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1、三維激光掃描技術在考古方面的應用簡介 一、現(xiàn)狀概述 我國是一個歷史悠久的國家，長期的歷史發(fā)展使我國形成了大量的文物，這 些是我國寶貴的文物資源，而對于考古工作者而言，大量的文物也意味著文物保 護的海量工作與巨大的挑戰(zhàn)。在早期，僅僅依靠簡單的手工設備如度量尺等，考 古工作者每次進行相關測繪都十分困難，往往耗時耗力而且效果不理想。近年來， 隨著測繪領域中遙感與3D建模技術的不斷進步，考古工作者逐漸引進相關成熟 技術，才使得考古勘探建模過程變得更加高速、準確，分辨更加清晰，呈現(xiàn)形式 更加形象多樣。而三維激光掃描技術更是近年來應用在考古方面的最為成熟、便 捷的技術之一。 1?三維激光掃描技術原理

2、 三維激光掃描技術之所以能夠實現(xiàn)考古與文物的勘探與檢測，最重要的工作 原理是利用了脈沖測距與相位測距兩大原理。前者主要是依據(jù)激光脈沖的傳播時 間來進行檢測點的三維坐標信息。后者的相位測距主要是通過發(fā)射一段連續(xù)性的 激光，借助反射回激光與激光之間的距離數(shù)據(jù)進行被檢測點的距離值估算。正是 基于這兩大基本原理，掃描儀進行被測物體的信息采集與抽煙，進而獲取到每一 個采樣點的空間坐標點集合。這就是所謂的“點云”。利用專業(yè)的數(shù)據(jù)對這個“點 云”進行數(shù)據(jù)處理，進而快速生成三維數(shù)據(jù)模型。[1] 如上所述，三維激光掃描技術最大的優(yōu)點便是可以自動而且快速地建立被測 對象的數(shù)字模型，而在考古工作中，經(jīng)常會有測繪

3、某一個古建筑或者文物（如： 雕像）甚至是某一考古發(fā)掘現(xiàn)場的任務，這個時候采用傳統(tǒng)測繪手段無疑是耗時 耗力的，而三維激光掃描技術可以很好的提高考古工作的工作效率并提供更好的 技術支持。 下面將以圖片的形式簡單展示三維激光掃描技術在考古領域中的應用情況， 三組圖片展示三維激光掃描技術在文物保護、古建筑測繪、遺跡測繪三個方面的 應用實例，分別為昆明筇竹寺雕塑掃描建模、中山開平碉樓存檔、湖北某地一座 戰(zhàn)國古墓現(xiàn)場測繪。 圖1：三維激光掃描技術在文物保護中的應用 圖2：三維激光掃描技術在古建筑測繪中的應用 圖3：三維激光掃描技術在考古現(xiàn)場測繪的應用 二、三維激光掃描技術在不

4、同考古領域的應用實例 在前文已經(jīng)介紹了三維激光掃描技術在現(xiàn)代考古工作中的重要作用以及一 些簡單的應用實例介紹，下面將從石窟雕像保護、古建筑測繪、浮雕壁畫保護這 三個方面重點介紹三維激光掃描技術帶來的技術革新以及對文物保護等的重要 作用。 1.石窟雕像 在我國有著眾多的石窟，比如著名的洛陽石窟、莫高窟等，其中有著許多我 國寶貴的雕像文物，這些都是我國文物保護的重點研究對象。但是由于石窟雕像 多以石料為原料雕刻而成，多年來因為環(huán)境原因損壞較多，而且在戰(zhàn)亂年代飽受 災難。為了保存祖先們用智慧和汗水留下來的寶貴文化財富，很多專家都致力于 對佛像的數(shù)據(jù)進行保存，在早期，因為技術的限制，我們對佛像的

5、保存僅僅通過 原始的測量手段，如人工測量、人工繪制等方式，這對保存相關的雕像信息帶來 了很大的麻煩。 三維激光掃描技術在近年來一直被廣泛用于解決雕像保護中的以上問題，器 所具備的快速測量復雜構造，自動生成三維數(shù)據(jù)圖像的先天優(yōu)勢，使得三維激光 掃描技術在雕像保護方面有著獨一無二的優(yōu)勢。而且不光在掃描存儲現(xiàn)有的雕像 信息方面三維激光掃描發(fā)揮著巨大的作用，其輸出的獨特的三維立體數(shù)據(jù)在和現(xiàn) 代計算機技術相結合后，可以用來進行很好的雕像虛擬修復，而且該技術能應用 與雕像的監(jiān)測，定期的三維激光掃描有助于我們發(fā)現(xiàn)雕像是否出現(xiàn)損壞，實時跟 蹤文物損壞情況并及時對文物進行相關修復跟蹤工作。[2] 圖

