本文是一篇建筑论文，本研究通过对多源数据的分类分级方法、基于三维激光扫描技术和倾斜摄影测量的三维模型重建技术以及HBIM技术流程的深入研究，提出基于多源数据的融合，借助软件系统构建三维实景模型，进而通过HBIM构建单体建筑遗产数字资源。
1.绪论
1.1研究背景
2021年9月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于在城乡建设中加强历史文化保护传承的意见》,提出在城乡建设中系统保护、利用、传承好历史文化遗产，对延续历史文脉、推动城乡建设高质量发展、坚定文化自信、建设社会主义文化强国具有重要意义[1]。历史建筑是广义的城市历史文化遗产的组成部分，它反映了各个时期各个地方的思想文化、风俗习惯和人类历史文明进程。但经过多年社会变迁，一些历史建筑遭受到破坏甚至拆除，为了充分保护、传承和修复历史建筑的真实历史信息和价值，必须同时保护其几何和非几何信息方面的内容。大数据时代下，文化遗产保护从数字化到数据化，现趋向于智慧化，因此，为面向智慧大数据需求，对建筑遗产的保护也需构建建筑遗产数字资源，以更全面的保护、传承建筑遗产的价值。目前对建筑遗产的数字化保护研究着重关注遗产建筑实体本身建模数据，且实体数据在精度上不够精确，部分内部构件细节信息采集不到位，对于非几何遗产信息数据收集较少。在单体建筑遗产数据的处理方面，面对需求的数据精度分级仍不明确，几何遗产数据与非几何遗产数据之间关联性不够，目前研究并未系统总结出一套完整的单体建筑遗产数据资源构建方法。面对这样的困境，提出一套基于多源数据的单体建筑遗产数字资源构建方法将成为重点研究的内容。
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1.2研究目的与意义
1.2.1研究目的
针对现有研究状况以及所存在的问题，本文尝试探索出单体建筑遗产数据类型及分类体系，构建面向不同需求的单体建筑遗产数字资源的分级体系，形成一套系统的分级方法，解决目前数据分类分级不明确的问题，为单体建筑遗产多源数据的采集提供理论依据，提高数据采集效率，为建筑遗产数据库的建立提供基础。
基于多源数据的三维建模及基于HBIM的精细化信息模型的构建，为单体建筑遗产的保护与利用提供精度更高更完整的数字资源，所形成的高效率建模方法，解决数据之间的关联度不够的问题，为之后的建筑遗产保护与利用工作提供方法。
1.2.2研究意义
1.2.3.3理论意义
构建单体建筑遗产数据分类和分级方法，为未来大规模遗产数字资源生成提供理论框架。精细化建模方式和多源数据的处理融合，为建筑遗产数据处理提供了方法，为建筑遗产数据向智慧化数据的转化和应用提供新的途径，对未来建筑遗产数据对接文化遗产智慧大数据进行了初步探索。
1.2.2.4社会意义
基于多源数据的单体建筑遗产数字资源构建研究为建筑遗产数据智慧化提供新的方法和路径，推进了建筑遗产科学保护与发展。
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2.面向智慧大数据需求的建筑遗产数字资源分类体系
2.2文化遗产大数据需求分析
据统计，截至2021年7月，中国已有56项世界文化和自然遗产列入《世界遗产名录》，其中世界文化遗产33项、世界文化景观遗产5项、世界文化与自然双重遗产4项、世界自然遗产14项[41]。文化遗产是蕴含着民族文化内涵和精神价值的瑰宝，是历史留给人类的不可再生的宝贵财富，包括物质文化遗产和非物质文化遗产。习近平总书记指出，“要保护好、传承好、利用好中华优秀传统文化，挖掘其丰富内涵，以利于更好坚定文化自信、凝聚民族精神”；党的二十大报告提出“实施国家文化数字化战略”。随着科技的发展，大数据、人工智能等的出现，无论是物质文化遗产还是非物质文化遗产，均可运用现代技术手段存档或转换为数字资源，包括文本、图像、视频、音频、3D模型等多种形式，多种来源的丰富繁杂的数据共同构成了新的文化遗产表现形态为数据态。这种数据态在记录和再现了文化遗产的本体特征的基础上，对文化遗产所承载的文化内涵和价值进行了二次编码表达，成为一种新的历史文化大数据资产[42]。全人类面临着如何有效地保护、传承和传播文化遗产的现实问题，而如何运用数字技术大力挖掘文化遗产的历史和人文价值，对文化遗产进行数字化保护，推动传统文化遗产实现创造性转化、创新性发展，更是推进文化自信自强，铸就社会主义文化新辉煌的内在要求，具有重要的理论价值与现实意义。
