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）、Smart Scanning Solutions，LLC（乌兹别克斯坦的三维扫描和建模服务提供商）的成员组成的联合研究团队而BNZ（徕卡地理系统公司在乌兹别克斯坦的代表）一直在乌兹别克斯坦境内历史悠久的丝绸之路沿线的文物古迹部署HDS现实管理技术。已捕获了多个纪念碑，并对其地震敏感性进行了分析。

开始：自然衰退的评估

乌兹别克斯坦撒马尔罕的瑞吉斯坦广场建筑群作为众多遗产古迹的代表被选中。乐团包括Ulugh Beg Madrasah(1417-1420)、Sher-Dor Madrasah(1619-1636)、tilia - kori Madrasah and Mosque(1646-1660)和18世纪Chorsu的圆顶市场。

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，使整个建筑群处于一种毁坏的状态。1923年和1932年对宣礼塔进行了结构维修和校直；然而，近年来进行了重大的修复工程。

用徕卡扫描站从70多个观测站扫描了这组音乐。除了位于整体建筑中的所有纪念碑的整体尺寸外，扫描还捕捉了所有纪念碑的细节:瓷砖的形状和尺寸，它们在纪念碑中的整体位置，任何不完美的地方以及门户和立面的整体几何形状。为了在点密度上达到这种程度的细节，所有扫描都以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。”。"及强热带风暴的简单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提供了关于结构倾斜量的问题的答案。根据对点云的分析，估计倾角为4.6%。尖塔原来的锥度估计为2.3%。

新的探险和激光扫描监测

激光扫描探险队扩大到了新的城市。大量历史建筑包括乌兹别克斯坦的许多城市：布哈拉、沙赫里西巴兹和塔什干。此外，还对撒马尔罕的更多历史建筑进行了扫描。

Shakhrisyabz位于乌兹别克斯坦南部，距乌兹别克斯坦撒马尔罕南部约80公里。它曾经是中亚的一个重要城市，如今主要是14世纪土尔蒙征服者帖木儿的诞生地。扫描的纪念碑，Kuk Gumbaz(蓝色圆顶)清真寺，来自帖木德王朝时代，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数次修复和加固工作。

这座历史性的纪念碑是从13个车站用一张照片扫描的徕卡扫描站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。研究了主门从垂直平面穿过两墩底部的倾斜度。门洞的倾斜度从南到北依次增大，最大差动位移在北角顶部为0.6 m。为了确保这种程度的门静脉倾斜不会进展，建议进行激光扫描定期监测。还建议开始安装激光目标，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的一致比较。

有限元模型的几何结构由点云生成。所有主要缺陷和现有钢筋均包含在模型的几何结构中。在专业软件SAP2000中进行数值建模和后续分析。

由于砖墙的材料特性存在很大的差异，因此对从现场回收的砖块进行了材料试验。在软件中使用材料特性进行精确建模。

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第二点云由P-series ScanStation采集。第一次扫描注册到Cyclone中的第二次扫描。倾斜度估计为每个高程上具有指向性和值的矢量。后者的结果利用了高清激光扫描的主要优点，它可以捕获表面的多个点，而这些点是其他方法无法获得的。

未来的研究需要更多的保护

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。

通过HDS扫描与材料测试相结合，产生了先进的校准模型，考虑了砖的特性、当前条件和以前的结构加固。正在制定长期监测战略，并根据研究数据提出保护建议，包括对一座活跃清真寺中存在多种结构问题的减震装置进行调查。

“激光扫描有助于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，”宫本国际地震工程部经理阿米尔·吉拉尼（Amir Gilani）说。“如果没有这种先进的技术，将很难获得对结构分析至关重要的几毫米精度的历史建筑的竣工几何。”

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。