澳门新葡8455最新网站三维技术:将文物“搬进”计算机

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澳门新葡8455最新网站,随着高性能计算机技术的飞速发展与地理信息系统软件、低空数字成像技术、多视角三维重建技术的不断完善,运用真实三维模型来模拟、分析并展示考古发掘现场、遗迹、文物的技术日趋成熟。那么,三维重建技术如何影响考古研究?记者就此采访了相关学者。三维重建技术给考古研究带来便利以往的考古研究和文化遗产展示工作多采用图形、影像等二维展示方式,很难获得完整的空间关系信息。中国社会科学院考古研究所科技考古中心研究员刘建国告诉记者,考古发掘是一个不可逆的破坏过程,为了解地下埋藏的遗迹与文物情况,必须以破坏上层的地层、遗迹现象为代价,所以发掘现场的三维重建尤为重要。据刘建国介绍,三维重建技术既包括遗址与周边环境的大范围三维重建,单个遗址、发掘区的小范围三维重建,也包括可移动文物的三维重建。

2018年12月11日,本年度考古文博系列讲座第18讲,中国社会科学院考古研究所研究员刘建国老师给我们带来名为《文物考古工作中的多视角三维重建》的学术讲座。

2019年9月4日下午,中国社会科学院考古研究所刘建国研究员在辽上京考古工作站为研修班和辽上京考古队师生作专题讲座。刘建国老师长年从事考古测绘、遥感、地理信息系统等方面的研究,此次讲座他以“空间信息技术在城市考古中的应用”为题,分享了自己在科技考古领域数十年的经验与成果。

三维重建;文物;考古发掘;遗迹;影像;刘建国;考古工作者;研究;告诉记者;遗址

讲座现场

城市考古是以古代城市遗存为对象的考古工作,空间信息技术是考古工作中不可或缺的重要手段,目前较常用的包括卫星定位系统、电子全站仪、遥感、数字摄影测量、多视角三维重建、地理信息系统、三维GIS等技术手段。

随着高性能计算机技术的飞速发展与地理信息系统软件、低空数字成像技术、多视角三维重建技术的不断完善,运用真实三维模型来模拟、分析并展示考古发掘现场、遗迹、文物的技术日趋成熟。目前,三维重建技术已经越来越多地运用到我国的考古工作中。那么,三维重建技术如何影响考古研究?记者就此采访了相关学者。

刘建国老师首先对文物考古多视角三维重建的具体方法做了简要而全面的介绍,重点介绍了三维重建的基本原理和实际操作中应该注意的问题,即三维模型重建中单反相机的使用、物体的拍摄角度、所拍摄影像的后期处理等。然后通过一尊圆雕佛像的模型介绍了文物三维建模的一般步骤、处理方式和所得成果,并展示了通过三维模型获得文物多角度线图的简便方法。

以全球定位系统为代表的卫星定位系统,在测量时具有高精度、高效率、全天候等诸多优点,在测量时常与载波相位差分技术结合,是近十年来考古工作中引入的新技术。电子全站仪可快速测量角度和距离,是新世纪以来广泛用于考古工作现场的一种测绘设备。刘建国先生在讲座开始,首先简要阐述了这二者的发展历史及工作原理。

三维重建技术给考古研究带来便利

接下来刘老师介绍了对大型遗址的三维建模方式,即通过小型航拍无人机获得大范围遗址的三维模型,同时通过山西寿圣寺塔的航拍三维建模介绍了常规方式无法获得的超高遗迹的三维模型方法。

遥感本义指在不直接接触目标的情况下的遥远感知,狭义的遥感仅限于以电磁波为媒介,广义的遥感则包括借用其它各种媒介的远距离探测。在遥感考古工作中,以航空考古的历史最为悠久。选取了北庭古城、奎玉克协海尔古城、卓尔库特古城、归义古城、钦州故城、松江城、藏王墓地、北京城、山西广武故城、河南濮阳县城等诸多案例,结合各个遗址不同时期的影像资料,重点介绍了航空影像、卫星影像在城市考古中的运用,向大家讲解了如何辨识最常见的土壤标志、阴影标志与植被标志,以及如何通过这些影像资料判断城址形制、寻找关键遗迹现象。

以往的考古研究和文化遗产展示工作多采用图形、影像等二维展示方式,很难获得完整的空间关系信息。中国社会科学院考古研究所科技考古中心研究员刘建国告诉记者,考古发掘是一个不可逆的破坏过程,为了解地下埋藏的遗迹与文物情况,必须以破坏上层的地层、遗迹现象为代价,所以发掘现场的三维重建尤为重要。

