刘昭昭

摘 要：中华上下五千年，存留的文化瑰宝、历史文物数不胜数，对于国家和人民来说这都是无价之宝。但是，受到人为与自然因素的影响，许多文物遭受了不同程度的损毁，对此，必须针对不同文物性质采取保护措施，传统的文物保护技术有许多需要改进与创新的地方。本文将对此分析三维扫描技术在文物保护中的运用，从三维扫描技术的基本概念出发，阐述其用于文物保护中的优势，并探讨实际运用案例，为现代化数字博物馆的建设夯实基础。

关键词：三维扫描技术；文物保护；优势；应用

历史文化的积淀为我国创造了无数的文化财富，留下了许多独一无二的文化遗产。文物具有极高的研究、欣赏以及历史价值，代表着我国不同时代的发展历程。文物具有不易接触、纹理多样、形状各异的特点，因此有效获取文物表面的数字模型是关键所在。鉴于文物的不易接触性，同时无损检测的高要求性，当下，在文物保护中已经运用了无人机、三维扫描技术、近景摄影测量等信息采集技术。

1 三维扫描技术概述

1.1 无人机技术

作为科技时代的产物，无人机具有动力装置、导航装置，在设置范围内，通过计算机设置或者遥控实现自由飞行。20世纪20年代，无人机出现，通过跨世纪的发展，技术的创新，无人机种类繁多。当下，大多数国家都投入了300多种无人机的使用，无人机由于结构、功率、重要、控制方法、飞机重量、使用途径的不同而分成多种类型，应用于不同的领域。

1.2 激光扫描技术

三维激光扫描技术源于上世纪90年代，是全球定位系统问世之后一个群信的测绘技术。相比传统技术，激光扫描技术具备信息获取迅速、准确的特点，同时在信息获取过程中不会接触文物，采用高速激光扫描的方法完成测量。该技术通过极高分辨率以及面积大的优势能够迅速、准确的定位文物体表的三维坐标，保证空间信息搜集的准确、迅速，为建立三维模型提供新兴技术支持[1]。

1.3 近景摄影测量

该技术在测绘文物中得到了广泛运用，其原理在于通过计算机实现图像匹配和图像处理，自行完成图像坐标区分，从而完成数字正交图像、矢量线图以及数字高程模型的构建。该技术对于表面不平整的文物以及不规则的文物能够实现精准测量，不论是立体的、静态的，或者是三维景观、影像图都能够实现精准测量。同时为能够记录物体运行轨迹，并发挥数据提供的作用。

2 文物保护中运用三维扫描技术的优势

文物是我国历史发展过程中留下的文化遗产，对于现代化社会具有极高的历史价值。因为保存不当等原因，文物在代代传承中受到了不同程度的破坏，甚至会不复存在，因此，保护文物迫在眉睫。由于传统文物保护措施暴露出来许多不足之处，所以在科技的迅速发展下，文物保护投入了三维扫描技术的运用。

2.1 当下文物保护中的不足之处

由于文物大小、规模、价值、保存环境等因素的而不同，需要采用最适合的方法进行保护，避免自然因素、人为因素造成的影响。自然因素即是许多文物受到构造、布局的影响，容易受到环境影响，例如空气湿度、温度，太阳直射情况以及空气中的气体等因素都会影响文物；人为因素即是在展览、收藏、修复期间大量接触人群，导致一些已经收到损害的文物在此受损。对于需要修复的文物，以往的方法已然无法满足当下的需求，其中也存在许多的不足之处，例如，文物修复工作量大、耗时长，尤其是对于复杂的修复问题，修复期间难免会对文物造成二次损坏，再者就是已经完成修复的文物在馆藏展示中未得到良好的保护[2]。

