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三维激光扫描仪在文物古迹保护上大放异彩
作者:    时间: 2015-06-26    浏览量:559

文物古迹的保护是一个综合工程,涉及法律、规划、宣传、科研、安全等多方面的工作。随着科技的进步,对文物古迹的保护也越来越多的利用现代科技手段。三维激光扫描技术作为一种高科技技术为我国文化遗产的保护工作提供了革命性的影响。使用三维激光扫描仪对文物进行三维扫描,保存测量原始数据便于以后的利用、分析和毁损修复,同时对古迹进行三维建模,以便建立三维数字化展示平台,让游客不到其地也能身临其境感受真实场景,达到文物古迹的保护的目的。


现场一:敦煌莫高窟96号洞窟

华测三维激光扫描仪在敦煌莫高窟96号洞窟的应用


敦煌莫高窟是世界上现存规模最大、内容最丰富的佛教艺术圣地。1987年被联合国科教文组织列为世界文化遗产。


96号洞窟是是莫高窟最高的洞窟,其标志性建筑——九层楼,楼高45米,依山崖而建,里边供奉的是目前世界最大的窟内佛像,始建于初唐时期。由于受到强降雨影响,导致九层楼崖体与建筑之间发生渗漏,加之局部古建筑结构因年久失修而发生位移、松动和腐朽,所以在2013年5月对其进行第六次修复工作。华测工作人员将使用Z+F三维扫描仪对修缮后的建筑进行三维扫描,测量原始数据并进行三维建模。


由于脚手架搭建繁密,在扫描时会遮挡很多文物表面,影响扫描的效果,所以按照方案设计,定期进行扫描。在脚手架拆除一部分扫描一次,一方面能保证扫描数据的完整,另一方面也不影响修缮工作的工期。每次扫描投入技术人员三名,每次扫描时间约2天,大概40站数据。


工作流程如下:

1、 测量人员事先在一些位置摆设标靶球以及贴标靶纸,便于两站数据之间的拼接。


华测三维激光扫描仪在敦煌莫高窟96号洞窟的应用


2、用Z+F 5010C设备进行三维扫描,扫描完的数据直接存储于扫描仪专用的USB内存中。



3、将扫描原始数据采用Z+F LaserControl软件对数据进行拼接,拼接时可采用标靶球和标靶纸同时拼接,采用最小二乘法,近200测站数据最后拼接精度达到2cm。


4、采用基于CAD,3Dmax平台的点云软件,直接快速导入点云数据,对建筑结构进行建模。九层楼的结构非常复杂,木结构特别多,所以可以采用点云软件的切片功能对局部进行精细化建模再合并。

华测三维激光扫描仪在敦煌莫高窟96号洞窟的应用


5、基于扫描仪的三维点云数据,利用Geomagic软件对佛像进行三维建模,分别需要进行抽稀、去噪、删除孤点、统一采样、封装、补洞、合并等步骤,最后生成三维模型。


华测三维激光扫描仪在敦煌莫高窟96号洞窟的应用


现场二: 广东陈家祠

广东陈家祠位于广州中山七路,是全国重点文物保护单位,被列为羊城八景之一,是现今广东保存最完好、规划最宏大、工艺最精湛的传统建筑,集岭南建筑艺术之大成。



对于陈家祠的三维扫描作业,除最初选择站点工作与敦煌96号窟不同,其余均采用同样工作流程完成数据采集和三维建模工作。此次对陈家祠的三维信息采集工作,通过快速三维激光扫描技术完美地反映建筑中木雕、石雕、砖雕、陶塑、灰塑、彩绘和铜铁铸等不同风格工艺装饰的凹凸曲面。若是陈家祠遭到损坏出现缺损,就可以通过仿真建模的影像图进行修葺,恢复陈家祠的本来面貌。

三维激光扫描仪在文物古迹保护上大放异彩

Z+F5010C三维激光扫描仪

陈家祠建筑物点云图

三维激光扫描仪在文物古迹保护上大放异彩

陈家祠全貌


Z+F 5010C是当前世界上扫描速度最快的相位式三维激光扫描仪,它最高精度可达0.2mm,有效测量距离可达187米,内置相机可生成一站8000万像素的高分辨率影像数据,角度分辨率水平达到0.0002°垂直0.0004°。


三维激光扫描仪在文物古迹保护上大放异彩

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