三维建模

相较传统测绘,数字摄影测量与三维重建能够更准确、更快捷地记录古代遗存的信息。刘建国先生依次向大家介绍了小至单体遗物,大至墓葬、佛塔乃至一座城址的数字测量与三维建模。在对河北太子城、安徽坛城遗址、辽宁青石岭山城、湖北屈家岭遗址等案例的介绍中,展示了如何将数字测量、三维重建与高程模型相结合,进而讨论大遗址的可视域、防御性及其周边的地形地貌与水系等问题。新技术的介入使得我们得以对遗址的形态及其成因有全新的认识。

据刘建国介绍,三维重建技术既包括遗址与周边环境的大范围三维重建,单个遗址、发掘区的小范围三维重建,也包括可移动文物的三维重建。大范围三维重建一般采用三维和GIS技术相结合,它可以帮助人们更加全面地考察考古遗址与周边环境的关系,分析古代人地关系模型。

然后刘老师着重介绍了三维建模成果在考古研究中的实际应用。通过对辽宁省盖州市青石岭山城的航拍生成的数字高程模型,分析出古代城墙是充分利用自然地形的特征,并可通过所建三维模型在地理信息系统中进行空间分析来研究城墙的可视域、防御性能等。通过内蒙古扎鲁特旗誉州城遗址数字表面模型,展示出城墙、城门、主要街道在数字高程模型中的清晰反应,以及不同时代所修城墙、城门在地形上所留下的痕迹。刘老师通过对中国南方地区的许多早期城址三维高程模型的分析,提出南方部分古城址原先认定的城墙,其主要作用可能在于防洪。

地理信息系统以及三维GIS近年来同样得到了广泛运用。以良渚古城周边的水坝系统为例,介绍如何运用三维GIS制作水库选址及其淹没范围模型,显示出这一技术的广阔前景。

在过去的田野考古测绘工作中,考古人员一般采用全站仪或实时差分卫星定位系统来测量地形、遗迹等。目前大部分工作已经交给航拍影像和软件来处理。在软件中可直接生成遗迹的正射影像图,并能够根据影像描绘出遗迹的准确形状和位置。此外,据刘建国介绍,三维技术强大的可视化功能能够准确地展现考古遗址与周边环境中的地形、地貌,甚至复原考古发掘的过程,给人以身临其境之感。

最后刘老师还以洪都拉斯陵墓祭坛石刻的虚拟现实为例,介绍了生成的三维模型在遗址展示中的具体应用。

讲座的最后,刘建国老师特意为大家加了一堂“相机与摄影”的专题课,向大家说明考古发掘现场以及室内整理时相机的选择与摄影时的一些注意事项。

三维重建技术给考古发掘及研究工作带来了很大便利。近些年来,中国社会科学院考古研究所史前考古研究室副主任贾笑冰参与的多处考古发掘都采用了这项技术。他告诉记者,以大连的鞍子山积石冢的发掘为例,这些墓葬沿着山体分布,如果按照传统的方式测量山脊地形,至少需要近1个月的时间。而使用了超低空航拍与三维建模技术之后,这项工作一天就能完成,大大提高了工作效率和测量精度。此外,三维建模技术还可以表现积石冢的各个立面,这些立面均可通过计算机屏幕清晰地呈现在观察者眼中,以前的二维影像是做不到的。

在场的同学们对刘老师的讲座表示收获颇丰,纷纷提问,和刘老师就三维模型在城墙功能分析、三维建模相机设备的选择等问题进行了热烈的讨论。

讲座中所介绍的近年来发展迅速的空间信息技术,展现了未来考古记录与古代遗存展示方式的发展趋势。刘建国老师以自己的研究成果,向大家说明了考古工作者如何通过这些技术获取更多的信息,去探索、解决考古学本身的诸多问题。诸多成功的案例表明,未来的城市考古工作,一定离不开空间信息技术的支持。

“比在博物馆看文物还仔细”

责编:荼荼

图、文:岳天懿

在三维重建技术的帮助下,对于文物的三维重建也变得简单起来。只要将文物置于测量控制系统中,拍摄一系列数字影像,并根据影像进行三维建模,便可以将文物“搬进”计算机,使考古工作者能够全方位、持续地观察和研究文物,并增补记录。

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审稿:董新林

版权所有:中国社会科学院考古研究所

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学术动态 刘建国:“文物考古工作中的多视角三维重建”讲座纪要
发布时间:2018-12-21

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2018年12月11日,本年度考古文博系列讲座第18讲,中国社会科学院考古研究所研究员刘建国老师给我们带来名为《文物考古工作中的多视角三维重建》的学术讲座。

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讲座现场

学术动态
“空间信息技术在城市考古中的应用”讲座纪要讲座纪要——首届“城市考古开放工地高级研修班”系列报道
发布时间:2019-09-20

刘建国老师首先对文物考古多视角三维重建的具体方法做了简要而全面的介绍,重点介绍了三维重建的基本原理和实际操作中应该注意的问题,即三维模型重建中单反相机的使用、物体的拍摄角度、所拍摄影像的后期处理等。然后通过一尊圆雕佛像的模型介绍了文物三维建模的一般步骤、处理方式和所得成果,并展示了通过三维模型获得文物多角度线图的简便方法。