2.2 文物保护中运用三维扫描技术的优势

社会经济的迅速发展，科技水平的进步，使得三维扫描技术的运用范围得到全面扩充，在保护文物的过程中发挥着关键性的作用。虚拟现实技术基于三维扫描技术的之上，该技术的运用具有直观展现文物的优势，主要原因在于该技术具有精度和点位分布均匀、非接触测量、迅速扫描等特点。文物保护过程中，无论应用扫描手段，都要以文物受到干预最小的状态下获取信息为原则，保护文物的原始状态，使得文物寿命得以延长。

2.2.1 在不破坏文物的前提下迅速获取信息

有效获取信息是保护文物的基础，只有充分了解文物信息才能实现有效模拟。三维扫描在运用过程中不会直接接触文物，有利于保护易碎文物以及表面信息易破坏的文物。对于大型文物而言，扫描技术的优势十分突出，能够有效完成信息采集工作。例如，有效获取并重现莫高窟壁画，该技术的运用有效提高了工作效率，通过完整的保护了壁画，并且补充了二维拍摄的不足之处。

2.2.2 对于文物复制发挥了巨大的作用

传统文物复制都是在实物的基础上完成，难免会对文物造成损坏，对于易碎的瓷器文物更甚，极有可能在复制过程中造成无法挽回的损失。三维扫描技术无需接触实物便能够采集数据，并且搭建数字模型，最后采用复制技术构建精度准确的复制作品，不仅优化了复制文物的步骤，还减少了对文物的破坏，给文物复原提供了可靠的数据支持。

3 实际运用案例

在秦兵马俑的保护中，采用三维扫描技术中Inspeck实行兵马俑头部扫描，予以文物保护处理。具体操作过程：扫描采用彩色扫描设备，促使成像之后的兵马俑更加逼真。由于彩色扫描折射出来的光源偏向于黄色，同时对于扫描处理的结果要求非常高，因此，扫描之前必须对设计系统进行创新，首先处理自带光照，避免直接使用。同时，Inspeck完成一次扫描只能获取一个侧面图像，鉴于头部扫描后期取像需要三维数据，因此在扫描过程中进行的反复扫描（10次），并且头部上下均扫描1次，侧面完成8次扫描[3]。此外，扫描临近部位是，选择了重叠数据的运用，促使后期取像时技术处理更方便。然后，扫描完成后，使用Faps系统进行建模处理，删除其中与头部无关的数据，通过将建模图像置入Em系统，便于之后图像拼凑以及图像生成。在拼凑过程中，主要整合优化兵马俑的建模数据，同时Em系统用于处理拼接时，首先要手工在建模上设置3-6个标注点，通过标注点完成最后的拼接处理以及校对工作。

完成头部扫描后，就要开始图像扫描生成和采编工作，一般使用Em系统中的两种方法完成， 其一是Cylindrical，其二是cubic。第一种用于圆柱形文物中，获得效果甚佳，同时在上述兵马俑技术处理中获取精准的信息数据，但是难以即是展现兵马俑头表纹路，因此，就投入了第二中方法的运用，cubic法，不仅能够精准、切实的获取头表纹路，还能避免第一种方法的不足之处，精确反映文物的原始面貌，促进文物保护的开展。但是，Em系统在运用中也凸显出了一些问题，即是导出头部纹路信息时，不能即是实现坐标上的保存，需要二次处理才能保证扫描信息的完整性。

4 结束语

文物保护中大量运用了三维扫描技术，同时相关技术以及扫描设备也在不断的完善更新。由于该技术具有成本低、操作便捷、精准度高的特点，对于不规则、复杂化的文物进行扫描，利用高分辨率的成效特性完整保护和修复文物，不仅能够降低人工成本的投入，還能提高工作效率，促进文物保护事业的发展。

参考文献

[1]刘宏光，王鑫森，高超.三维激光扫描技术在文物建筑建档保护工作中的应用探讨[J].测绘与空间地理信息，2017（6）：127-129.

[2]孙航卫.全系列三维激光扫描技术在文物及考古测绘中的应用[J].文物鉴定与鉴赏，2018（1）：108-109.

[3]汪建波，孙亦东.手持式三维激光扫描仪在文物保护中的应用[J].江西测绘，2017（1）：47-50.