形展科技三维激光扫描仪技术在大空间大型田庄古墓信息采集保护中的应用

在曲阳县羊平镇田庄村东，发现一座为晚唐至五代时期贵族墓葬。其规模之庞大、结构及其复杂。

曲阳是久负盛名的雕刻之乡，又是定窑瓷器的原产地，墓地所处羊平更是曲阳雕刻的策源地，墓葬所出遗物皆能体现当地的工艺水准。在大量的实物佐证下，田庄古墓很好地把曲阳石雕艺术、定窑白瓷及历史上的藩镇政治格局等串联到了一起，对研究晚唐至宋初的历史、葬俗以及雕塑、绘画、仪服等，都是极为宝贵的实物资料，具有较高的学术价值。 它内涵丰富，既能展示定窑早期瓷器，又能体现曲阳雕刻工艺的历史与传承，还能承载唐五代墓葬演变和河北藩镇割据之历史。鉴于此重大价值，曲阳县文物保管所相关领导在听取河北省文物研究所有关专家意见之后，从更好的保护民族千年文化遗产、发扬曲阳深厚历史底蕴角度出发，决定对田庄大墓进行全方位的数字化建档体系工作。

外业扫描情况概述

墓葬坐坐北朝南，背山面水，为青砖结构，内部 12 个墓室相连，南北长 66 米，东西封土直径 34 米。

目标测区：测区面积约 60 米×30 米×7 米。项目目的：

1、三维点云的采集及影像数据的获取；

2、考古工作所需二维图的制作；

3、三维模型的精细制作及必要的复原、虚拟环境复原及动态视频制作。项目周期：外业扫描 4 月 26 号—4 月 28 号；

内业处理 5 月 1 号—7 月 26 号； 使用仪器：三维激光扫描仪；

架设站数：68 站。每一站扫描 3 分钟，拍照 2 分钟，共计 5 分钟。纹理采集：外借专业佳能单反补拍照片。

其他配件：专用标靶球 4 个。

测区简述：鉴于大墓的重要性，点云采集要求，而为尽可能的不留死角，所以架站比较频繁。虽然获得了资料，但也造成了数据量过大，一般电脑难以处理的问题。

项目流程简介

具有盛唐遗风的人物壁画 雕刻娴熟的力士俑

上图点云是以高程阈值模式显示，不同颜色代表不同高程

以单一颜色模式显示局部点云，可从宏观角度把握大墓的结构

平面视图

附加纹理色彩后的三维点云以二维平面视角形式展示

附加纹理色彩后的立体化三维点云

三维激光扫描仪采样点速率可达到数千点/秒至数十万点/秒。从而在短时内获取海量数据， 极大提高了信息记录的有效性和性。三维点云数据的高密度性还有以下便捷功能：

在三维点云里对特征物进行量测

在专门的点云处理软件中对冗余数据进行过滤、抽稀

人工绘图

俯视图（手绘）

在三维点云里直接勾勒每一块地砖

三维点云与二维矢量图同步

依据三维点云绘制的侧室横纵剖视图

平面图 俯视图

由三维模型直接生成轴测图（一）：

轴测图（二）：

依据三维点云直接生成三维模型（白模）

黏贴纹理后的 3DMax 三维模型

具有纹理色彩的 3DMax 三维模型

壁画模型

（2）在生成的模型基础上，对不规则三角网进行圆滑；对残漏部分进行曲面桥接式填补漏洞！

（3）在 3DMax中也可以进行补漏、三角网平滑、纹理黏贴等工作。

（4）在 3DMax中对石人雕像进行模型制作、纹理黏贴等工作。

（5）石柱模型的制作（3DMax）

（1）墓体效果图

（2）场景效果图

较之传统测量（主要是全站仪、GPS等的测量方式），三维激光扫描技术在田庄大墓发掘工作中具有无可比拟的优势：

o全方位记录考古发掘现场的信息。高密度点云数据确保了田庄大墓资料，采集的性和科学性，而同步的纹理影像数据的获取也保证了田庄大墓资料保存的完整性和永久性；为后期考古研究提供详细的科学数据。

o便捷快速地完整记录文物分布与遗迹现象。97万点/秒的资料采集速度限度的提高了野外发掘工作的效率，在短时间内完整而科学的记录了田庄大墓的现场状态，为考古发掘工作日益要求的高效率测绘工作提供了科学创新样本，这对改善传统考古发掘工作具有深远的影响。

o高保真记录田庄大墓的形制与色彩信息，高精度的点云数据和高像素照片是双重保障。而这样的双重数据对田庄大墓资料的数字化以及永久性保存也是十分必要的。田庄大 墓数字化工作，有利于田庄大墓的科学保护和长久研究。

o三维模型实现了田庄大墓发掘成果的多样性和丰富性。在的点云数据和科学的二 维成果的基础上建立田庄大墓三维模型，运用虚拟现实技术做到逼真形象的大墓效果， 突破了传统考古发掘报告的平面化拘束，用立体而逼真的三维模型宣告了考古发掘报 告的创新突破。

o田庄大墓动漫视频实现了三维传播、普及公众的目的。契合当今公众考古的热潮，通过建立数字化的虚拟古墓，再辅借虚拟现实、多媒体等技术，生成动态视频，调动公众参观览阅的积极性，即实现了田庄大墓的可持续发展，又真正做到文化遗产惠及于民！