2019年9月4日下午,中国社会科学院考古研究所刘建国研究员在辽上京考古工作站为研修班和辽上京考古队师生作专题讲座。刘建国老师长年从事考古测绘、遥感、地理信息系统等方面的研究,此次讲座他以“空间信息技术在城市考古中的应用”为题,分享了自己在科技考古领域数十年的经验与成果。

接下来刘老师介绍了对大型遗址的三维建模方式,即通过小型航拍无人机获得大范围遗址的三维模型,同时通过山西寿圣寺塔的航拍三维建模介绍了常规方式无法获得的超高遗迹的三维模型方法。

城市考古是以古代城市遗存为对象的考古工作,空间信息技术是考古工作中不可或缺的重要手段,目前较常用的包括卫星定位系统、电子全站仪、遥感、数字摄影测量、多视角三维重建、地理信息系统、三维GIS等技术手段。

三维建模

以全球定位系统为代表的卫星定位系统,在测量时具有高精度、高效率、全天候等诸多优点,在测量时常与载波相位差分技术结合,是近十年来考古工作中引入的新技术。电子全站仪可快速测量角度和距离,是新世纪以来广泛用于考古工作现场的一种测绘设备。刘建国先生在讲座开始,首先简要阐述了这二者的发展历史及工作原理。

然后刘老师着重介绍了三维建模成果在考古研究中的实际应用。通过对辽宁省盖州市青石岭山城的航拍生成的数字高程模型,分析出古代城墙是充分利用自然地形的特征,并可通过所建三维模型在地理信息系统中进行空间分析来研究城墙的可视域、防御性能等。通过内蒙古扎鲁特旗誉州城遗址数字表面模型,展示出城墙、城门、主要街道在数字高程模型中的清晰反应,以及不同时代所修城墙、城门在地形上所留下的痕迹。刘老师通过对中国南方地区的许多早期城址三维高程模型的分析,提出南方部分古城址原先认定的城墙,其主要作用可能在于防洪。

遥感本义指在不直接接触目标的情况下的遥远感知,狭义的遥感仅限于以电磁波为媒介,广义的遥感则包括借用其它各种媒介的远距离探测。在遥感考古工作中,以航空考古的历史最为悠久。选取了北庭古城、奎玉克协海尔古城、卓尔库特古城、归义古城、钦州故城、松江城、藏王墓地、北京城、山西广武故城、河南濮阳县城等诸多案例,结合各个遗址不同时期的影像资料,重点介绍了航空影像、卫星影像在城市考古中的运用,向大家讲解了如何辨识最常见的土壤标志、阴影标志与植被标志,以及如何通过这些影像资料判断城址形制、寻找关键遗迹现象。

最后刘老师还以洪都拉斯陵墓祭坛石刻的虚拟现实为例,介绍了生成的三维模型在遗址展示中的具体应用。

相较传统测绘,数字摄影测量与三维重建能够更准确、更快捷地记录古代遗存的信息。刘建国先生依次向大家介绍了小至单体遗物,大至墓葬、佛塔乃至一座城址的数字测量与三维建模。在对河北太子城、安徽坛城遗址、辽宁青石岭山城、湖北屈家岭遗址等案例的介绍中,展示了如何将数字测量、三维重建与高程模型相结合,进而讨论大遗址的可视域、防御性及其周边的地形地貌与水系等问题。新技术的介入使得我们得以对遗址的形态及其成因有全新的认识。

在场的同学们对刘老师的讲座表示收获颇丰,纷纷提问,和刘老师就三维模型在城墙功能分析、三维建模相机设备的选择等问题进行了热烈的讨论。

地理信息系统以及三维GIS近年来同样得到了广泛运用。以良渚古城周边的水坝系统为例,介绍如何运用三维GIS制作水库选址及其淹没范围模型,显示出这一技术的广阔前景。

责编:荼荼

讲座的最后,刘建国老师特意为大家加了一堂“相机与摄影”的专题课,向大家说明考古发掘现场以及室内整理时相机的选择与摄影时的一些注意事项。

作者:刘云飞 李兴隆 文章出处:“首师大考古”微信公众号

讲座中所介绍的近年来发展迅速的空间信息技术,展现了未来考古记录与古代遗存展示方式的发展趋势。刘建国老师以自己的研究成果,向大家说明了考古工作者如何通过这些技术获取更多的信息,去探索、解决考古学本身的诸多问题。诸多成功的案例表明,未来的城市考古工作,一定离不开空间信息技术的支持。

图、文:岳天懿

审稿:董新林

责编:荼荼

作者:岳天懿 文章出处:中国考古网

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