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2023-02-27
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三维建模技术在考古学中的应用
考古遗址发掘过程中所产生的各类遗迹、遗物信息，是考古学研究的重要基础。
但是文物遗迹在长期的保存过程中，面临逐步自然消亡的危机。同时，考古遗址
中很多重要的迹象，在发掘过程中不可避免地会有所丢失。因此，如何科学、准
确地获取考古遗址中的各类相关信息，长期以来都是考古工作者关注的焦点之
一。传统的绘图、照相、摄影以及文字记录手段限于某种因素，无法准确而详细
地记录遗迹、遗址的几何信息和三维形态，为后来的研究、展示等应用需求提供
完整的资料。随着信息技术的发展及全站仪、GPS、数字相机等一些新技术手段
在考古发掘中的广泛应用，一定程度上提高了考古遗址信息获取的能力。但是毋
庸置疑的是，这些手段仅仅满足了考古信息采集的某一个，或某几个层面的需求。
利用现代信息技术获取考古遗址的相关信息，首先，需保证所获取的资料科学准
确；同时，还要具有一定的时效性，以保证在考古发掘过程中同步记录相关信息；
第三，其生成的基础数据要具有多种应用可能，以满足考古发掘、保护、研究和
展示等各层次的需要。实践表明，在考古遗址应用三维数字建模技术，不仅可以
完全满足这些要求，同时，将会是考古信息获取和资料后期整合、分析手段的一
次具有重要意义的变革。
三维数字建模技术是近年来发展起来的一项高新技术，它通过高速激光扫描测量
的方法，以被测对象的采样点（离散点）集合──称之为“点云”的形式获取物体或
地形表面的阵列式几何图像数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速、
精确地获取物体的三维信息，并进而建立起科学准确的数据模型提供了一种全新
的技术手段。正是基于这些优点，三维数字建模技术已广泛地应用于航天、航空、
水利、制造等诸多领域。近年来，在文物考古领域也开展了一系列三维数字建模
技术应用实践工作，如故宫博物院正在开展的古建筑数字建模项目，洛阳龙门石
窟研究院利用三维技术建立的数字档案。这些实践工作为三维数字建模技术在文
物考古领域的进一步深入开展都是有益的探索和实践。而二号坑遗址三维数字建
模项目的工作实践表明，在考古发掘与文物保护工作的同时，引入三维数字建模
技术，对考古遗址的相关信息进行同步采集和处理，并进而建立数字模型，不仅
可以满足考古发掘过程中科学、准确获取遗址各类信息的要求，同时也为后期研
究、保护、考古资源管理、公众教育奠定了重要的基础。
二号坑遗址总面积达 6，000 余平方米，俑坑内不仅出土有兵马俑、青铜兵器等
大量的文物，还清理出较完整的棚木层、战车等珍贵的遗迹。因此，在该遗址应
用三维数字扫描及建模技术，不仅可以科学、准确地获取遗迹、遗物的相关空间
信息，同时因遗址面积较大，发掘保护工作正在进行，且各类迹象和出土文物的
类别及形制等较为丰富，这些大体代表了一般性考古遗址的主要特点和信息获取
工作要求，因此，二号坑数字建模项目的实践，为探索三维数字建模技术的在考
古遗址深入应用的可行性及应用前景具有重要的示范作用。
二号坑数字建模工作的基本流程为三维数据采集、点云数据处理和拼接、三维模
型的建立、纹理镶贴和色彩还原。首先在遗址现场布设球状拼接标志点，对大场
景进行扫描，并将扫描数据进行了初始拼接，建立初始点云图。然后针对遗址中
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