6、4：三維激光掃描在雕像文物測繪上的應用 2.古建筑 在中華文化漫長的歷史中，有許多承載著重要文化內(nèi)涵和見證者中國文化和 歷史發(fā)展的古建筑，但是隨著社會的不斷發(fā)展，古建筑的價值逐漸受到人們的重 視，因而古建筑保護工作逐漸開始備受人們關注，現(xiàn)階段考古屆傾向于采取積極 地手段對古建筑進行保護和利用，而在我們對古建筑的維護、整理或修復的過程 中，我們必須要知道古建筑的原有空間格局與尺度，這也就要求我們必須事先對 古建筑進行相關的精確地測繪工作。 在早先時期，考古學家只能用直尺、角尺和錘球等測量工具直接人工量取建 筑物及其構件的尺寸而獲得相關的測繪資料，無疑，這是極其耗費精力和人力的。 考慮到我國

7、有著數(shù)量龐大的古建筑遺跡，人們迫切需要一種能夠快速精確對古建 筑進行測繪的技術手段。無疑，三維激光掃描技術是最合適的選擇之一。 通過三維激光掃描技術測繪的古建筑，可以通過計算機輔助手段得到相關建 筑的三維圖片已經(jīng)構件準確的二維剖析圖。三維激光掃描技術得到的測繪資料， 可以精確地重構從包含空間場景到局部細節(jié)的建筑模型，并且在計算機上可以通 過數(shù)據(jù)分析等相關手段對建筑的梁架體系、斗拱的類型進行相關的對比，斷代。 這對后期的古建筑修復工作有著重要的意義。⑶ 圖5：三維激光掃描在古建筑測繪方面的應用 3.浮雕文物 浮雕文物作為文物中比較特殊的一類，是雕刻的一種，雕刻者在一塊平板上 將他

8、要塑造的形象雕刻出來，使它脫離原來材料的平面。浮雕是雕塑與繪畫結合 的產(chǎn)物，用壓縮的辦法來處理對象，靠透視等因素來表現(xiàn)三維空間，并只供一面 或兩面觀看。浮雕一般是附屬在另一平面上的，因此在建筑上使用更多，用具器 物上也經(jīng)常可以看到。 在墓葬考古現(xiàn)場，往往會有浮雕繪畫文物的出圖，由于浮雕文物本身的特性， 僅僅只是通過圖像的方式記錄并不能很好的存儲浮雕的所有信息，這個時候我們 就需要一個能夠精確測繪浮雕表面的測繪手段，無疑，三維激光掃描技術可以很 好的承擔這一任務。 浮雕信息在傳統(tǒng)攝像存儲時，我們需要進行左中右三個不同角度的全景拍攝 才能比較完整的保存浮雕的整體信息，但是浮雕具體雕刻情況的信息

9、并沒有很好 地在圖像上反映出來。但是，前文也提到過，三維激光掃描技術有著一個最大的 優(yōu)勢就是它可以精確地反映掃描對象的細節(jié)特征，而浮雕測繪記錄過程同樣也要 求這精確地反映浮雕的細節(jié)特征。⑷ 圖6：三維激光掃描在浮雕文物相關方面的應用 二、綜述 隨著時代的進步，各種技術也在不斷進步，雖然考古是一個回溯歷史，發(fā)現(xiàn) 歷史，保護歷史的過程，但是在發(fā)掘和保護歷史的過程中，我們需要不斷為考古 注入新時代科技的新鮮血液。 考古是一個交叉了很多其他學科的交叉學科，需要不斷的汲取新的技術才能 不斷地煥發(fā)出新的活力，才能更好地保護人類社會發(fā)展過程中留下來的寶貴的精 神和文化財富。[5][6][7]

10、[ 參考文獻: [1] 曾寶棟，三維激光掃描技術在考古勘探中的應用分析，西北大學文化遺產(chǎn)學院 考古系 [2] 徐洪峰、張瑜楠、李海全，三維激光掃描技術在佛像保護中的應用，山東城市 建設職業(yè)學院 [3] 丁寧、王倩、陳明九，基于三維激光掃描技術的古建保護分析與展望，山東建 筑大學土木工程學院 [4] 劉濤，三維激光掃描技術在浮雕保護中的應用，貴州民族大學建筑工程學院地 質(zhì)災害防治工程技術研究中心 其他未引用參閱文獻： [5] 宋曉紅、袁慧，三維激光掃描技術在古建筑文物保護中的應用研究，河南省 測繪地理信息局信息中心 河南鄭州 回高利峰、李濱、廖子敬，三維激光掃描技術在文化遺產(chǎn)保護中的應用，山西 科技,2015 [7]劉圣敏，三維激光掃描技術在文物保護中的應用，機電信息，2015 33