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倾斜摄影与三维激光扫描赋能弘诚体育场标志门楼高精度复原
在城市更新中,当一座建筑需要拆除后原貌重建,而原始图纸却已遗失时,如何做到“修旧如故”,精准获取其几何尺寸与形态数据便成为首要难题。弘诚体育场正南门楼——一座高19.3米的塔型门楼,就面临着这样的困境。这座门楼始建于1997年,是体育场的标志性入口,20余年过去,原始图纸已无从查证。要在拆除后一比一还原,首先要解决的,就是“怎么量”的问题。
面对近20米高的门楼,采用传统方式测量构件尺寸,只能通过搭设脚手架的方式人工登高测量,至少需要7天时间,且对于门楼上的异形构件和曲面细节难以精确捕捉。经过综合研判,集团公司项目团队最终决定采用一套“空地协同”的数字技术组合方案——空中由无人机倾斜摄影大面积获取整体轮廓与纹理,地面由三维激光扫描仪进行精细化建模留存高精度点云模型,两者结合,优势互补,测量时间只需要一天,且成本仅为人工测量的十分之一。

重建前后的弘诚体育场门楼造型对比
要理解这套方案
首先需要了解这两项技术各自的“分工”
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空中:倾斜摄影

使用倾斜摄影进行影像采集
倾斜摄影,是无人机通过规划好的自动航线,对目标建筑物进行多角度、高重叠率影像采集,借助于这些影像,通过软件解算处理后,逆向生成三维实景模型的技术。其核心思路并非简单地“飞一圈拍照”,而是一个采集—解算—建模的完整技术链条。它的优势在于覆盖面广、效率高,适合快速获取建筑的平面整体轮廓。
在实际操作中,技术团队先操控搭载云台的倾斜摄影相机的无人机,围绕门楼进行多角度、高重叠度的影像采集,根据规划好的航线捕捉门楼立面的纹理与几何信息,快速获取门楼的整体轮廓、空间位置和彩色纹理。
地面:三维激光扫描

三维激光扫描机器人作业中
三维激光扫描则更像是给建筑做一次“CT扫描”。它通过发射激光束并接收反射信号,高速、密集地记录物体表面每个点的三维坐标。这些海量的点数据最终形成一个高精度的“点云模型” ,能够精确还原建筑的每一个几何细节。它的优势在于精度极高,能捕捉到毫米级的细微结构。
团队使用3D机器人激光三维扫描仪对门楼进行地面精细化扫描。激光扫描仪以极高的密度发射激光脉冲,记录门楼表面每一个点的三维坐标,生成高精度的点云模型。柱子的弧度、装饰线条的截面、构件之间的精确位置关系,门楼的这些几何细节都被一一精准捕捉,为后续复原设计提供关键的数据支撑。
两种技术
一个侧重整体轮廓获取
一个侧重细部几何精度的还原
优势互补,分工明确
协作完成整个门楼的三维信息采集

两部分数据采集完成后,通过专业软件将倾斜摄影生成的实景三维模型与激光扫描生成的点云模型进行融合:用倾斜摄影的彩色纹理为点云模型“上色”,用激光点云的精准几何数据修正倾斜摄影模型的细节偏差。最终形成一个既有精准几何尺寸、又有真实色彩纹理的高精度数字化门楼模型。
模型生成后,设计人员可直接在三维模型上进行尺寸量测,高度、宽度、柱间距等数据一目了然。参与该项目设计配合的工作人员回忆:“以前碰到这种没有图纸的老建筑,设计院要花大量时间去现场反复测量、核对,有时候一个尺寸要跑好几趟。有了倾斜摄影加三维扫描的数据,我们坐在电脑前就把所有关键尺寸都提取出来了。激光扫描的点云数据精度非常高,完全满足施工图设计要求,给后续的复原设计提供了非常可靠的数据基础。”

结合项目实际建设进度,技术团队在正式进场施工前通过3D机器人激光三维扫描方式,将体育场门楼造型扫描留存,新体育场一比一还原有着20余年历史的门楼,在视觉上实现了新旧衔接,既保留了原有建筑记忆,又呈现出焕然一新的城市界面。在精准数据的支撑下,设计院顺利完成了门楼的复原施工图纸绘制,施工团队据此进行一比一的原貌重建。

重建前后的弘诚体育场整体对比
倾斜摄影与三维激光扫描的“联手”,不仅让“无图施工”成为可能,更让建筑复原从“凭经验估算”走向了“靠数据说话”的精准时代。此前,集团公司已将这类技术应用于山东大学体育馆、世博园植物馆等多个项目,有效提升了高空异形复杂结构的数据采集精度与施工效率。
下一步,集团公司将秉持创新发展理念,总结推广该类技术组合的成功经验,为后续项目提供可复制的技术样本,并探索拓展至更广泛的应用场景。未来,集团公司将持续深耕智能建造领域,不断提升核心竞争力,为推动建筑业现代化发展不懈努力。
