文物考古中三維激光掃描應用綜述

【摘要】：在對于文物的考古發現中，具體準確的測量繪圖和具體形容非常關鍵。和以前人們所運用的測量的方法相比較，三維激光擅長于速度快、錯誤率低、不觸碰文物，所以在考古過程中大量采用，并發揮它的作用。在本篇文章中，對三維激光的概念和機理做出了解釋，還評價和分析了近段時間它如何在實際工作中的運用狀況。

【關鍵詞】： 三維激光；文物發掘； 考古

考古文物反映了曾經人們的生活方式，代表了古時候人們科技進步的狀況，是一面考察古代歷史的鏡子。然而，時間的磨煉和大自然天氣等各方面原因，再加之蓄意破壞，文物的完整性遭到了破壞，所以努力實現文物完好無損是考古發掘的目標。在規模較大的一些考古現場，運用以前古老的測量方法會浪費大量的時間和人力，速度非常慢，效率低，正確率較低，還無法收集到所有有價值的數據。在測量科技不斷進步的過程中，在上世紀90年前后研發的三維激光進行掃描的方法，因為它速度快、錯誤率低、不觸碰文物，所以在文物考察工作中非常快地進行了普及，目前很多考古現場都采用了此種方法。

一、三維激光掃描技術

現在，脈沖和相位這兩種是三維激光掃描運用比較多的測距原理理論。首先，脈沖進行的測距方法基于脈沖進行飛行的時長得出測量地點到設備的長度，最終得出測量點的坐標數據。另一種方法是相位測量，原理是在發射過程中力求波長是連續不斷且為整數，最終通過前后者之間的相位上的差值得出最終所需要的數據。根據這種方法，設備進行文物表層所有點的大量掃描，最終得到位置坐標的匯總，即點云。最后運用相關的軟件設備進行數據大匯總，對點云進行處理，得出文物由三維坐標建立的模型。

對于坐標數據的大量轉換工作，是非常關鍵的，有拼接這些數據、去、平整工作、立體建模、壓縮原理、反射其紋理等。第一步，因為被測量的這些坐標數據所采用的坐標軸都是有差異的，所以要轉換到相同的標準里，最后把不同的模塊進行統一，有機拼接，最后得出這個文物的整體信息。第二步，基于設備的局限性，點云中的坐標數據有很多無關緊要的內容和一些干擾性的東西，在這個過程中，所需要做的就是快速剔除掉這些無用和無意義的干擾性數據體，目的是讓文物的測量準確率更高。而且，本著數據收集速度快、減少空間浪費和干擾的目的，同時也要使文物重新構建更加準確，要得到更高的鏡像，要采取壓縮轉換的工作，在紋理的清晰反射下，一步步去除不相關和不準確的內容，最終得出文物更加準確的狀態。

二、三維激光掃描在文物考古工作中的應用

三維模型的優點主要是立體感強，能夠真實反映出文物原本的立體感和體積的真實反應，這是在平面構圖中無法真實立體感受到的。而且，有些形狀不標準、結構復雜的文物如若采用三維模型會更加準確。在這項技術不斷進步的過程中，三維模型不只是信息的一種載體，它承載了這些歷史文化信息，并為考古學的發展提供了后盾，技術十分先進，而且應用范圍越來越廣泛。

2.1在壁畫巖畫文物中的應用

自然環境的各種腐蝕，讓壁畫等類型文物極易受到損傷，出現各種掉落、裂開等。在壁畫的表面，如果它的原始內容保存的十分完整，而且還原度高的話，就會非常有利于研究。在很早時候，是采用手工的繪畫，而且容易受到繪畫人員自己繪畫功底和他們的歷史理解性的誤判，這些會導致很多問題。但是，現在計算機進行拼接雖然有所改善，但是還是平面繪圖，有很大局限性，所以現在運用三維掃描進行還原現狀。

2.2在古建筑文物中的應用

古代建筑由于歷史久遠，受到的傷害也是比較多的，但是里面的布局、幾何的運用以及空間的規劃都是非常有價值的考察，能夠對現代建筑的規劃給出一些幫助。對這些建筑的考察首先就必須進行測繪，這是因為它具有非常重要的作用。在以前，由于技術以及建筑物的各個方面的限制，我們只能得到大概的平面圖形，這遠遠不能滿足研究人員的研究條件，就必須對其進行深層次的考察工作，但是又不能得到很好的效果。通過使用三維激光掃描技術能夠實現無人工接觸和不受時間和空間的限制，能夠更好的實現古建筑的測繪，并匯成三維圖形，更方便的幫助研究人員。由于這項技術的極大好處，所以現在不管是國外還是國內對古建筑的研究都開始使用三維激光掃描技術。

2.3在館藏文物中的應用

在現今的社會發展中，很多博物館已不再是原來的只是簡單的陳放，而是采用了更多的現代技術，能夠更好的展現出原來的面貌，讓參觀者有更好的體驗。但是，博物館的首要工作是維護這些古代歷史文件，不能使其受到破壞。所以，通過使用三維激光掃描技術能夠對文件進行掃描，防止人工接觸的二次危害。并且，也可以把全國各個地區的文件進行實時的跟蹤、建檔，能夠及時的發現受到破壞的歷史文物，對其更好的維護，進而更好的幫助研究人員的研究工作。

三、結語

通過上面的介紹，我們可以發現三維激光掃描技術已經在很多地方運用，其中特別是在文物的保護和對古代歷史的考察方面上用的最多。通過三維激光技術，考古專家可以很方便的分辨出文物的歷史年代，并給其時間上的定義，使其快速的記錄在全國文物檔案中。因此，三維激光技術已經越來越受到這些工作的歡迎，通過使用這項技術可以更好的對我國古代歷史的考察，分析出我國古代的進化歷，在使用這項技術的同時，結合其他的考古手段，能夠發揮出更大的優勢。

參考文獻：

[1]魏薇，潛偉. 三維激光掃描在文物考古中應用述評[J]. 文物保護與考古科學，2013，01：96-107.

[2]彭勇. 三維激光掃描技術在石質文物保護中的應用研究[D].長安大學，2015.

[3]黃厚圣. 地面三維激光掃描技術在文物保護中的應用研究[D].長安大學，2014.

作者簡介：劉昊（1987-），男，漢族，籍貫：江蘇鹽城，學歷：本科，職務：助理館員，單位：鹽城中國海鹽博物館，研究方向：考古。