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2.3建筑遗产数字资源分类体系构建
建筑遗产是物质文化遗产的重要组成部分。建筑遗产具有丰富的价值，不仅在于其本体蕴含着丰富的信息，而且在保护研究过程中仍会产生海量的具有文化价值的信息。基于多源数据的单体建筑遗产数字资源构建研究，首先应面向智慧数据体系构建建筑遗产数字资源分类体系。
分类是更好地开展研究、保护和开发利用建筑遗产大数据资源的基础。对建筑遗产大数据进行科学的分类，一方面能将繁杂、无序的海量建筑遗产数据构建成一个系统严谨的体系，有利于对建筑遗产数字资源的概念与特征、内在逻辑与外部结构的充分理解，也有便于建筑遗产数字资源的管理、利用与共享；另一方面，分类体系的科学构建也有利于建筑遗产数字资源对接文化遗产智慧大数据体系，满足智慧大数据管理和使用需求，便于检索，提升多源数据资源的利用效率。目前，建筑遗产信息尚未有清晰统一的分类标准，海量的建筑遗产大数据信息内容相互交织、相互关联且具备建筑遗产领域特征和数据特性，因此，对建筑遗产数字资源的分类不仅需要兼顾建筑遗产信息本身的复杂性和文化特征，还应从数字化角度来理解分析这些具有数字特性的多样信息资源，从而通过合适的分类方法构建一个全面严谨系统的数字资源分类框架体系。
分类是一种将事物按照其属性或特征进行区分和归类，并以一定的规律和组织形式展现的活动。在信息领域，信息资源分类是一种根据信息资源的内容属性和其他特征，对这些资源进行分门别类、有序地组织和展现的方法。基本的信息分类方法主要有三种，体系分类法、组配分类法以及两者混合分类法。其中体系分类法虽概念表达直接，直观明确，等级具有系统性，但难以揭示复杂知识主题和新主题，容纳性差，篇幅巨大，使用不便利；组配式分类法则不同，其优点有可以组配出大量较新较复杂的主题，容纳性较好，同时也可以从多个方面反映概念的各层含义，比较适用于网络信息组织方面[43]。本研究主要是对建筑遗产数字资源进行分类，具有数据量巨大，数据类型丰富且与时俱进，不断更新和增加，因此，本文认为采用组配式分类法较为合适。
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3.面向应用需求的数据分级体系 ....................... 18
3.1 建筑遗产应用场景分析............................... 18
3.1.1 应用场景类型 .................................. 18
3.1.2 不同应用场景需求分析 ........................ 18
4.基于多源数据的精细化三维实景模型构建方法 ............................... 25
4.1 摄影测量和激光扫描三维实景重建技术 .......................... 25
4.1.1 摄影测量三维实景重建技术 .............................. 25
4.1.2 激光点云扫描技术 ........................... 29
5.实例验证——以广东省文物保护单位五显宫为例 ........................... 45
5.1 概况 ....................................... 45
5.1.1 区位概况 ........................ 45
