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考古遗址的低空拍摄与三维重建

http://www.newdu.com 2017-11-04 中国文物信息网 刘建国 参加讨论

    
    发掘区正射影像图
    考古调查与发掘过程中,往往需要从较高的位置拍摄遗址或遗迹的照片。近年来,随着固定翼、多旋翼无人驾驶遥控飞机技术的成熟与使用,田野考古工地的超低空拍摄变得非常简单而且有效,可以满足考古调查、发掘、保护工作中大场景影像拍摄、三维重建、遗迹与地形测绘等需要。
    用于考古工作中超低空拍摄的遥控飞机类型很多,一般固定翼遥控飞机飞行高度比较高,速度快,适合拍摄较大范围的考古遗址。多旋翼遥控飞机有四轴、六轴、八轴等等,可以垂直起降,慢速飞行,适合拍摄中、小型遗址,甚至考古发掘的探方。四轴、六轴的遥控旋翼飞机可以携带微单相机,八轴遥控旋翼飞机可以携带单反相机进行超低空拍摄。
    超低空拍摄之前需要在地面设置、测量一些地面控制点,控制点标志可以摆放在拍摄区域的四角位置,避免沿一条直线摆放。控制点坐标需要使用电子全站仪或RTK进行测量,获得很高的测量精度。
    超低空拍摄之前照相机的设置非常重要,应该使用手动档(M档)进行拍摄,选择拍摄范围内最亮的地面物体进行测光。光圈为8左右,具有防抖功能照相机的曝光时间为1/400~1/500秒,无防抖功能照相机的曝光时间为1/800~1/1000秒,感光度范围在100~400之间,自动白平衡。使用的镜头选择短焦距的手动对焦镜头。
    拍摄过程中,遥控飞机从拍摄区域一角起飞,到达合适的飞行高度后沿着相互平行的航带飞行,相邻两幅照片拍摄的范围保持80%左右的航向重叠。拍摄完一条航带再转入另一条航带进行拍摄,两个航带之间的照片保持20%~30%左右的旁向重叠,然后再拍摄第三航带、第四航带……。
    为了获得更好的三维重建效果,对于地表起伏较大的遗址、具有较深的探方壁等情况下,需要将照相机倾斜安置在遥控飞机的下面,从不同位置拍摄多视角的照片。
    运用Agisoft Photoscan软件可以根据超低空拍摄的数字影像进行三维重建,制作拍摄区域的三维模型。然后在三维模型上标注控制点的准确位置,输入各控制点的三维坐标,将三维模型安置在平面直角坐标系中,最后导出通用格式的三维模型、正射影像图、数字表面模型等数字成果。
    运用多视角三维重建技术处理超低空拍摄的数字影像,可以对考古发掘的单个探方至数十万平方米的古城遗址、古村落等进行三维重建,快速生成高质量的三维点云模型、具有真实纹理的三维模型、1毫米至5厘米的正射影像图、立面影像图、数字表面模型(数字高程模型)等数字成果,进而可以绘制遗迹平面图、等值线图等图件,成图精度高,速度快,操作简单,将彻底改变传统田野考古绘图方法。而低成本、易操作的三维重建技术,将会在文化遗产保护与考古研究中得到迅速、广泛、深入的运用。 (刘建国)
     (责任编辑:admin)
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