保护人类的过去不受大自然地震的影响

土木工程师正在不断探索无损测量技术，以帮助估计结构状况。徕卡地理系统公司的高清晰度测量（HDS）或激光扫描满足了这一需求。

由加州大学伯克利分校结构实验室(专门从事全尺寸结构测试和数值分析的研究实验室)、宫本国际(美国地震和结构工程公司)、智能扫描解决方案、LLC(乌兹别克斯坦3D扫描和建模服务提供商)和BNZ (Leica Geosystems在乌兹别克斯坦的代表)已经在乌兹别克斯坦历史悠久的丝绸之路沿线的文物古迹上部署了HDS现实管理技术。多个纪念碑被捕捉并分析了地震易感性。

开始：自然衰退的评估

作为众多遗产古迹的代表性例子，乌兹别克斯坦撒马尔罕的Registan广场乐团入选。该乐团包括1417-1420年的乌鲁贝格宗教学校、1619-1636年的谢尔多尔宗教学校、1646-1660年的蒂利亚科里宗教学校和清真寺以及18世纪的乔苏穹顶市场。

地震、极端的季节性气温、建筑物的正常贬值以及18世纪和19世纪的经济危机，使整个建筑处于一片废墟之中。在1923年和1932年进行了尖塔的结构维修和矫直;不过，近年亦进行了大型修复工程。

用徕卡扫描站从70多个台站扫描了这个集合。除了整体内所有纪念碑的整体尺寸外，扫描还捕获了纪念碑的所有细节：瓷砖形状和尺寸、它们在纪念碑中的总体位置、任何缺陷以及大门和正面的整体几何形状。为了在点密度上达到这一细节水平，所有扫描均以2mm×2mm的密度进行。

扫描数据产生了非常有价值的结果，可用于决定位于中亚地震多发区的纪念碑的进一步修复策略。在从点云生成有限元模型时，Leica Cyclone软件用于具有复杂几何体的曲面。

Smart Scanning Solutions首席执行官Lilyya Myagkova说：“借助扫描站实现超高扫描速度的能力，我们能够快速收集彻底调查纪念碑所需的数据。”。"及气旋的简单注册使团队能够处理点云以进行快速分析。”

其中一座倾斜尖塔的点云回答了有关结构中倾斜量的问题。根据对点云的分析，估计倾角为4.6%。宣礼塔最初的锥度估计为2.3%。

新的探险和激光扫描监测

激光扫描探险队扩展到新的城市。一份广泛的历史建筑清单包括乌兹别克斯坦的许多城市:布哈拉、Shakhrisybaz和塔什干。除此之外，还扫描了更多撒马尔罕的历史建筑。

Shakhrisyabz位于乌兹别克斯坦南部，距离撒马尔罕以南约80公里。曾经是中亚的一个主要城市，今天主要以14世纪图尔科蒙古征服者帖木儿的出生地而闻名。扫描后的纪念碑，Kuk Gumbaz（蓝色圆顶）清真寺，来自帖木儿王朝时期，它被列入联合国教科文组织世界遗产名录。这座纪念碑建于1437年，几个世纪以来经历了多次修复和加固工作。

从13个车站扫描了这座历史纪念碑徕卡ScanStation C10. 在Cyclone中进行数据登记，最终登记中使用的所有扫描的误差不超过3 mm。从外部、大厅内部以及入口和主体结构之间有一条大裂缝的楼梯内部对纪念碑进行了扫描。

BNZ董事布赖恩·奎格利（Brian Quigley）说：“由于乌兹别克斯坦的极端大陆性气候，研究团队需要确保它能够依赖这些仪器。由于C10可以在零下20到+50摄氏度的任何温度下工作，因此它非常适合这个项目。”。“360°x270°的全视野还确保了扫描纪念碑复杂表面将捕捉所有特征，并使研究人员的过程更加简单。”

对纪念碑的点云进行了异常调查。对主入口从穿过两个桥墩底部的垂直面倾斜的情况进行了调查。入口的倾斜度从南向北增加，在北上角的最大差异位移为0.6 m。为确保入口的倾斜程度不会继续，建议通过激光扫描进行定期监测。还建议继续安装激光靶，以提高监测的准确性。永久安装的目标在不同时间收集的点云之间提供一致的比较。

有限元模型的几何形状由点云生成。所有主要的缺陷和现有的加强都包含在模型的几何形状中。在SAP2000专业软件中进行了数值模拟和后续分析。

由于砌体墙的材料特性具有很大的可变性，因此对从现场回收的砖进行了材料测试。材料属性在软件中被用于精确建模。

在不同的时间扫描宣礼塔，以检查倾斜是否随时间推移而进行。第一次扫描是由医生进行的扫描站C10第二个点云由P系列扫描站采集。第一次扫描注册到Cyclone中的第二次扫描。在每个标高处，倾斜以矢量的形式进行估算，具有方向性和数值。后一种结果利用了高清晰度激光扫描的主要优势，该扫描捕获了无法通过其他方法获得的表面多个点。

更多保护的未来研究

测试项目赢得了乌兹别克斯坦文物建筑管理部门的兴趣和合作。这为沿着撒马尔罕、布哈拉、塔什干和沙赫里斯亚布兹的乌兹别克斯坦活动地震带进行额外的文物扫描提供了许可。

HDS扫描与材料测试相结合，产生了先进的校准模型，考虑了砖的性能、当前条件和以前的结构加固。长期监测正在制定策略，并根据研究数据提供保护建议，包括对一个有多种结构问题的活跃清真寺的阻尼装置的调查。

宫本国际地震工程部经理Amir Gilani说:“激光扫描帮助我们捕捉历史文物的结构异常，这样我们就可以为子孙后代保护它们。”“如果没有这种先进的技术，将很难获得精确到几毫米的历史建筑几何形状，这对结构分析至关重要。”

鉴于团队的努力和收集数据的价值，点云被纳入CyArk 500挑战数据库，这是一项国际性的濒危文化遗产编目和归档工作。