虚拟麦积山石窟与瑞应寺：基于BIM与倾斜摄影测量等技术的信息化复原

　　历史文化遗迹的数字化保护一直是我国研究和发展的重要领域，这对于历史文化遗产的纪录、传承和保护起到不可替代的重要作用。目前，各科研院所对于古建筑数字化重建，较为先进的技术是采用全景图热点技术、全景图自动生成技术以及虚拟现实和增强现实技术。实现具有交互性、自动生成三维全景图、增强三维全景图和社交分享功能。通过互联网、物联网、计算机视觉等技术手段转换成数字化形态，再利用大数据云服务平台，使历史文化遗产得以永久保存和再现。本书主要包括：麦积山石窟的历史文化遗迹综述、麦基石窟历史文化遗迹的三维扫描复原、麦积山石窟四号窟（上七佛阁）的虚拟复原、麦积山石窟瑞应寺的虚拟复原、麦积山石窟历史文化遗迹的VR展现等内容。书中涉及的主要技术包括：BIM技术、无人机倾斜摄影测量技术和VR技术。其中：BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是以建筑物的各项相关信息数据作为模型基础建立模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，具有可视性、优化性、协调性、可出图性等诸多特点；无人机倾斜摄影测量技术，包括外业航拍无人机倾斜摄影数据采集与内业数据处两个方面，倾斜摄影测量技术可以采集多个视角的影像数据（垂直影像和倾斜影像），*终处理还原得到符合人眼视觉习惯的真实三维模型，倾斜航摄仪与后处理软件的不断发展，促进了更多的用户利用倾斜摄影影像创建三维模型；VR（Virtual Reality）技术即虚拟现实技术，是利用计算机技术生成一种逼真的视、听等感受的虚拟的模型环境，通过VR眼镜是用户和虚拟环境进行自然交互。VR技术创造了一个全新的虚拟世界，用户将完全沉浸于一个虚拟的合成世界中。如我们观看的5D电影，就是通过VR眼镜、动感座椅及其他设备为用户提供一个虚幻的空间环境。本书将复原研究、数字化建模、产品可视化等工作通过VR技术（虚拟现实）、AR技术（增强现实）、移动互联网、物联网等现代化技术的转化，深入发掘历史文化资源价值，通过现代化技术手段将文化遗产进行数字化恢复，推广应用前景十分广阔，为解决我国多达33万处的古遗址类遗产的展示与利用，开辟了一条全新的途径。

　　蔡兰峰：（1）基本情况高级工程师、注册一级建造师、注册监理工程师、ATC Revit全球认证讲师。甘肃省装配式建筑专家委员会专家（建筑信息化）、甘肃省房屋建筑和市政基础设施工程评标专家。（2）工作简历1998年—2002年，兰州二建集团项目技术负责人。2002年—至今甘肃建筑职业技术学院专任教师。2008年获得兰州理工大学结构工程工学硕士学位。2010年同济大学访问学者。（3）代表性成果2015年至今，先后五次获全国及甘肃省的各类BIM大赛一等奖优秀指导教师奖。2018年8月，主编出版《BIM技术应用基础》武汉大学出版社。2018年11月，主持完成甘肃省教育厅《BIM技术中心的建设与运行研究》、《BIM技术人才培养模式的研究》两项课题，均获优秀。（3）学术专长和研究方向 熟悉多种工程类基础软件、BIM技术类软件，目前主要从事BIM技术应用及研究（两项今年均先后结题）1）现主持教育厅课题《高职高专院校BIM技术中心的建设与运行研究》课题一项，任项目负责人，已结题优秀。2）现主持教育厅规划处“十三五”课题《高职高专院校BIM技术人才培养模式的研究》课题一项，任项目负责人，已结题优秀。3）2019甘肃省教育厅产业支撑引导项目《基于BIM与倾斜摄影测量技术的麦积山石窟历史文化遗迹信息化复原与VR展现的研究》课题（课题编号2019C-17），排名第二，在研。

项目1研究背景1

1.1
历史文化保护概述1

1.2各种信息技术的概念3

1.3研究现状与发展趋势4

1.4甘肃在文物数字化复原研究方面的主要成果6


项目2课题研究目标、思路和实施的步骤8

2.1
研究目标8

2.2预期成果的形式及描述8

2.3项目研究内容9

2.4研究思路及方法10

2.5研究的技术路线11

2.6研究任务的分解13


项目3麦积山石窟及瑞应寺简介14

3.1麦积山石窟简介14

3.2瑞应寺简介22


项目4BIM技术概述27

4.1
BIM的概念27

4.2BIM技术的特点29

4.3BIM技术应用的价值33

4.4BIM技术的发展现状34

4.5我国BIM技术相关的主要政策文件及标准35

4.6BIM技术相关软件简介36

4.7BIM技术在历史文化遗迹保护方面的应用探索38



项目5倾斜摄影测量技术应用39

5.1三维激光扫描技术应用39

5.2无人机倾斜摄影测量技术应用59

5.3测绘地理信息数据70


项目6瑞应寺古建筑信息化复原技术应用72

6.1瑞应寺古建筑基本知识72

6.2瑞应寺古建筑信息化模型详解77

6.3瑞应寺古建筑可视化编程122

6.4瑞应寺古建筑信息化模型成果124



项目7麦积山石窟及瑞应寺虚拟现实表现及VR展现127

7.1虚拟现实软件简介128

7.2麦积山石窟及瑞应寺虚拟现实表现技术132

7.3麦积山石窟及瑞应寺VR展现技术146


项目83D打印技术应用156

8.13D打印技术简介156

8.23D打印技术原理与应用156

8.3麦积山石窟和瑞应寺3D打印制作过程159

8.43D打印过程163

8.5麦积山和瑞应寺模型后处理过程163


附录166

参考文献212