甘肃省嘉峪关新城墓群三维数字化测量技术应用案例

一、项目背景

果园—新城墓群地处酒泉市肃州区西20公里的果园乡与嘉峪关市区东18公里的新城镇连接地段,分布于砾石滩及部分农田耕地范围内。该墓群为2001年国务院公布的第五批全国重点文物保护单位,时代跨度涵盖魏(三国)至唐(公元220-907年)。墓群南北长20公里,东西宽3公里,总面积约60平方公里,遗存墓葬1400余座。

为推进果园—新城墓群申报世界文化遗产工作,需借助现代测绘技术实现墓群数字化。项目拟采用法如三维激光扫描仪快速获取古墓结构信息,用于制作古墓的平面图、剖面图及立面图;同时结合摄影测量技术,完成墓室壁画的三维数字化工作,为文物保护、研究及遗产申报提供精准数据支撑。

二、目前采用的测量方法

当前墓群文物数字化工作主要依赖摄影测量技术,通过该方法获取古墓的平面图、剖面图及立面图,具体实施流程如下:

(一)外业作业

外业现场工作量较大,具体操作步骤包括:利用全站仪建立局部坐标系,在测量区域粘贴标志点,对目标区域进行拍照采集,随后测量标志点或特征点的坐标数据,为内业处理提供基础参考依据。

(二)内业处理

  1. 基于外业采集的标志点或特征点数据,进行空三加密运算,完成影像纠正工作,该环节需投入一定工作量;
  2. 采用LenPhoto软件进行数据处理,绘制数字线画图;
  3. 优势:由于摄影采集的照片分辨率较高,因此摄影测量方法在壁画数字化方面具备显著优势,能够较好地还原壁画细节信息。

三、三维激光扫描测量技术应用

(一)技术核心特性

三维激光扫描测量属于主动式测量技术,凭借其独特的工作原理,在墓群数字化测量中展现出诸多优势,有效弥补了现有摄影测量技术的不足。

(二)关键应用优势

  1. 主动式测量模式:无需依赖外部光源或反射物辅助,可直接发射激光信号获取目标物体的空间信息,测量自主性强;
  2. 高效快捷:大幅缩短现场作业时间,相比传统摄影测量外业工作量大的问题,显著提升数据采集效率,降低现场作业强度;
  • 内业处理简便:内业数据处理的核心工作为站与站之间的拼接操作,流程简单易懂,技术交流过程中可直观展示操作过程及效果;
  • 数据融合互补:结合高分辨率影像与点云数据,成功解决了单纯点云数据无法有效处理壁画信息的劣势,既保留了点云数据在空间结构测量上的精准性,又通过高分辨率影像还原壁画细节,实现优势互补;
  • 突破测量局限:针对墓群中“照壁”处(高度8-9m)传统摄影测量无法获取影像及测量数据的难题,三维激光扫描仪凭借主动式测量优势,可精准采集“照壁”高处的结构空间信息。将该数据与古墓保护前的影像数据相结合,能够完成对影像的纠正处理,获得带有精准尺寸信息的影像,为后续数字线画图的制作奠定坚实基础。
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