从大自然的地震中保存人类的过去

土木工程师正在不断寻找无损的测量技术，这些技术可以帮助估计结构状况。Leica Geosystems的高清测量（HDS）或激光扫描满足了这一需求。

A joint research team comprised of members from UC Berkeley’s Structures Laboratory (a research lab specialising in full-scale structural testing and numerical analysis), Miyamoto International (an earthquake and structural engineering firm in the USA), Smart Scanning Solutions, LLC (a 3D scanning and modelling service provider in Uzbekistan) and BNZ (Leica Geosystems’ representative in Uzbekistan) has been deploying HDS reality management technology at heritage monuments along the historic Silk Road within Uzbekistan. Multiple monuments have been captured and analysed for earthquake susceptibility.

开始：自然下降的评估

作为许多遗产纪念碑的代表性例子，选出了乌兹别克斯坦撒马尔罕的雷吉斯坦广场合奏团。合奏包括1417-1420的Ulugh Beg Madrasah，Sher-Dor Madrasah，1619-1636，Tilya-Kori Madrasah和Mosque，1646-1660，以及18世纪的Chorsu Domed Market。

地震，极端的季节性温度，建筑物的正常折旧以及18世纪和19世纪的经济危机使整体处于破坏状态。1923年和1932年进行了结构维修和矫直宣礼塔；但是，近年来进行了重大的修复工作。

从70多个电视台扫描了该合奏，并带有Leica扫描仪。除了位于合奏中的所有古迹的全球尺寸外，扫描还捕获了纪念碑的所有细节：瓷砖形状和尺寸，它们在古迹中的整体位置，任何缺陷以及门廊的整体几何形状。为了达到点密度的细节，所有扫描的密度为2 mm x 2 mm。

扫描数据产生了极为有价值的结果，可用于决策中亚洲地震地区的纪念碑的进一步恢复策略。在从点云中生成有限元模型中，使用Leica Cyclone软件用于具有复杂几何形状的表面。

智能扫描解决方案首席执行官Liliya Myagkova说：“鉴于扫描仪的实现超高扫描速度的能力，我们能够快速收集对纪念碑进行彻底调查所需的数据。”“和气旋简单的注册使团队能够处理点云以进行快速分析。”

其中一个倾斜的尖塔的点云为有关结构中倾斜度的问题提供了答案。基于对点云的分析，获得了4.6％的倾斜度估计值。尖塔的原始锥度估计为2.3％。

激光扫描的新探险和监视

激光扫描探险被扩展到新城市。广泛的历史结构清单包括乌兹别克斯坦的许多城市：布哈拉，沙克里斯巴兹和塔什肯特。除此之外，扫描了撒马尔罕的更多历史结构。

Shakhrisyabz位于乌兹别克斯坦撒马尔坦以南约80公里处的乌兹别克斯坦南部。它曾经是中亚的主要城市，今天主要被称为14世纪Turco-Mongol Conqueror Timur的发源地。扫描的纪念碑，库克·古巴兹（Kuk Gumbaz）（蓝色圆顶）清真寺，来自帖木儿王朝时代，在联合国教科文组织世界遗产名单上。这座纪念碑建于1437年，几个世纪以来，经历了几项修复和加强工作。

历史悠久的纪念碑在13个站点扫描Leica扫描C10。数据注册以旋风进行，对于最终注册中使用的所有扫描，误差不超过3 mm。纪念碑从外部，主厅内和楼梯内部进行扫描，门户和主结构之间有大裂缝。

“借助乌兹别克斯坦极端的大陆气候，研究团队需要确保它可以依靠这些工具。由于C10可以在-20至+50摄氏度的温度下工作，因此这是该项目的理想选择。” BNZ总监Brian Quigley说。“整个360°x 270°视场还确保扫描纪念碑的复杂表面将捕获所有功能，并使研究人员更简单。”

对纪念碑的云进行了调查。研究了主要门户，该门户从穿过两个码头底部的垂直平面的倾斜度进行了研究。该门户的倾斜度从南向北增加，最大差分位移在顶部的北角0.6 m。为了确保该门户网站的这种倾向不进行，建议对激光扫描进行定期监测。还建议继续安装激光靶标，以提高监测的准确性。永久安装的目标提供了在不同时间收集的点云之间进行一致的比较。

有限元模型的几何形状是从点云生成的。所有主要的缺陷和现有的增援都包含在模型的几何形状中。在专业软件SAP2000中进行了数值建模和后续分析。

由于砌体壁的材料特性有很大的变化，因此在从该地点回收的砖上进行了材料测试。该材料属性在软件中用于准确的建模。

在不同时间扫描尖塔，以检查倾斜度是否随着时间的推移而发展。第一个扫描是由扫描C10第二点云是由P系列扫描仪收集的。第一次扫描已在旋风中进行了第二次扫描。在每个高程中，倾斜度估计为矢量，并具有方向性和价值。后一个结果使用了高清激光扫描的主要优势，该扫描捕获了表面的多个点，而其他方式无法通过其他方式获得。

进一步保护的未来研究

测试项目赢得了乌兹别克斯坦当局处理遗产建筑的兴趣和合作。这为沿乌兹别克斯坦在撒马尔罕，布哈拉，塔什肯特和沙克里西亚布的活跃地震区域沿乌兹别克斯坦的额外遗产扫描提供了权限。

通过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，当前状况和以前的结构增强。正在制定长期监测，并根据研究数据提供保护建议，包括对具有多个结构性关注的活跃清真寺的抑郁设备进行调查。

“激光扫描有助于我们捕获历史文物的结构异常，因此我们可以为子孙后代提供保护它们，”地震工程系经理宫本国际宫（Miyamoto International）说。“没有这种先进的技术，以几毫米的准确性来获得历史结构的基础几何形状，这对于结构分析至关重要。”

为了认识到团队收集的数据的努力和价值，点云被接受到Cyark 500挑战数据库中，这是一项国际努力，以分类和存档濒临灭绝的文化遗产。