宁瑞计量三维激光扫描仪技术在大空间大型古墓信息采集保护中的应用

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，点云采集要求全面，而为尽可能的不留死角，所以架站比较频繁。虽然获得了全面资料，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

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全面性。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）

三维激光扫描绘图

三维激光扫描技术是近年来发展起来了一门高新技术，其被誉为“继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命”，它是代表着21世纪立体测量新时代的先锋！该技术作为获取空间技术的先进手段，通过高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据，从而为快速建立被测物体的三维影像模型以及快速获取目标物体的二维平面视图提供了一种全新的技术手段。

由于受资金困乏、观念局限等因素的影响，这一全新技术在考古发掘过程中尚未达到全面普及的地步，更多的是作为技术创新而引进的改革试点来进行。按照国家文物局有关田野发掘规章条例制度的说明，三维激光扫描技术这种方法适用于外形轮廓复杂、但保存完好且单纯的遗迹现象的测绘。大墓作为当前河北地区发现的规模、结构复杂的晚唐五代时期地下单体建筑，十分适合三维激光扫描技术的应用，可以实现精确测量与多角度测绘图的生成，快速生成考古中常需要的平面图与剖面图等。

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

不规则物体的模型制作

石像生等不规则物的建模，主要依据Geomagic、3DMax等专业软件来完成。如下：

（1）依靠获取的石狮点云，在Geomagic里进行点云的抽吸、封装，生成如下不规则三角网模型（TIN）：

（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）

有关大墓外围环境的虚拟现实工作，基本多是在3DMax之中完成并合理实现的。如下：

（1）墓体效果图

（2）场景效果图