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三维数字化在考古测绘中的应用

发布时间:2022-03-05 12:48:32 人气:197
解决方案

     考古测绘是指田野考古调查、发掘工作中对遗址地形、水系、地标性建筑和发掘探方以及各类遗迹、遗物的测量与绘图工作,可以分为遗址测绘与发掘区测绘两个方面。遗址测绘是对遗址的地形、水系、地标性建筑、遗迹分布范围、发掘探方以及地面残存遗迹、现象等的测量与绘图,获取反映考古遗迹、现象分布及其周边环境中地貌、水文等特征的地形图。发掘区测绘主要是对发掘过程中重要地层的各类遗迹、遗物的位置、形状等进行测量与绘图,获取遗迹分布平面图、地层剖面图等测绘成果。    

     

    在遗址测绘中的应用主要为对遗址建筑,诸如逐渐消失的或者已经消失的古建筑群、墓葬群等。考古遗址发掘过程中所产生的各类遗迹、遗物信息,是考古学研究的重要基础。但是文物遗迹在长期的保存过程中,面临逐步自然消亡的危机。同时,考古遗址中很多重要的迹象,在发掘过程中不可避免地会有所丢失。因此,如何科学、准确地获取考古遗址中的各类相关信息,长期以来都是考古工作者关注的焦点之一。传统的绘图、照相、摄影以及文字记录手段限于某种因素,无法准确而详细地记录遗迹、遗址的几何信息和三维形态,为后来的研究、展示等应用需求提供完整的资料。还原当时的时代面貌或者重新修复,以达到真实清楚的还原影像的目的,不管是对小的文物,以及到大的雕塑群或者建筑群,三维数字技术应用给这些文化遗产都提供了技术支持,从而使文化遗产被保存下来,不在时代的变迁中消失。


传统考古遗址工作内容


  • 考古测量。主要是科技考古的老师授课,主要就是测量和绘图,好玩的就是全站仪,作业是用全站仪测绘学校然后进行cad绘图,几个一组,我们寝室外加一个妹子,测量的是五大的情人坡、行政楼、九一二操场那块。后期在田野调查和发掘中也会用到,用全站仪在野外校对一公里以外的棱镜还是很酸爽的。


  • 考古照相与摄影。主要就是学习摄影,跟考古照相记录相结合。一般考古遗迹发掘完后都需要进行拍照,要求是俯拍,那就需要尽量是垂直的,每次都只能站在3米高的人字梯上进行拍摄,遗迹边上要放标尺来用于对比,要给照片进行编号好进行管理和关联。


  • 考古绘图。主要学习文物绘图,都是偏向于简单的器物,比如在旧石器文化阶段会学硫酸纸绘描打制石器,学习投影绘图技巧画一些简单的陶器之类的。这一块对后期的田野发掘记录有一定帮助,因为要在发掘记录上每天记录探方发掘出的遗物,要简要描绘比如某个灰坑出土的某个陶罐的示意图,要包括器型、纹饰、剖面情况等。对于比如像一些遗迹的绘图,需要在绘图纸上按照坐标尺进行严格的绘图,方向,大小,位置,形状等全部要按照现场打的参考系进行绘制,这个在绘制中对于一些重要的节点定位要反复的靠双人去依靠坐标系去量,然后报数字,我再在绘图纸上按照比例数格子描点,再点成线,再补细节,是一个繁琐而庞大的工作。


  • 科技考古。主要教授目前考古学运用和涉及到的科技考古方法,如地下探测方法,测年方法,磁土元素分析等。

    

    2010年前后,古建筑、石窟遗址等文化遗产保护现场开始使用三维激光扫描等技术采集空间信息,空间信息的获取方式发生了根本性的变化。三维激光扫描可以准确地获取遗址点云几何图像数据,并可以通过点云绘制二维CAD图纸。将文物遗址的点云切片导入CAD软件后,可对其进行结构分析。但是目前
点云处理需要专业的软件才能操作浏览、量测。并且点云处理观看软件价格较高。由于三维激光扫描技术获取的数据点数目巨大,后期贴模需要大量的时间,点云与影像纹理的拟合精度低,虚拟现实展示等效果难以令人满意。昂贵的设备成本与复杂的技术难度,使三维激光扫描技术无法在考古与文保领域得到广泛的运用。


   近年来获取空间信息的技术手段越来越多,像近低空无人机倾斜摄影测量、数字近景摄影测量多视角三维重建技术对考古发掘区、聚落遗址、出土文物等进行三维重建的技术与方法,无人机倾斜摄影外业航飞,像控点布设和机载差分GPS解算,利用photoscan和smart3D生产实景三维模型,将实景三维模型导入三维地理信息系统进行应用系统开发的新技术。多视角三维重建技术因其设备成本低、操作难度小、纹理拟合精度高等特点,迅速成为田野考古现场三维空间信息获取的重要手段。


   考古测绘技术经历百年发展,获取空间信息的方式从早期平板仪的低精度相对空间点位关系测绘,到世纪之交全站仪、RTK的高精度三维坐标测量,再到近年聚落遗址等全方位三维重建,技术与方法不断完善,测绘成果日新月异,对传统考古学研究的支持力度越来越大,拓展了考古学研究的深度和广度。在考古中,一种测量技术并不能对文物遗址进行全面的采集,需要多种测量技术的综合应用,获取多种可量测数据,如正射影像,地表模型,三维影像等,获取的三维影像数据具有高分辨率和高真实感,能较真实低还原文物遗址的发掘过程。基于文物遗址三维数字模型的自动测绘功能,改变了传统手工测算和制图的工作模式,不仅简化了工作流程,而且提高了工作效率。


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  在对古建筑、遗址、遗迹进行三维分析的工作中,三维激光扫描技术与多视角近景摄影测量技术能快速完整的获取被测物的三维信息和表面颜色信息, 并能够方便有效的生成三维模型。由于三维激光扫描技术获取的是三维点云数据, 近景摄影测量技术可以获取采集物的纹理及颜色信息,因此能充分体现出被测物体的特征信息。通过整体扫描能为后续的数据处理提供丰富的源数据。