富。应地方文物保护部门要求，需要建立牌坊数字化档案，重点获取目标物立面数据。传统的全站仪、经纬仪等测量手段工作效率低，仅靠有限特征点数据难以完整采集目标物立体效果，因此，文章基于三维激光扫描技术对该古牌坊进行立面图测绘。1.2外业数据采集及预处理在对目标建筑进行点云数据采集过程中，为确保能够采集完整的牌坊点云数据，避免补测或重复测量，需要进行踏勘和实地考察，按照测区实际情况进行测站布设。外业数据采集测站布设方案如图1所示。图1外业数据采集测站布设方案10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.006.F1a1（a）设备架设展示10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.006.F1a2（b）测站及靶点布置经实地踏勘发现目标物整体较高，普通地面扫描仪因视角偏差原因难以获得建筑物完整点云数据，因此采用升降三脚架放置三维激光扫描仪，调整扫描仪高度和角度，使扫描范围可以准确覆盖采集目标，减少点云数据采集造成的盲区，进而获得完整的建筑点云数据[4]。从建筑物西南角开始逆时针进行数据采集，共架设6个测站，测站间远近交错以减少遮挡产生的扫描偏差。为提高点云拼接精度，现场布设一定数量靶标球，为减小数据解算过程中的误差累积，路线规划时回到原始起点，形成闭合环路。准备工作完成后可按流程进行扫描作业。内业预处理主要包括点云数据配准、点云去噪、点云精简以及点云分割等。点云数据配准是将不同视角的点云数据转换到统一视角下；点云去噪是根据场景需求进行几何或者统计学滤波，去除干扰或者不必要的点，获得准确有效的点云数据；点云精简是根据场景需求进行稀疏化或密集化处理，以便后续操作以及获取更好的处理效果；点云分割是对场景点云数据进行裁剪，只保留目标区域点云数据[4]。预处理后的效果如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.006.F002图2预处理后的目标建筑物点云数据2模型重建及立面图绘制通过对目标建筑实地踏勘后发现，该古牌坊规则结构包括牌坊柱和底座等，不规则构造包括雕刻和彩绘牌坊等，文章针对不同构造应用不同的技术分别建模。2.1三维模型重建古牌坊存在多处砖雕，种类样式较多，且规模不一，立面测绘难度大。由于砖雕一般为曲面构造，因此文章应用Geomagic Studio软件进行逆向建模，基于三维模型生成复杂立面图。砖雕点云数据的三角网拟合建模，将点云数据导入Geomagic Studio软件中，对导入的点云数据进行去除体外孤点、去噪、封装处理，并对封装参数进行设置，从而对复杂曲面构造进行拟合建模。选择模型观察封装情况，并对模型进行优化处理，如网格面存在凹凸不平情况，需对问题特征进行去除[5]。复杂构造拟合建模效果如图3所示。图3复杂构造拟合建模效果10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.006.F3a1（a）扫描成果10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.006.F3a2（b）扫描点位建模处理对于规则结构，将点云数据导入3D max软件进行建模，使用3D max插件将点云格式进行转换，将点云数据导入3D max软件中；以点云数据为参考，使用3D max中的各类建模工具绘制模型，完成建模后导入Geomagic Studio软件与已经构建完成的砖雕模型进行合并。合并后的目标建筑三维模型如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.006.F004图4合并后的目标建筑三维模型2.2立面图绘制古建筑物立面图绘制应用CAD软件，将三维模型以“.dxf”格式导入CAD软件中。在软件内绘制结构线，根据三维模型和结构线，通过软件中的投影视图工具，生成正面、侧面等不同视角的立面图，目标建筑物立面效果图如图5所示。图5目标建筑物立面效果图10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.006.F5a1（a）测绘建模线条输出10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.006.F5a2（b）立面效果展示3结语立面测绘对于古建筑的保护、研究和传承等方面具有非常重要的意义。通过对古建筑的立面进行准确测绘，能够更好地发现其中的历史、文化和经济价值，为古建筑的保护、修缮、文化传承以及旅游开发等提供有力的支持。文章应用三维激光扫描技术对建筑物进行无接触扫描，快速获取建筑物立面的密集点云数据，并基于点云数据建立了三维模型，在模型基础上绘制目标建筑立面效果图。研究结果表明，三维激光扫描技术在古建筑物立面图测绘中具有较好的应用效果。