守护小公园

在《汕头经济特区小公园开埠区保护规划》的草案在7月份公示之后，近来，小公园开埠区动作频繁。在8月中旬于西堤路启动修缮试点后，金平区人民政府在小公园开埠区的工作于近日又有新进展：委托一家科技公司进行的小公园开埠区沿街建筑三维扫描工作已告一段落，完成了“三环三线”的沿街建筑扫描。

无独有偶，同样在近期由汕头市城乡规划局公示的汕头第一批历史建筑名单中的17处历史建筑，也于近日启动了历史建筑的测绘及三维扫描工作，将对历史建筑的室内外进行三维扫描。

究竟三维扫描是一种什么样的技术，对于小公园开埠区的保护有着什么样的意义？

前沿技术让小公园留下数据

记者从金平区人民政府了解到，小公园开埠区三维扫描工作作为整体修缮的前期工作，已经开始近一个月，其中包括了用时十余天的沿“升平路—国平路—民族路—外马路（以及国平路的延伸，包括旧公园前路、同平路、五福路）”“居平路—至平路—永平路—外马路（包括商平路）”“西堤路—永泰路—海平路—镇邦路”3个小公园开埠区的闭环沿街架设三维激光扫描仪并进行三维扫描以及后期的数据处理。目前，扫描得到的数据已经初步完成数据采集及合并工作，形成街景图。“这次扫描的长度约6000米，其中，2400米左右为有效数据，能够保持在0.2毫米的精度范围内。”从事三维扫描的工作人员表示。

据该工作人员介绍，三维激光扫描仪是一种精密的测量设备，可获取照片般逼真的彩色三维点云。其工作原理是将低能量激光束射到高速旋转的光学反光镜的中心。该光学镜将使激光折射到扫描仪周围的物体上，之后将反射回的光收集，并通过相位差来计算距离，精度为毫米级，每秒钟可以获得100万三维点坐标。其捕捉的三维扫描数据经过后处理可被轻松地导入常用的三维软件和专业软件中，常用于古建筑保护、沉降监测、交通事故重现、工业制造等。

或许很多人对于这种诞生于上世纪末的技术仍较为陌生，那么通过一个例子可进一步了解。自2002年起，故宫博物馆开始对院内古建筑进行大规模整体维修。因为有“不改变文物原状”这一原则在前，所以在修缮前记录下古建筑原貌便显得尤为重要。

在一般人的认知中，以图片的形式多角度细致记录下一处古建筑的样貌便可，但一来照片无法显示出具体的数据，虽然可以通过测量的方式得到数据，但在细部难以保证准确，比如屋顶曲线角度，有较大局限性；二来因为摄影是利用透视原理成像，会有“近大远小”的透视问题，难以客观放映古建筑的原貌。

这时候，三维扫描技术开始登场，以一种矢量的方式来记录下故宫这里的古建筑原貌。

从2004年5月开始，故宫博物院“古建筑数字化测量技术研究项目组”应用三维激光扫描技术先后对太和殿、太和门、神武门、慈宁宫和寿康宫院落等重要古代建筑进行了完整的三维数据采集，并在大量实践基础上深入研究了处理三维数据的核心理论与方法。此后，敦煌博物馆也采用该项技术进行数据采集。

据介绍，在国内，这项技术因为成本昂贵以及从业人员较少，在运用上仍然不广，更多地用于单栋文物的保护。可以说，对小公园开埠区进行三维扫描，是将这里视为文物进行对待。

简单高效地获取建筑数据

小公园是海内外潮人的精神家园，这也是政府首次组织进行的沿街建筑数据记录。

据记者从汕头市城乡规划局了解到，在此之前，因为规划中不需要用到相关的数据，小公园片区从未对建筑立面进行过测绘扫描。如果是出自文物保护需要，相关单位才会对单栋文物进行测绘。

抛开规划的需求不讲，以传统方式测绘一座古建筑所需的时间和人力较为巨大。

在传统测绘古建筑的例子上，较有名的应属著名建筑学家梁思成测绘应县木塔。相传这座67.31米高的木塔，足足花了梁思成及其同事六天的时间进行细致测量。

“如果运用三维扫描技术对应县木塔进行测绘的话，只需几分钟就能完成。因为三维激光扫描仪可以将300米范围内可见物体的形状进行捕捉。而且因为现在一般运用的三维扫描精度为毫米级，所以可以获取建筑的高精度的三维数字模型。不过需要在后期的数据处理上花较多时间。”工作人员介绍道。

在历史建筑的三维扫描现场，记者看到工作人员架起一台三维激光扫描仪，按下按钮，扫描仪便会自动对周围进行全方位扫描，只需要补充扫描多几个不同的角度，便可以得到完整的点云数据。

工作人员介绍道：“扫描获取的三维点云数据可以重构一个完整的原有建筑。可满足客户在未来提出的新需求，而不必再次现场测绘。而传统测绘获得的仅是二维的零散的数据，需要再次到现场测绘，才可以获取所需的数据。”据介绍，由于时间成本的降低，人力成本的减少，带来了施工进度的加快，资本积压时间的缩短，所以利用三维激光扫描服务的整体成本比传统测绘要低30%—40%。

而且，目前在汕头小公园片区，存在不少危房，如果采用传统测绘方式，需要人员靠近建筑物，这很可能会导致生命危险，也可能对建筑物造成损害。而利用三维激光扫描技术的无触碰特性，技术人员只需在安全的地带进行操作，就可以获得所需的数据。

未来：数据具有多种开发的可能

目前，在小公园三维扫描得到的结果是上百G的原始数据。这些以点云构成的数据能够形成什么？

“作为一种客观的记录，数据可以有多种呈现的可能性，如果施工单位有需要的话，我们可以将这些点云数据处理成施工所需的二维图纸，也可以做成三维展示所需要的三维模型。”从事测绘的工作人员告诉记者。

时下正火热的VR技术，也能通过这些数据的开发进行配合展示。

据介绍，在条件和资金允许的情况下，更可以依靠这些数据来复原汕头小公园初建时的风貌，利用虚拟现实技术来呈现，让访问者穿越时空，回到1930年代，走过当时西洋风格的街道与建筑，亲历汕头当年特色的繁华商业区，体验最纯粹的独特商业文化。开发三维虚拟现实的汕头VR平台，把政府、市民、商家和潮汕文化紧密联系在一起，形成一个多元素多功能有活力又好玩的平台。

此外，通过虚拟修缮来感知修缮效果也是这些数据开发的可能性之一。

“依靠这些数据，利用混合现实技术，把汕头小公园重新开发后拟建的建筑叠加在现实街景上，让有关部门、专家和广大市民能够提前直观地看到开发后的情况，从而能够获得从政府到市民到专业人士的广泛的意见和一致的认可。”该工作人员表示。

接下来，小公园开埠区的三维扫描工作还将继续开展。