三维激光扫描技术在考古勘探中的应用分析

[摘 要]改革开放以来，随着我国各项事业的复苏与发展，我国的文物保护工作也抓紧走向成熟，文物保护意识不断增强，文物保护技术更加娴熟，最终要的是在网络技术的推动下，新的文物勘测水平实现了大幅度的提高。以往需要耗费大量精力进行的文物遗址的精确描述与测绘借助先进的辅助技术得到了很好的性能提升。在文物的勘探中最常用的就是三维激光扫描技术，可以实现短期内快速接触文物表面，准确勘测文物并记录，在考古学中得到了一致好评与广泛应用。本文主要针对三维激光扫描技术在考古勘探中的应用进行分析，从而更好的了解三维激光扫描技术，实现我国考古工作的更顺利开展。

[关键词]三维激光扫描技术；考古勘探；应用分析；优势探讨

我国是一个历史悠久的国家，长期的历史发展使我国形成了大量的文物，是我国的宝贵文物资源，而对于考古工作者来说，又是不小的挑战。因为年代久远，文物信息逐渐丧失，我们依据仅存的记录很难在短时期内勘探到并准确的测绘，给予结论。传统的测绘方法耗时耗力，更不能保证勘测信息的科学与准确性。直到三维激光扫描技术的出现，为我国的考古勘探事业打开了前进的道路，其高速、准确、分辨清晰的优点逐渐得到业内人士的肯定与青睐，广泛的应用于我国的考古勘探中。

一、三维激光扫描技术的实际工作原理分析

三维激光扫描技术之所以能够实现考古与文物的勘探与检测，最重要的工作原理就是采用了脉冲测距与相位测距两大原理。前者主要是依据激光脉冲的飞行时间来进行检测点与扫描仪之间的距离，进而借助这段距离数据获取被检测点的三维坐标信息。后者的相位测距主要是通过发射一段连续性的激光，借助反射回激光与激光之间的距离数据进行被检测点的距离值估算。正是基于这两大基本原理，扫描仪进行被测物体的信息采集与抽样，进而获取到每一个采样点的空间坐标点集合。这就是所谓的“点云”。利用专业的数据对这个“点云”进行数据处理，进而快速生成三维数据模型。

二、三维激光扫描技术早我国考古勘探中的应用分析

前面我们提到过三维激光扫描技术借助三维模型，在展示上更加直观与清晰，即使在对不规则物体进行测绘时也能准确迅速的进行测绘与定位。随着三维激光扫描技术的发展，三维模型不仅仅是信息存档的手段，更是后期学科研究的重要资料来源，成为信息研究的重要参考，在考古应用中发挥着越来越多的作用。

（一）三维激光扫描技术在石窟寺文物考古中的应用分析

我国石窟众多，是文物保护中的重点研究对象，因为涉及到建筑、雕塑、绘画多个方面，对于我国研究同时期的文学、历史、宗教都是有利的突破口，在当今具有极高的研究意义与保护价值。但是石窟造型一般多样，传统的测绘方式个很难做到准确、精密，误差测量导致的数据错误严重影响到后期的整理与记录，也无法为文物的保护建立完整的档案信息。应用时，首先建立三维模型，根据三维模型建立生成剖面图、正色图，根据图上所显示出的信息机型地质结果的分析与对照，进而通过对特征匹配初步确定石窟佛像的最初位置，对比之前的数据，找出二者之间的明显差异，从而保证获取数据的准确性。需要注意的是在数据的处理过程中，因为石窟整体数据比较庞大，已经超出了现有计算机的计算极限，我们可以考虑进行分割计算，每一部分之间进行一定数据的重合，在对分割的数据进行处理之后进行最终模型的整合与数据的汇总。

（二）三维激光扫描技术在我国壁画等文物中的应用分析

除了在石窟建筑中有广泛的应用，三维激光扫描技术还应用于壁画文物的勘探中。我国壁画文物历史悠久，是我国文物保护与研究中的重要组成部分。但是壁画在长期的侵蚀过程中，往往会出现不同程度的脱落与裂缝，严重影响到壁画的完整保存。传统的人工描摹耗时耗力，效果不明显。随着科技的发展，三维激光扫描技术广泛的应用于壁画的勘测与保护中。借助三维激光扫描技术可以对目标物体进行不接触的测绘，有效的获取壁画的现存情况与病害分析情况。

利用扫描数据形成一定的三维模型、壁画表面的高度模型、表面纹理图形及横截面的边缘曲线等，总结已经建立的三维模型数据，建立完整的映射模型，借助近景摄影测量技术与三维激光扫描技术，在纹理映射的过程中采用选取图像和模型映射获取重大的数据信息，建立分层的数据库，对数据进行计算研究。通过数据分析，三维激光扫描技术的优势得到了最大程度的发挥，获取时间端，信息准确度高。但是目前图像的定位上还需要借助手动设置来进行连接，对于那种不规则与面积数量庞大的数据进行拼接时需要人工操作，这是三维激光扫描技术今后改进的重要内容之一。

（三）三维激光扫描技术在我国古建筑文物保护中的应用分析

我国古建筑群众多，材料的选取上也比较多样，木结构、石结构等。在长期的侵蚀与磨损下，我国的建筑群破损现象十分严重，我国对于古建筑的修缮与保护一直十分重视。传统的古建筑测试方法局限性比较大，获取的二维图像立体感不强，数据精准度上也很难获得保证。而在古建筑中采用三维激光扫描技术可以有效的规避这些缺点，获取最科学准确的测量数据。通过无接触性的检测获取数据，可以最大限度的保护古建筑测量过程中的损坏。依据云点数据有效生成平面图形，在分析平面图形的基础上获取建筑三维模型，为建筑的结构分析提供立体数据对象，从而实现古建筑物中的定位与检测。缩短时间，提高测量准确度。

四、结束语

通过上面的分析，我们不难看出三维激光扫描技术在我国文物考古的勘探与检测中得到了广泛的应用。作为一种新技术，在使用的过程中要注意对适用条件的分析，在发扬其优势的同时，最大限度降低损害。在使用中学会多方法的结合，多学科的融汇，有力的推动我国考古行业的发展，帮助做好重要文物的修缮与保护。