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412 文物保护与科技考古 用数字传承文明——激光三维数字建模技术 在秦俑遗址保护管理中的应用 赵昆，马生涛 (秦始皇兵马俑博物馆．西安) 摘要：由于文物遗迹在长期的保存过程中．无法避免自然消亡的结果。同时考古遗址申很多重要 的迹象，会因考古发掘工作的需要，在发掘过程中被逐步有计划的去除。而传统的绘图、照相、摄 影以及文字记录手段在记录遗迹、遗址的几何信息和三维形态时，受各种因素影响很难做到精确测 量(毫米级)，无法为后来的研究、展示等应用需求提供必要的资料。大遗址保护，尤其是未完全发 掘的遗址，既要完整保留遗迹在不同阶段的信息资料，又要不影响发掘、研究工作的继续进行，这 需要非常精确的记录遗址的几何信息和三维形态，而且是无损测量。传统提取资料信息的手段已无 法满足目前工作的需要。所以对大型文物遗迹的保存已成为文物工作新的课题和方向。 激光扫描技术作为一项高新技术。能够真实再现所测物体的三维立体景观。激光扫描系统 不仅速度快、精度高、分辨率高、建模快、对文物遗迹安全无损，而且所获取的真三维景观数 字模型可派生出任何需要的数据和模型。 二号坑三维数字模型数据的建立，为大型遗址的数字化存储及应用研究，提供了有益的借 鉴，具有典型示范作用，有着广泛的推广应用前景。 1应用背景 秦始皇兵马俑陪葬坑遗址是20世纪最伟大的考古发现之一，被誉为“世界第八大奇迹”。 1987年秦始皇陵及兵马俑坑被列为世界文化遗产名录。对这一珍贵的文化遗产进行有效地保护 和管理，有着非常重要的历史和现实意义。 由于文物遗迹在长期的保存过程中，无法避免自然消亡的结果；考古遗址中很多重要的迹 象，会因考古发掘工作的需要，在发掘过程中被逐步有计划的去除，如秦俑坑棚木遗迹；传统 的绘图、照相、摄影以及文字记录手段在记录遗迹、遗址的几何信息和三维形态时，受各种因 素影响很难做到精确测量(毫米级)，无法为后来的研究、展示等应用需求提供必要的资料。 随着科技的迅猛发展，新技术、新方法在文物科技领域不断广泛深入应用，使文物保护T 作有了更高的目标和更深层次的需求，利用现代数字化技术为文物保护、管理及利用工作服务， 成为当前文物科技工作的一大趋势。 2要解决的问题 遗址保护，尤其是未完全发掘的遗址，既要完整保留遗迹在不同阶段的信息资料，又要不 影响发掘、研究工作的继续进行，这需要非常精确的记录遗址的几何信息和三维形态，而且是 无损测量。传统提取资料信息的手段已无法满足目前工作的需要。所以对大型文物遗迹的保存 用敷字传承文明—-{技光三娃数字建模技术在·秦俑遗址1采护蕾理中的应用 ．413 已成为文物工作新的课题和方向。 秦始皇兵马俑的三座陪葬坑都覆盖着棚木遗迹，随着早年发掘工作的进行，一、三号坑的 部分或全部棚木已经消失，无法复原了。秦俑二号坑作为目前正在发掘的大型遗址，它所拥有 的完整棚木遗迹有着珍贵的科研学术价值。针对二号坑棚木遗迹的保护，博物馆作了大量工作： 貌，采用垂直摄影、电脑拼接技术，对二号坑遗址进行拍摄，并制作出二号坑棚木遗迹全景拼 接照片。获得了准确的遗址平面信息。 3技术的实施 随着数字三维技术的发展，利用数字三维技术实现文化遗产的保存、展示、研究等需求已 成为可能。基于以上考虑，秦俑博物馆开始探讨使用激光三维扫描技术保护秦俑二号坑棚木遗 迹。经过广泛调查和深入研究，我们认为激光三维扫描技术应用于秦俑二号坑棚木遗迹保护是 安全、精确、无损的，具有可行性。决定对正在发掘中的秦俑二号坑遗址开展数字化三维建模 工作，以实现对秦俑二号坑遗址信息的全面数字化保存，构建数字化博物馆。2005年，在各级 领导的大力支持下．秦俑博物馆通过招标的形式确定与西安四维航测遥感中心合作，共同开展 秦俑二号坑遗址三维数字建模项目。 激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。目前，许多发达国家已将这一先进技术 用于空对地观测及工业测量系统，快速获取特定目标的立体模型，我国在863计划中也重点支 持了这一研究方向。激光扫描系统平台分机载和地面两大类型。通过发射和接受脉冲式激光的 原理，以点云(大量高精度三维数据)的方式，真实再现所测物体的三维立体景观。激光扫描 系统不仅速度快、精度高、分辨率高、建模快而且所获取的真三维景观数字模型可派生出任