形展科技三維激光掃描儀技術在大空間大型田莊古墓信息采集保護中的應用

在曲陽縣羊平鎮田莊村東，發現一座為晚唐至五代時期貴族墓葬。其規模之龐大、結構及其復雜。

曲陽是久負盛名的雕刻之鄉，又是定窯瓷器的原產地，墓地所處羊平更是曲陽雕刻的策源地，墓葬所出遺物皆能體現當地的工藝水準。在大量的實物佐證下，田莊古墓很好地把曲陽石雕藝術、定窯白瓷及歷的藩鎮政治格局等串聯到了一起，對研究晚唐至宋初的歷史、葬俗以及雕塑、繪畫、儀服等，都是極為寶貴的實物資料，具有較高的學術價值。 它內涵豐富，既能展示定窯早期瓷器，又能體現曲陽雕刻工藝的歷史與傳承，還能承載唐五代墓葬演變和河北藩鎮割據之歷史。鑒于此重大價值，曲陽縣文物保管所相關在聽取河北省文物研究所有關專家意見之后，從更好的保護民族千年文化遺產、發揚曲陽深厚歷史底蘊角度出發，決定對田莊大墓進行的數字化建檔體系工作。

外業掃描情況概述

墓葬坐坐北朝南，背山面水，為青磚結構，內部12個墓室相連，南北長66米，東西封土直徑34米。

目標測區：測區面積約60米×30米×7米。項目目的：

1、三維點云的采集及影像數據的獲取；

2、考古工作所需二維圖的制作；

3、三維模型的精細制作及必要的復原、虛擬環境復原及動態視頻制作。項目周期：外業掃描4月26號—4月28號；

內業處理5月1號—7月26號；使用儀器：三維激光掃描儀；

架設站數：68站。每一站掃描3分鐘，拍照2分鐘，共計5分鐘。紋理采集：外借專業佳能單反補拍照片。

其他配件：專用標靶球4個。

測區簡述：鑒于大墓的重要性，點云采集要求，而為盡可能的不留死角，所以架站比較頻繁。雖然獲得了資料，但也造成了數據量過大，一般電腦難以處理的問題。

項目流程簡介

具有盛唐遺風的人物壁畫 雕刻嫻熟的力士俑

上圖點云是以高程閾值模式顯示，不同顏色代表不同高程

以單一顏色模式顯示局部點云，可從宏觀角度把握大墓的結構

平面視圖

附加紋理色彩后的三維點云以二維平面視角形式展示

附加紋理色彩后的立體化三維點云

三維激光掃描儀采樣點速率可達到數千點/秒至數十萬點/秒。從而在短時內獲取海量數據， 極大提高了信息記錄的有效性和性。三維點云數據的高密度性還有以下便捷功能：

在三維點云里對特征物進行量測

在專門的點云處理軟件中對冗余數據進行過濾、抽稀

人工繪圖

俯視圖（手繪）

在三維點云里直接勾勒每一塊地磚

三維點云與二維矢量圖同步

依據三維點云繪制的側室橫縱剖視圖

平面圖俯視圖

由三維模型直接生成軸測圖（一）：

軸測圖（二）：

依據三維點云直接生成三維模型（白模）

黏貼紋理后的3DMax三維模型

具有紋理色彩的3DMax三維模型

壁畫模型

（2）在生成的模型基礎上，對不規則三角網進行圓滑；對殘漏部分進行曲面橋接式漏洞！

（3）在3DMax中也可以進行補漏、三角網平滑、紋理黏貼等工作。

（4）在3DMax中對石人雕像進行模型制作、紋理黏貼等工作。

（5）石柱模型的制作（3DMax）

（1）墓體效果圖

（2）場景效果圖

較之傳統測量（主要是全站儀、GPS等的測量方式），三維激光掃描技術在田莊大墓發掘工作中具有的優勢：

o記錄考古發掘現場的信息。高密度點云數據確保了田莊大墓資料，采集的性和科學性，而同步的紋理影像數據的獲取也保證了田莊大墓資料保存的完整性和性；為后期考古研究提供詳細的科學數據。

o便捷快速地完整記錄文物分布與遺跡現象。97萬點/秒的資料采集速度限度的提高了野外發掘工作的效率，在短時間內完整而科學的記錄了田莊大墓的現場狀態，為考古發掘工作日益要求的高效率測繪工作提供了科學創新樣本，這對改善傳統考古發掘工作具有深遠的影響。

o高保真記錄田莊大墓的形制與色彩信息，高精度的點云數據和高像素照片是雙重保障。而這樣的雙重數據對田莊大墓資料的數字化以及性保存也是十分必要的。田莊大 墓數字化工作，有利于田莊大墓的科學保護和長久研究。

o三維模型實現了田莊大墓發掘成果的多樣性和豐富性。在的點云數據和科學的二 維成果的基礎上建立田莊大墓三維模型，運用虛擬現實技術做到逼真形象的大墓效果， 突破了傳統考古發掘報告的平面化拘束，用立體而逼真的三維模型宣告了考古發掘報 告的創新突破。

o田莊大墓動漫視頻實現了三維傳播、普及公眾的目的。契合當今公眾考古的熱潮，通過建立數字化的虛擬古墓，再輔借虛擬現實、多媒體等技術，生成動態視頻，調動公眾參觀覽閱的積極性，即實現了田莊大墓的可持續發展，又真正做到文化遺產惠及于民！