古建中國2019 / 歷史文化 / 三維技術如何為不可移動文物保護賦能?

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三維技術如何為不可移動文物保護賦能?

2020-11-20  古建中國2...

  文物承載燦爛文明,傳承歷史文化,維繫民族精神,是老祖宗留給我們的寶貴遺產。最好的文化遺產保護,不僅要落實安全管理責任,更要從文化遺產的收藏、研究、展示、修復、保管等多方面蓄力。

  然而,在文物保護和傳播方面正面臨着諸多挑戰。其中包括自然對其不可逆的損害問題、展示運輸過程中的安全問題、研究和修繕時缺失補全等問題。

  文物古蹟的唯一性和不能再生性,決定了它的特殊價值。隨着科技的不斷進步,三維掃描建模的技術在文博方面的應用也更為多維和廣泛。

▲梁孝王王后陵正門前的梁孝王祠

  永城芒碭山漢墓的數字化項目是中央美術學院與永城市旅遊發展集團有限公司的合作典範,在傳統文物數字化的基礎上,運用三維掃描和重建技術重現漢墓的結構和內部情況。

  國家5A級景區永城芒碭山漢墓中出土的四神雲氣圖、金縷玉衣、鎏金車馬器、騎兵俑、精美玉器等眾多文物,實屬稀世珍品,藝術瑰寶,具有較高的歷史、藝術、科研價值。其中的梁孝王王后陵以其龐大的規模及非凡的價值被譽為“天下石室第一陵”。

  三維圖像法是文物重建的主流

  目前,文物三維重建的方式包括圖像法、激光法以及光柵法。雖然激光法和光柵法的運算量更低,並能更快的獲取物體輪廓信息;但由於其缺乏包括色彩在內的關鍵文物信息,激光和光柵更適用於文物科研而非公眾展示、教育以及多媒體宣傳。與其相比,三維圖像法更能全面的囊括文物的物理和化學信息。

  三維圖像法可對多種類的文物進行採集,並建立三維模型以供文物保護團隊進行使用和文物儲存。三維圖像法是通過為文物拍攝多角度的二維的圖像,並通過計算機自動進行計算和匹配,從而得出物體的三維幾何信息和深度信息,並建立三維模型。

  突破重重難關落實三維掃描數字化方案

  針對漢墓羣的數字化採集,工作機構面臨着重重困難。墓室環境潮濕以及其內部空間結構複雜都為建立可行的採集方案帶來挑戰。雨季致使漢墓石牆因温差滲水,濕潤的牆壁導致光線出現不均勻以及折射的情況。採集團隊選擇了兩款密封無放射性的圖像採集設備,並配備專業的文物照明燈保證室內光線符合最佳採集條件。

▲採集人員正在佈置文物照明燈具

  為了提供足夠的光源創造良好的數據採集環境,掃描團隊選擇使用根據環境定製的50W功率1.3米條形文物照明燈作為主要燈具提供採集光源進行數字化採集,並輔以配套的20W功率手持式充電燈具進行採集作業。在進行防水處理後,通過將一組或者多組燈具呈條形分佈在採集環境內,確保光線即使在最狹窄的地段也能均勻分佈,有效提高在隧道等採集環境的採集效率和質量。

  此外,針對大小不一的各類耳室,工作人員也採取對應的空間採集設備進行數據採集。

  三維模型精確展現漢墓內況

  基於圖像採集法數據可疊加的特性,因此通過HDR高保真圖像生成的彩色三維點雲能更加的呈現墓葬的數據。憑藉先進的後期處理算法技術,可生成高品質、高動態、可測量的全景圖像和彩色點雲數據,逼真再現漢墓羣的三維實景。

  通過採用三維影像視覺化技術,工作人員在短短一週時間內完成了1600平方米的梁孝王王后陵的高精度數字化採集。有別於傳統墓室考古測繪的手工繪圖,照片以及拓片的記錄形式,三維圖像掃描技術數據量更大,速度更快,效率更高。運用該技術採集的高精度的三維空間數據和真彩色的紋理信息,可以更加客觀地反應出不可移動文物的真實現狀。

  本次項目採集數據量龐大,產生大量複雜繁多的二維、三維、多媒體等數據成果,包括獲取高精度圖像和完整的三維點雲、網格模型、紋理映射,以及可測量的球幕數據、漫遊球幕數據、以及可用於光源渲染的高動態影像數據。

  三維數字化實現文物遺址“物址合一”

  在採集墓葬羣同時,永城市旅遊發展集團有限公司專赴河南博物院針對館藏的《四神雲氣圖》進行三維圖像掃描法完成了其數字化採集,成品真實還原其複雜精緻的紋理色彩,為“物址合一”提供技術條件。

  在數字化採集之前,因條件所限無法做到文物原地保管展示,如今可以通過數字展示達到“物址合一”,從而更全面地展示漢墓羣的文化價值和考古成果。針對不同地區的文物數據可以互相交換,無論是展示或研究,都如同實物一般,具有極大的價值。

▲通過電腦生成對王后陵發掘過程進行模擬

  其三維數字化成果不僅讓管理者以及人民大眾對永城芒碭山景區有更全面的管理和展示,還可以為模擬修復、文物複製、文創產品提供數據支持,避免在研究當中反覆觀看對文物估計造成的不可抗力的損害,而且可以資源共享,把數據分享出去有助於我國考古研究工作的發展,更好地弘揚永城芒碭山景區文物古蹟的的文化屬性、歷史屬性、民族屬性,更強的為數字文旅助力。

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