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实景三维技术推进新疆文物考古高质量发展

作者:文博中国 来源:文博中国 发布时间:2022-11-02 16:15:38 人气:25

文物资源是古人活动遗留下来的不可再生的珍贵产物。做好文物资源三维空间数字化,特别是考古发掘出土的文物遗存,尤为重要。近年来,随着科技的不断发展和进步,新疆文物考古研究所结合工作实际,不断改革创新,把握时代引领,从硬件、软件及人才出发,引进大量考古设备和软件,培养科技人才,提升考古手段,推动新疆文物考古工作高质量发展。
 
实景三维技术的出现,为文物考古工作提供了全新的视角和体验。实景三维技术操作简单,工作效率高,无需接触文物遗址本体,通过无人机拍摄具有一定重叠度的垂直和倾斜影像照片,经过三维软件自动处理,生成与真实场景一致的三维模型,可获得文物遗址空间位置、正射影像及数字高程等相关信息,可实现文物遗址近距离漫游浏览、三维量测、场景再现及复原研究;也可留存丰富的可视化影像资料,见证遗址的发展变化,有利于后期可持续保护、研究和利用提供数据支撑。
 
实景三维技术主要依赖于硬件和软件支持。硬件方面,一般利用搭载相机的无人机,精确定位的全球卫星定位系统(RTK),以及三维建模所需的图形移动工作站。软件方面,主要由三部分构成。一是无人机航线规划软件;二是三维建模处理软件;三是GIS软件。实景三维技术的综合应用减轻了繁重的田野考古绘图工作,提升了考古数据质量,实现了科技考古智能化。
 
新疆文物遗址一般分布于荒漠戈壁,主要以土遗址居多。从保存现状看,大部分土遗址墙体残缺不全,如采用常规的测量手段,很难对遗址地表数据进行准确判定和采集。借助实景三维技术,可将遗址高清三维模型整体搬回室内,在室内对其形貌和纹理进行全方位研究。新疆文物考古研究所利用三维实景建模技术在新疆大量城郭遗址的考古调查和发掘中进行大量的探索和实践,获得大量三维影像成果和宝贵经验,为遗址深入研究、虚拟展示和复原提供了关键技术和重要资料。
 
本文中主要以楼兰古城、奎玉克协海尔古城作为三维实景建模测试区域。楼兰古城位于若羌县荒无人烟的罗布泊西岸,年代为汉晋,在古丝绸之路上发挥着极其重要的作用。它是一座不规则方形城址,由于风蚀严重,城垣仅剩部分墙体,为完成楼兰古城调查和实景三维工作,采用无人机低空倾斜摄影对遗址进行高清晰三维建模,快速完成了航测任务,获得多种测量数据成果(见图一、图二)。

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图一 楼兰古城 基于实景三维生成正射影像图

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图二 楼兰古城 基于实景三维生成数字高程图

奎玉克协海尔古城,位于轮台县草湖乡的红柳滩上,地表仅剩城垣和城中高台,城垣平面呈不规则圆角长方形,年代为春秋战国至汉代。三维模型数字化作为考古发掘中的一项重要工作,此次主要采用无人机倾斜摄影与地面相机拍照结合的方式对考古发掘区进行全方位三维建模,无论从遗址宏观整体,还是探方局部地层,都能直观展现遗址发掘后的细节纹理数据(见图三、图四、图五)。

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图三 奎玉克协海尔古城 基于实景三维生成正射影像图

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图四 奎玉克协海尔古城 基于实景三维生成数字高程图

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图五 奎玉克协海尔古城 基于实景三维空间漫游与量测

当前,国内实景三维技术仍在不断的推进和发展之中,相信实景三维在考古中的综合应用一定会越来越广泛,成为未来发展必然趋势。