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研究生: 李家宇
Chia-Yu Lee
論文名稱: 3D都市尺度雷射掃瞄在建築數位典藏之應用-以新竹縣北埔鄉、竹東鎮及大台北地區為例
The application of digital archives in 3D urban scale laser scan – a case of Peipu township, Chudong town and Taipei metropolitan area
指導教授: 施乃中
Naai-Jung Shih
口試委員: 王惠君
Huey-Jiun Wang
呂守陞
Sou-Sen Leu
史天元
Tian-Yuan Shih
康仕仲
Shih-Chung Kang
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 設計學院 - 建築系
Department of Architecture
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 196
中文關鍵詞: 3D掃瞄數位典藏建築生命週期管理(BLM)網際網路服務建築資訊模型(BIM)
外文關鍵詞: 3D scan, Digital archives, Building lifecycle management(BLM), Web service, Building information modeling(BIM)
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本研究以3D都市尺度雷射掃瞄為主軸進行建築數位典藏應用研究,目的在建立數位平台進行建築生命週期管理,藉由3D雷射掃瞄器及各種數位記錄工具,由分散型、區域型至路網型逐步建立各階層都市環境之建築數位資料,並由掃瞄資料處理、異質資源整合及網頁展示中獲取經驗,最後建立網路資料整合系統,以網頁及各種平台整合異質資源進行網路展示及應用。
研究內容以新竹縣北埔鄉、竹東鎮、台北市建國南北路段、松江路、新生南路、信義路及新北市淡水老街為主要標的,進行3D掃瞄作業,涵蓋13棟歷史建築及數百棟建物、四處計18.2公里長之街道環境及約500公畝之都市環境,共取得37GB之點雲資料,計點雲數超過10億點。
研究成果包括提出較完善之3D掃瞄作業流程及站點規劃原則,提高作業效率;建構網路平台整合各式衍生資訊,將各式數位資料統一管理於展示網頁中,提高資料實用度;將建築及都市環境紀錄,透過單一資料庫管理所有相關資料,藉以開發供各領域人員使用之資訊導覽及管理系統,進行建築數位典藏,並提出資料於Google Earth、行動網路平台及BIM之使用方案。


This study explored the application of 3D urban-scale laser scanning on digital architecture archives, in order to establish a digital platform for architecture lifecycle management, as well as digital data for all levels urban architecture, including dispersed type, regional type, to road network type, through 3D laser scanner and digital recording tools. Experiences were acquired from the scanned data processing, heterogeneous resources integration and webpage display. Finally, the network data integration system was established to integrate heterogeneous resources through webpage and platforms for network display and application.
The research base on the Peipu township, Chudong town and Taipei metropolitan area. Include 13 historical buildings and hundreds of buildings. The scans include 18.2km length of the street environment, and about 500 acres of the urban environment. Generate over 1 billion points and 37GB data size.
Based on the results, this study proposed a complete 3D scanning work flow and site planning principles, enhanced the working performance, constructed the network platform to integrate all derivative information, managed all digital data uniformly in the displayed webpage, and enhanced the data practicability. The data could be managed in a single database and provided to users of related fields for information guidance, system management, and digital archives. The data were also uploaded to Google Earth for the mobile network platform and building information model (BIM).

摘要 ABSTRACT 謝誌 目錄 圖目錄 表目錄 第1章 緒論 1.1 前言 1.2 研究動機 1.3 研究目的 1.4 研究內容 1.5 研究範圍 1.6 研究流程 第2章 文獻回顧 2.1 地理環境與測量 2.1.1 地圖 2.1.2 網路地圖 2.1.3 地理座標系統及衛星導航座標 2.2 3D掃瞄技術 2.2.1 3D雷射掃瞄器 2.2.2 建築3D掃瞄案例 2.2.3 都市環境3D掃瞄案例 2.2.4 其他3D掃瞄應用 2.2.5 掃瞄案例分析 2.3 網際網路與網頁 2.3.1 PHP 2.3.2 MYSQL 2.3.3 CSS 2.3.4 文字編碼 2.3.5 網站案例 2.4 3D地理瀏覽器 第3章 都市環境掃瞄及資料處理 3.1 數位影像紀錄 3.1.1 數位影像 3.1.2 數位影片 3.2 3D掃瞄 3.2.1 掃瞄設備 3.2.2 作業流程 3.3 掃瞄作業規劃 3.4 點雲資料呈現 3.4.1 點 3.4.2 線 3.4.3 面 3.4.4 體 3.5 掃瞄資料處理 3.5.1 點雲結合 3.5.2 結合誤差 3.5.3 結合誤差檢核 3.6 資料型態 3.7 掃瞄成果 第4章 異質資源整合及網頁展示 4.1 研究範圍 4.2 作業內容 4.3 研究使用設備 4.4 模型資料建構 4.4.1 繪製2D圖面 4.4.2 以3DStudio Max建模 4.4.3 以Geomagic Studio建模 4.4.4 RP模型 4.4.5 成果 4.5 網頁及資料庫設計 4.5.1 網頁設計規範 4.5.2 資料庫系統 4.5.3 網頁設計架構 4.5.4 一般版網頁設計成果 4.5.5 無障礙版及網路地圖版網頁設計成果 4.6 建築數位化記錄規範 4.6.1 內容規範 4.6.2 3D掃瞄作業規範 4.6.3 檔案格式規範 4.6.4 數位影像記錄規範 4.6.5 數位影片記錄規範 第5章 建築生命週期管理系統 5.1 掃瞄內容 5.2 掃瞄作業 5.3 建築模型編寫系統 5.3.1 圖文展示系統 5.3.2 圖文展示系統內文編輯模式 5.3.3 資訊檢索系統 5.3.4 地圖導覽模式 5.4 建築生命週期管理系統概述 5.5 系統架設環境 5.5.1 硬體設備 5.5.2 網路環境 5.5.3 伺服器環境 5.5.4 3D呈現效能 5.6 GRID概念 5.6.1 依地形圖幅劃定範圍 5.6.2 依非官方衛星定位裝置之地理座標系統劃定範圍 5.6.3 依據地形圖及非官方衛星定位裝置之地理座標系統之優劣比較 5.7 資料庫建構及內容 5.7.1 資料庫設定 5.7.2 資料庫欄位規劃 5.7.3 會員系統及分眾導覽 5.8 成果展示 5.8.1 網頁內容概述 5.8.2 數位相機拍攝影像 5.8.3 影片 5.8.4 點雲模型 5.8.5 與平行式資源整合系統之差異 5.8.6 資料索引及網頁運作測試 5.9 跨平台資訊整合應用 5.9.1 應用於Google Earth 5.9.2 資訊疊加 5.9.3 應用於行動裝置 5.10 點雲資訊應用於建構建築資訊模型(BIM) 5.10.1 利用點雲資訊建構BIM 5.10.2 透過資訊平台與BIM管理歷史建築生命週期紀錄 5.10.3 歷史建築與興建中建築建構BIM所遇疑難 5.10.4 3D點雲與BIM模型應用於營建工程 第6章 結論與建議 6.1 結論 6.2 研究限制 6.3 3D掃瞄作業流程改善建議 6.3.1 建立輔助反光標精度檢驗工具 6.3.2 貼圖拍攝原則及注意事項 6.4 延伸研究建議 6.4.1 建物維護管理系統 6.4.2 施工損鄰鑑定之依據 6.4.3 都市防災 6.4.4 施工精度檢驗及竣工紀錄 參考文獻

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