激光扫描仪的架设位置及高度为测站，在进行三维激光扫描前，先确定扫描路线1、各测站的位置、定位参考球组的数量和位置:沿着扫描路线I设定至少两组定位参考球组;每组定位参考求组中设有至少I个定位参考球小组，两组定位参考球组的各定位参考球小组交替设置于扫描路线I上;沿着扫描路线I设置至少两个测站;参考球小组分别设置在2个测站之间；每个参考球小组由至少3个定位参考球组成，各定位参考球不在同一直线上;每个定位参考球至少与2个测站通视。先确认测站，架设大空间三维激光扫描仪，再摆放各定位参考球。各定位参考球应尽可能多地与测站通视，至少与前后两个测站通视，定位参考球与越多的测站通视，各测站获得的点云数据的拼接精度就越高，另外，对其余与之通视的测站还能起到防护作用。
[0027]在图2中，第一测站与第二测站之间的定位参考球与第一测站、第二测站、第三测站通视，倘若第二测站扫描出错，则可舍弃第二测站获取的点云数据，运用第一测站和第三测站中同时出现的三个定位参考球，就可完成点云完整拼接。将大空间三维激光扫描仪架设在扫描路线I起点处，即第一测站处，对中、整平、调整高度;将第一定位参考球组的其中一个定位参考球小组置于第一测站和第二测站之间，即第一测站的前侧，各定位参考球距离第一测站均在1m范围内，距离超过10m，各定位参考球被识别的可能性变小;在大空间三维激光扫描仪选择配置文件、分辨率质量、彩色扫描、水平/垂直、选择传感器和颜色设置。“选择配置文件”是用户根据室内外及远近等实际情况进行选择，如选择“室外20m以内”；“分辨率质量”由用户根据古建筑的复杂程度进行设定，其高低影响扫描时长；“水平/垂直”可对水平和垂直的扫描范围进行设置，默认范围是水平方向0.0°-360.0° ,垂直方向-60° -90° ;开启“彩色扫描”，则扫描过程中进行拍照，否则为黑白扫描，在扫描过程中不进行拍照，拍照获取的图像信息为后续的图片匹配真实还原提供数据基础；“彩色扫描”的开启与关闭，以及“水平/垂直”的扫描范围影响扫描时长，“选择传感器”由用户根据需求选择相应传感器，不同的传感器，扫描的精度不同；开启“彩色扫描”后，“颜色设置”才有意义，在同一次扫描进程中，各个测站采用的应为同一组扫描参数。
[0028]本发明以桂林靖江王府承运门为例，进行扫描时所设置的参数分别为“室外20m以内”、开启“彩色扫描”，“水平/垂直设置”采用默认的水平0.0°-360.0°，垂直-60°-90°，“选择传感器”选用所有的传感器，开启“彩色扫描”，“颜色设置”为全选，“高级设置”为默认值。在各测站，扫描开始前手动旋转大空间三维激光扫描仪，确认没有任何两个定位参考球同时与激光发射口共线，且应避免起始激光束分割定位参考球;确认各定位参考球均有效扫描后方可进行下一测站的扫描。在第一测站进行扫描时，将第一定位参考球小组2沿扫描路线I置于第一测站的前侧，作为前视点；第一测站扫描结束后，进行第二测站的扫描，将大空间三维激光扫描仪移至第二测站，将第二定位参考球小组3沿扫描路线I置于第二测站的前侦U，作为前视点，此时，第一定位参考球小组2作为第二测站的后视点；第二测站扫描结束后，将第一定位参考球小组2移至第三测站与第四测站之间，作为第三测站的前视点，此时第二定位参考球小组3作为第三测站的后视点；同理，第三测站扫描结束后，将第二定位参考球小组3移至第四测站与下一测站点之间，作为第四测站的前视点，此时第一定位参考球小组2作为第四测站的后视点，以此类推，直至进行最后一个测站的扫描;在最后一个测站扫描时，即第η测站(n 2 2)，无需摆放定位参考球小组作为前视点，以前一测站的前视点作为本次扫描的后视点即可，如图2所示。
