三維激光掃描技術(shù)在考古勘探中的應(yīng)用

陳璐

摘要：隨著改革開放的腳步逐漸加快，我國各項事業(yè)的發(fā)展都很迅速，對于考古學(xué)的研究也在逐步的加快，保護歷史文物的意識越來越深，技術(shù)越來越成熟?，F(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展，越來越多成熟技術(shù)的應(yīng)用于考古勘探方面，全面提升了我國的勘探水平。尤其是文物遺址的測繪工作，以前需要大量的時間和物理來完成，現(xiàn)在使用先進的技術(shù)就可以節(jié)約人力物力資源。本文主要針對三維激光掃描技術(shù)在考古勘探方面的研究進行了探討，希望能夠為考古勘探方面的研究提供一些參考意見。

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繪技術(shù)，是一種主動探測技術(shù)，目前在建筑工程、測量工程以及考古勘探方面都被大量應(yīng)用。在進進考古勘探和測繪的時候，經(jīng)常使用這一技術(shù)對復(fù)雜的文物和古建筑物以及其立面進行模型的重建，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)主要是利用脈沖測距和相位測距。脈沖測距就是利用激光脈沖的飛行時間來計算掃描儀和檢測點之間的距離，然后在根據(jù)獲得的距離來得到檢測點的坐標(biāo)信息。相位測距則是根據(jù)掃描儀發(fā)射的連續(xù)性的激光，計算出反射回激光和激光之間的距離，再根據(jù)這段距離來估算出檢測點的距離。掃描儀利用這兩個原理，對被檢測的物體進行信息的采集得到被測物體每一個檢測點的坐標(biāo)位置，也就是我們說的“點云”。最后對這個“點云”數(shù)據(jù)進行整合，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保護的文物之一，石窟文物綜合了雕像、壁畫以及建筑等多個領(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證據(jù)。只有對石窟進行精確的測量，才能對石窟的造像形態(tài)和建筑結(jié)構(gòu)進行仔細(xì)的研究。然而，一般來說，石窟寺的面積都非常大，而且形態(tài)各異，這就在無形中加大了測量的難度，使用傳統(tǒng)的測繪技術(shù)很難進行精確的測量。因此，在研究石窟文化的時候，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?，F(xiàn)階段，三維掃描技術(shù)不斷進步，在洞穴考古中應(yīng)用的越來越廣泛。例如：阿富汗的巴米揚佛像就是利用三維激光掃描技術(shù)對殘存的數(shù)據(jù)進行收集整理，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)狀況進行對比，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。測量過程中，所有的步驟都取得了很好的效果，但是由于計算量龐大，將所有數(shù)據(jù)分為三組進行計算，每組之間有一些重合的部分，這樣分為三組進行處理，在將結(jié)果綜合到一起就是一個完整的重建后模型。

3.2在巖畫壁畫文物中的應(yīng)用。將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到壁畫巖畫保護中去，利用3D模型可以精確的分析出文物的病害從而進行文物保護工作。例如：在研究梁帝皇后的漢墓時，對墓中的壁畫和損傷情況進行研究保護，就是利用這一技術(shù)首先對壁畫的病害狀況進行掃描分析，然后詳細(xì)的記錄了壁畫的變性損傷、局部剝落以及壁畫的整體形態(tài)等，在進行分析。再比如對西藏大釗寺的壁畫進行采集和調(diào)查過程中，也是利用3D模型對壁畫的形態(tài)以及病害情況進行綜合分析。在利用“點云”數(shù)據(jù)獲得壁畫的裂縫信息，清晰的描繪出了裂縫的情況以及病害的趨勢。由此可知，利用三維激光掃描技術(shù)在保護和研究壁畫的時候，能夠節(jié)約更多的時間，獲得的信息更加的準(zhǔn)確，具有明顯的優(yōu)勢。隨著研究的不斷深入，研究人員對于所描繪圖像的要求越來越高，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量圖像。

3.3在我國古建筑文物保護中的應(yīng)用分析。我國的古建筑選材多種多樣，木結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)等都是比較常見的材料。經(jīng)過長時間的侵蝕和磨損，很多建筑遭到嚴(yán)重的破壞，近年來，我國對于古建筑的重視程度逐步增加，使用傳統(tǒng)的保護和修繕方法有很多的局限性，比如常用的二維圖像沒有立體感，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。在檢測過程中，不需要直接接觸文物就可以有效的避免人為的損傷。按照測量獲得的“點云”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，而且測量的時間被大大縮減，精確度大幅度提升，使測量工作更加的準(zhǔn)確。

4結(jié)束語

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?？脊攀且豁椬匪葸^去的工作，在此過程中充分利用現(xiàn)在高科技技術(shù)手段，就可以取得更多的成就。因此，將先進的技術(shù)應(yīng)用到考古工作中去是未來發(fā)展的趨勢，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。