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在地球東經(jīng)94°48′15″，北緯40°02′10″的位置，坐落著20世紀(jì)最有價值的發(fā)現(xiàn)——敦煌莫高窟。莫高窟俗稱千佛洞，始建于公元366年，歷經(jīng)十六國、北朝、隋、唐、五代、西夏、元等歷代的興建，形成巨大的規(guī)模，雖然在漫長歲月中遭受大自然的侵襲和人為的破壞，但至今仍保留有492個洞窟，壁畫4.5萬平方米，泥彩塑2415尊，是世界上現(xiàn)存規(guī)模最大、內(nèi)容最豐富的佛教藝術(shù)圣地。1987年，被聯(lián)合國科教文組織列為世界文化遺產(chǎn)。
1 項目背景 96號洞窟是莫高窟的標(biāo)志性建筑——九層樓，樓高45米，是莫高窟最高的洞窟，依山崖而建，里邊供奉的是目前世界最大的窟內(nèi)佛像，始建于初唐時期。 由于受到2011年強降雨影響，導(dǎo)致九層樓崖體與建筑之間發(fā)生滲漏，加之局部古建筑結(jié)構(gòu)因年久失修而發(fā)生位移、松動和腐朽，所以在2013年5月對其進(jìn)行第六次修復(fù)工作。
此次修繕工作共投資500多萬元人民幣，預(yù)計8個月時間工期，所以花費近一個月時間從底部搭建了腳手架對九層樓的樓外進(jìn)行維修。借此機(jī)會，利用現(xiàn)代化的設(shè)備對修繕后的建筑進(jìn)行三維掃描，保存測量原始數(shù)據(jù)便于以后的利用分析；同時對佛像和樓體進(jìn)行三維建模，以便建立三維數(shù)字化展示平臺，讓游客不到其地也能身臨其境感受真實的洞窟數(shù)據(jù)，這樣更利于對文物的保護(hù)。 2 項目介紹 本次三維掃描項目采用德國Z+F IMAGER 5010C設(shè)備，該掃描儀是相位式三維激光掃描儀，最高精度可達(dá)0.3mm，有效測量距離可達(dá)187米，內(nèi)置相機(jī)可生成一站8000萬像素的高分辨率影像數(shù)據(jù)，角度分辨率水平達(dá)到0.0002°垂直0.0004°，所以對建筑物細(xì)枝末節(jié)的角落都不會錯過，對凹凸曲面也能完美反應(yīng)出來。 由于腳手架搭建繁密，在掃描時會遮擋很多文物表面，影響掃描的效果，所以按照方案設(shè)計，定期進(jìn)行掃描。在腳手架拆除一部分掃描一次，一方面能保證掃描數(shù)據(jù)的完整，另一方面也不影響修繕工作的工期。從2013年8月—11月，基本每隔一個月對文物進(jìn)行一次掃描，每次掃描投入技術(shù)人員三名，每次掃描時間約2天，大概40站數(shù)據(jù)。
測量人員事先在一些位置擺設(shè)標(biāo)靶球以及貼標(biāo)靶紙，便于兩站數(shù)據(jù)之間的拼接，然后使用Z+F 5010C設(shè)備進(jìn)行三維掃描，掃描完的數(shù)據(jù)直接存儲于掃描儀專用的USB內(nèi)存中，之后再將數(shù)據(jù)拷貝出來即可。
原始數(shù)據(jù)采用Z+F LaserControl軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，拼接時可采用標(biāo)靶球和標(biāo)靶紙同時拼接，采用最小二乘法，近200測站數(shù)據(jù)最后拼接精度達(dá)到2cm。 3 項目成果 采用基于CAD平臺的PointCloud軟件，可直接快速導(dǎo)入點云數(shù)據(jù)，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，由于九層樓的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，木結(jié)構(gòu)特別多，所以可以采用PointCloud軟件的切片功能對局部進(jìn)行精細(xì)化建模再合并。
基于掃描儀的三維點云數(shù)據(jù)，利用Geomagic軟件對佛像進(jìn)行三維建模，分別需要進(jìn)行抽稀、去噪、刪除孤點、統(tǒng)一采樣、封裝、補洞、合并等步驟，最后生成三維模型。
4 結(jié)論 快速的三維激光掃描技術(shù)作為一種高科技技術(shù)為文化遺產(chǎn)的保護(hù)工作提供了革命性的影響，通過Z+F三維掃描儀可采集細(xì)致精準(zhǔn)的點云數(shù)據(jù)，再經(jīng)過配套軟件的拼接等工作，使用專業(yè)軟件進(jìn)行三維建模和線畫圖成果的生成，最終展現(xiàn)在人們眼前的是完全真實的文物空間模型，這為文化遺產(chǎn)的數(shù)字化展館工作提供了數(shù)據(jù)支撐。 產(chǎn)品相關(guān)咨詢聯(lián)系人：林新爍經(jīng)理 手機(jī)：13825255332 QQ：75504988 微信：QQ：75504988 郵箱：13825255332@139.com |
