三维激光扫描在文物考古中应用述评

户婷婷

摘 要：文物遗址的准确描述与制图一直是文物保护与考古发掘的重要工作之一，与传统的考古制图方法相比，具有重要意义，三维激光扫描技术具有准确，快速等各种优势，现阶段已经被广泛的应用到了文物保护和考古发掘的工作当中，本篇文章就探讨了三维激光扫描技术的工作原理和工作流程，希望相关人士可以共同探讨。

关键词：三维激光扫描;文物保护;考古

对于文物而言，它蕴含着丰富的历史文化信息，是研究古人生活习性和社会文化特征的重要资源。这些文物很容易被自然侵蚀，被人类破坏。甚至可以说，这些历史信息正在逐渐减少甚至消失。因此，尽可能完整地保存这些珍贵的信息，一直是文物保护和考古工作的重点。特别是对于结构复杂的大型遗址或文物，传统的测绘方法不仅费时费力，而且难以准确地收集和表达这些历史信息。随着中国科技的不断发展，三维激光扫描技术诞生，这一技术我收集信息十分快速，并且分辨率较高，已经在我国文物保护和考古发掘工作当中得到了广泛的应用。

一、三维激光扫描技术

（一）三维激光扫描原理

一般来说，三维激光扫描仪器主要采用脉冲测距原理和相位测距原理。对于前者，主要是根据激光的脉冲飞行时间计算被测点到扫描仪的距离，从而测量被测点的三维坐标信息。对于后者，主要是通过发射相对连续的激光来计算返回激光之间的差值，从而得到测量点的位置。基于激光测距原理来说，扫描仪对于被测物体表面的信息可以进行密集抽样采集，从而获得样点空间坐标的集合，后续可以利用专业的软件对这些数据进行综合处理。

（二）三维激光扫描工作的主要工作流程

三维激光扫描工作包括三个部分，即扫描点设置、点云数据采集和数据处理。在扫描前，相关人员需要对被测物体及其周围环境进行系统的调查。如果一次无法获得完整的目标信息，可以使用设置多个扫描点的方法对不同区域的被测对象进行扫描，并且每个站点和相邻站点扫描区域要有一部分内容的重合，以便于后续的数据拼接，一般来讲，种和区域过大拼接的精准程度越高，但是数据的处理难度和速度就会大大降低。

数据处理是三维激光扫描的重点工作，数据处理所包含的主要内容有坐标变换、数据拼接、三维建模等方面。首先，由于被测点的空间坐标是基于各自的扫描仪器和坐標系，因此需要转换为相同的坐标系来执行数据拼接，完成整个被测物体表面的空间信息。其次，扫描也会受到环境和仪器自身的影响，因此在数据的处理过程当中需要去除无关因素的影响，进一步加快被错误表面数据测量的精准程度。

二、三维激光扫描在文物考古工作当中的应用

（一）在古建筑文物当中的应用

古建筑的整体风格，空间结构和各个构件之间的搭建关系，一直是古建筑研究的关键的问题。古建筑测绘工作是保证后续工作开展的基础组成部分，在传统的古建筑测绘过程当中，由于会受到时间和空间的限制，需要投入大量的人力和物力资源进行长时间的绘制，并且最终得出来的结果一般是二维图像数据的精准程度难以保证，而现阶段先进的三维激光扫描技术，具有信息获取速度快，与目标物体无接触的特点，可以依据现有的云数据，快速生成各种平面图，然后再根据构建好的三维模型完成立体直观对象的分析工作。

（二）三维激光扫描技术在藏馆文物当中的应用

如今，许多博物馆已经开始建设虚拟博物馆和虚拟展览，并在互联网上建立文物复制平台，尽可能为参观者和研究人员提供更多的免费交流平台，而不会对文物造成破坏。在这一阶段，各研究者开始采用更新的技术手段，面对数量众多、类型丰富的文物，建立了全面的文物档案。利用三维激光扫描技术对易损文物进行非接触精确测量，是目前文物数学研究的热点之一。例如，在内蒙古博物馆与相关科研机构的合作下，利用不同精度的三维激光扫描技术，对吐鲁基山辽墓出土的文物，如镀金龙纹银盒等进行了三维数据采集，构建出了完整的数据模型。

另外，文物的三维数据和模型也可以作为各种研究的基础数据。相关学者绘制了扫描数据的剖面图和出土陶瓷碎片的三维模型。通过与手工绘制的陶瓷碎片轮廓图和半自动仿形方法的对比，最终找到了全自动轮毂的三维激光扫描技术。型材生产方法具有较高的工作效率。（三）在其他考古遗址当中的应用

面对于大型的遗址考古部分遗址信息不可避免地会随着考古发掘工作的不断开展而逐渐消失，尤其是在一些墓葬考古工作当中，器件的摆放位置和出土的情况，往往都会蕴含着大量的文化和信息，是研究当地民俗礼仪和社会生活的重要资源，而三维激光扫描技术就可以快速的记录这些信息，最长久的保存遗址资料提供了强有力的支持。

比如说世界闻名的埃及金字塔扫描工程所采用的三维激光扫描技术，就可以建立起胡服金字塔和狮身人面像周围环境的三维数字档案，从三维数据和模型中提取剖面数据和其他相关信息，并对剖面图和体积分析等多种工作进行了深入的研究。

三、总结

综上所述，三维激光扫描技术在文物保护和考古工作中得到了广泛的关注。研究人员甚至把它作为快速记录和归档的重要工具，帮助他们进行有效的研究。然而，尽管三维激光扫描技术在我国已经日趋成熟，但在文物保护和考古工作中仍存在一定的局限性。例如，单独的三维激光扫描只能提供物体的几何信息，对于物体的纹理色彩信息提取有所欠缺，再者，三维激光扫描的射线具有穿透性物体，表面反射率也会直接影响到扫描的结果，总的来说，三维激光扫描目前在文物保护和考古中的当中应用逐渐成熟，因此，有关研究人员就应该将多种学科和多种方法结合起来，保证该种技术可以在后续的文物保护和考古工作当中发挥更大的作用。

参考文献：

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