三維激光掃描技術(shù)在考古勘探中的應(yīng)用

陳璐

摘要：隨著改革開(kāi)放的腳步逐漸加快，我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展都很迅速，對(duì)于考古學(xué)的研究也在逐步的加快，保護(hù)歷史文物的意識(shí)越來(lái)越深，技術(shù)越來(lái)越成熟。現(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展，越來(lái)越多成熟技術(shù)的應(yīng)用于考古勘探方面，全面提升了我國(guó)的勘探水平。尤其是文物遺址的測(cè)繪工作，以前需要大量的時(shí)間和物理來(lái)完成，現(xiàn)在使用先進(jìn)的技術(shù)就可以節(jié)約人力物力資源。本文主要針對(duì)三維激光掃描技術(shù)在考古勘探方面的研究進(jìn)行了探討，希望能夠?yàn)榭脊趴碧椒矫娴难芯刻峁┮恍﹨⒖家庖?jiàn)。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描技術(shù)；考古勘探；應(yīng)用

1引言

三位激光掃描技術(shù)是一種高科技的新型測(cè)繪技術(shù)，是一種主動(dòng)探測(cè)技術(shù)，目前在建筑工程、測(cè)量工程以及考古勘探方面都被大量應(yīng)用。在進(jìn)進(jìn)考古勘探和測(cè)繪的時(shí)候，經(jīng)常使用這一技術(shù)對(duì)復(fù)雜的文物和古建筑物以及其立面進(jìn)行模型的重建，幫助研究人員更清晰的了解文物的形態(tài)等。利用三維激光掃描技術(shù)建立的三維模型準(zhǔn)確度和精細(xì)程度更高，因此，即便文物的形態(tài)在復(fù)雜，也可以充分利用這一技術(shù)。

2三維激光掃描技術(shù)的實(shí)際工作原理分析

在考古勘探中使用三維激光掃描技術(shù)主要是利用脈沖測(cè)距和相位測(cè)距。脈沖測(cè)距就是利用激光脈沖的飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算掃描儀和檢測(cè)點(diǎn)之間的距離，然后在根據(jù)獲得的距離來(lái)得到檢測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)信息。相位測(cè)距則是根據(jù)掃描儀發(fā)射的連續(xù)性的激光，計(jì)算出反射回激光和激光之間的距離，再根據(jù)這段距離來(lái)估算出檢測(cè)點(diǎn)的距離。掃描儀利用這兩個(gè)原理，對(duì)被檢測(cè)的物體進(jìn)行信息的采集得到被測(cè)物體每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，也就是我們說(shuō)的“點(diǎn)云”。最后對(duì)這個(gè)“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，最終形成三維模型。

3三維激光掃描在文物考古工作中的應(yīng)用

3.1在石窟文物考古中的應(yīng)用。石窟文物是考古研究中重點(diǎn)保護(hù)的文物之一，石窟文物綜合了雕像、壁畫(huà)以及建筑等多個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容，也是古代文化和古今文明差異研究的重要史實(shí)證據(jù)。只有對(duì)石窟進(jìn)行精確的測(cè)量，才能對(duì)石窟的造像形態(tài)和建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)的研究。然而，一般來(lái)說(shuō)，石窟寺的面積都非常大，而且形態(tài)各異，這就在無(wú)形中加大了測(cè)量的難度，使用傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)很難進(jìn)行精確的測(cè)量。因此，在研究石窟文化的時(shí)候，經(jīng)常利用三維激光掃描技術(shù)，建立精確的石窟結(jié)構(gòu)模型。現(xiàn)階段，三維掃描技術(shù)不斷進(jìn)步，在洞穴考古中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。例如：阿富汗的巴米揚(yáng)佛像就是利用三維激光掃描技術(shù)對(duì)殘存的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，形成三維模型，與之前保存的數(shù)據(jù)相結(jié)合，進(jìn)行佛像的虛擬重建。首先，需要將剖面圖和正射影像與地質(zhì)狀況進(jìn)行對(duì)比，然后根據(jù)地質(zhì)特征最終確定佛像的位置。其次，結(jié)合原始保存的數(shù)據(jù)和重建后的模型數(shù)據(jù)相比較，看這兩者之間的差異，保證重建后模型的準(zhǔn)確性。測(cè)量過(guò)程中，所有的步驟都取得了很好的效果，但是由于計(jì)算量龐大，將所有數(shù)據(jù)分為三組進(jìn)行計(jì)算，每組之間有一些重合的部分，這樣分為三組進(jìn)行處理，在將結(jié)果綜合到一起就是一個(gè)完整的重建后模型。

3.2在巖畫(huà)壁畫(huà)文物中的應(yīng)用。將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到壁畫(huà)巖畫(huà)保護(hù)中去，利用3D模型可以精確的分析出文物的病害從而進(jìn)行文物保護(hù)工作。例如：在研究梁帝皇后的漢墓時(shí)，對(duì)墓中的壁畫(huà)和損傷情況進(jìn)行研究保護(hù)，就是利用這一技術(shù)首先對(duì)壁畫(huà)的病害狀況進(jìn)行掃描分析，然后詳細(xì)的記錄了壁畫(huà)的變性損傷、局部剝落以及壁畫(huà)的整體形態(tài)等，在進(jìn)行分析。再比如對(duì)西藏大釗寺的壁畫(huà)進(jìn)行采集和調(diào)查過(guò)程中，也是利用3D模型對(duì)壁畫(huà)的形態(tài)以及病害情況進(jìn)行綜合分析。在利用“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)獲得壁畫(huà)的裂縫信息，清晰的描繪出了裂縫的情況以及病害的趨勢(shì)。由此可知，利用三維激光掃描技術(shù)在保護(hù)和研究壁畫(huà)的時(shí)候，能夠節(jié)約更多的時(shí)間，獲得的信息更加的準(zhǔn)確，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著研究的不斷深入，研究人員對(duì)于所描繪圖像的要求越來(lái)越高，因此，目前應(yīng)用3D建模技術(shù)主要就是其高效的紋理映射和精確的測(cè)量圖像。

3.3在我國(guó)古建筑文物保護(hù)中的應(yīng)用分析。我國(guó)的古建筑選材多種多樣，木結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)等都是比較常見(jiàn)的材料。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕和磨損，很多建筑遭到嚴(yán)重的破壞，近年來(lái)，我國(guó)對(duì)于古建筑的重視程度逐步增加，使用傳統(tǒng)的保護(hù)和修繕?lè)椒ㄓ泻芏嗟木窒扌裕热绯Ｓ玫亩S圖像沒(méi)有立體感，而且精確程度不高。現(xiàn)在采用三維激光掃描技術(shù)就可以有效的避免這些不足，而且獲得的數(shù)據(jù)更加的精確。在檢測(cè)過(guò)程中，不需要直接接觸文物就可以有效的避免人為的損傷。按照測(cè)量獲得的“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)形成平面圖像，在此基礎(chǔ)上建立三維模型，更加的立體，能夠更好的體現(xiàn)古建筑的定位，而且測(cè)量的時(shí)間被大大縮減，精確度大幅度提升，使測(cè)量工作更加的準(zhǔn)確。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到考古勘探工作中去，使考古勘探的水平大幅度提升。考古是一項(xiàng)追溯過(guò)去的工作，在此過(guò)程中充分利用現(xiàn)在高科技技術(shù)手段，就可以取得更多的成就。因此，將先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到考古工作中去是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，應(yīng)用新的技術(shù)可以為考古工作注入新的血液，提供新的工作思路，是考古工作更加的多元化。