[0029]由于数据量庞大，必定存在一些差点和错误点，这些点统称为噪声，这些噪声点不但影响点云数据的整体质量，还会对后续点云拼接和模型构建的精度产生影响，所以必须进行滤波降噪，对于不同的噪声点应采取不同的降噪方法，主要的方法有:高斯滤波、均值滤波、中值滤波等，本发明采用其中的至少一种进行降噪滤波;对滤波后的各测站点的点云数据进行精确拼接时使用扫描过程中的定位参考球为参考点，以提高拼接精度。上述精确拼接方法为:在两个相邻测站获取的点云数据中，利用同时出现的三个相同控制点重合，完成相邻测站获取的点云数据的拼接，各个相邻的测站点获取的点云数据一一拼接，则获取了整个古建筑的点云拼接，每个控制点对应一个参考球。将现场采集到的全景影像与点云数据精确匹配，使点云数据不仅携带空间三维信息，同时还带有纹理信息；利用三维建模软件建模，用点云数据构成大量的空间三角面片，从而逼近地还原实体模型，再采用曲面片拟合的方法直接创建曲面模型，主要的建模过程分为:点阶段、多边形阶段和曲面阶段。此方法获得的古建筑表面轮廓尺寸精度相对较高，误差通常在± 5_之内，能满足古建筑表面轮廓尺寸的误差要求。
[0030]对于古建筑的局部细节，利用三维光栅扫描仪扫描三维激光扫描仪所不能达到精度要求的局部细节，如局部隐藏区、窗花、浮雕、配件等，获取其尺寸和形状的精细点云数据，根据这些局部细节的材料特征，采用三维透视逆向，结合建筑工法和各历史年代建筑特点修正古建筑局部细节的尺寸和形状。对古建筑局部细节进行扫描，分为三个步骤:标定三维光栅扫描仪;选择拼接方式。自动拼接适用于物体大小适中，表面纹理简单，且表面有较多平坦区域适合粘贴标志点的构件，使用自动拼接时，在待测构件处粘贴大小适中的标志点，根据扫描精度需求可选用三种不同尺寸的标志点，内径分别为6mm、3mm和1.5mm，标志点是点云拼接的参照;对尺寸极小、细节复杂的构件采用手动拼接时，无需粘贴标志点，使同时出现在2组扫描点云数据中的三个标志点重合即可。在待测构件表面粘贴标志点的原则:随机分散，不可共线。根据待扫描构件或局部细节的大小划分待扫描区域，对于分块扫描的精细点云数据也需要进行滤波和拼接以得到完整的局部三维点云数据，从而得到建筑细部或配件的详细三维数字模型，并能完成与三维激光扫描的点云数据的无缝融合。可根据完整的局部三维点云数据，通过3D打印机或数字雕刻制作出与原物高度吻合的建筑局部细节部分。利用三维光栅扫描仪测得的古建筑局部细节的尺寸相对独立、完整、测量精度误差通常在± 0.03_?0.1mm，能够满足建筑细部或配件测量精度要求。
[0031]对于古建筑残损部分或遮挡部分，采用高分辨率近景摄影测量方法。通过图像处理技术分割出各具风格的局部特征，采用大于或等于2000万像素的高分辨率照相机采集其数字信息，利用基于图像的三维测量技术和透视关系智能地获得其关键尺寸和形状参数，运用上述关键尺寸和形状参数，以及规范和工法中古建筑各部位构件的造型线条特征，拟合出古建筑残损部分或遮挡部分的尺寸和形状。智能修补点、线、面，把点拟合成线，把线拟合成面，对于一些标准曲面，如截面为标准曲线的曲面，直接由特征点拟合成面。
[0032]使用大于或等于2000万像素的高分辨率照相机拍照前需对其进行标定，使用焦距50mm的镜头进行拍照，根据光线情况调整快门速度，必要时可以使用人工辅助照明，但尽量避免较大阴影面，以得到清晰、轮廓明显的照片。拍照时要根据所选区域古建筑的复杂程度决定是否放置标识板及拍照的角度和拍照张数，便于后续测绘的分析和计算，获取该部分古建筑尺寸和形状。基于图像的三维测量技术，首先对采集的高分辨率图像中需要处理的区域进行截取并进行灰度化处理