5.1.2 建筑概况 ........................... 46
5.实例验证——以广东省文物保护单位五显宫为例
5.1概况
本文选取的研究对象是广东省肇庆市封开县文物保护单位——五显宫，根据前期的理论研究，采用理论方法对其现状及损坏情况进行考察并通过使用多种仪器设备进行数据采集，最终通过数据处理建立三维实景模型，构建数字资源体系，为后期文物修缮和保护提供数据支撑。
5.1.1区位概况
五显宫位于中国广东省肇庆市封开县渔涝镇前进村委上村自然村（图5-1、5-2），地理坐标为东经111°45′00.1″，北纬23°31′03.0″，海拔为43米。肇庆是广东省的一个地级市，古称"端州"，是珠江三角洲城市之一，也是粤港澳大湾区的重要节点城市之一。肇庆市是国家级历史文化名城，被誉为中国砚都。
肇庆是广府文化的起源之地，也是中原文化和岭南文化交融的早期地区之一，是中国传统文明和西方文明交汇的地方之一。古代考古遗址表明，大约在14万年前，肇庆地区就已有人类活动的记录。封开县是隶属于广东省肇庆市的一个县，地处广东省西北部，是"西江走廊"经济区域的一个重要组成部分。同时，它也是连接"珠三角"和大西南的重要交汇点。介于北纬23°13'—23°59'，东经111°21'—112°02'之间，总面积2723.93平方公里。封开属山地丘陵区，东部高山，西部丘陵，地势自东向西，中间凹，南北低，属亚热带季风湿润气候。受到季候风影响，气候温暖，冬短夏长，无霜期长。
渔涝镇位于封开县中部，地处北纬23°30′，东经111°44′，距县城江口镇50公里。是封开县中部的政治、经济、文化中心，是全省首批中心镇之一。东经河儿口镇可至肇庆等地，南经杏花镇接321国道，西经白垢镇续岭接省道水谷线，北经莲都镇、长安镇至怀集连结成网，属丘陵山谷小盆地。全镇总面积118平方公里，林地面积11.8万亩，耕地面积1.43万亩，山塘水库面积339.12亩，下辖戴村、石便、贺江、上扶、榃良、白沙塘、前进、袁村、禾楼9个村民委员会和渔涝1个社区居民委员会，下设191个村民小组、1个居民小组。
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6.总结与展望
6.1研究结论
面向国家制度的建筑遗产保护与活化利用的迫切需求以及大数据时代的建筑遗产数字资源构建要求，针对建筑遗产数字化保护研究现状所存在的三个主要问题：数据类型不全面、精度不足、面向不同需求的高精度、高效率模型建构方法不够系统以及几何与非几何遗产数据之间关联度不够，未形成完整的数据资源系统，本研究通过对多源数据的分类分级方法、基于三维激光扫描技术和倾斜摄影测量的三维模型重建技术以及HBIM技术流程的深入研究，提出基于多源数据的融合，借助软件系统构建三维实景模型，进而通过HBIM构建单体建筑遗产数字资源，研究的主要内容和结论有以下四点：
（1）通过文献阅读及现场调研总结了建筑遗产多源数据的概念及类型，基于文化遗产大数据的需求分析，采用组配分类法，从建筑遗产领域特征和数据特性两种维度，提出由“知识大纲—分面—亚面—类目”构成的面向智慧大数据需求的建筑遗产数字资源分类体系。
（2）深入研究了建筑遗产数字资源在不同应用场景下的数字资源精度需求，结合了《广东省历史建筑数字化成果标准》和BIM模型的多LOD空间信息标准，从非三维空间信息完整度和三维空间信息两个方面进行数字资源分级，提出了一套适用于不同应用需求的建筑遗产数据精度分级体系，解决了面向不同需求的建模方法效率不够高的问题。
（3）梳理了建筑遗产多源数据的类型和采集方法，通过对比基于激光点云扫描和摄影测量的三维模型重建方式的优缺点，深入探究这两项技术所涉及的步骤以及每一步所涉及的相关技术，针对室内摄影测量的方法研究空白，提出等基线拍摄和定点环绕拍摄两种方法并通过实验测试对比两种方法的优缺点，最终提出基于激光点云与室内外多视角影像数据融合的三维实景模型构建方法。通过对HBIM的流程研究，对构建族和非几何信息链接方式的探讨，提出基于HBIM精细化数字资源构建方法。
参考文献（略）