河南省濮阳市戚城文物景区管理处 河南濮阳 457000
摘要：中国经历五千年的历史积淀，积累了丰富的灿烂文化，同时也给后人献出了一份宝贵的文化遗产。现今，由于历史变迁等各种因素，许多的文物建筑已经无法保存完整，展现在大众眼前，对珍贵文物的保护工作亟需引起大众关注。习近平总书记强调“像爱惜自己的生命一样保护好城市历史文化遗产”，这也是国家赋予每个公民的历史责任。如何及时采取有效措施、方法和技术，对文物风貌更好的进行保存，已经成为当代面临的现实问题。
关键词：三维扫描技术；文物保护；应用方式
引言
中华民族文化源远流长，在璀璨的历史长河中，出现了很多朝代，也给后人留下了很多古代历史文化的实物传承资料——文物。但随着时间的推移，这些宝贵的文物受各种因素的影响遭受到了不同程度的破坏，因此亟需对其进行更有效的保护。中国的文物种类繁多、形态多样，有小型的工具、瓷器等，也有大型的雕塑、石窟等，近些年随着经济社会的不断发展，人们生活水平的不断提高，越来越多的人前往各类文物景区参观文物，导致文物保护环境发生较大变化，文物保护工作面临着严峻的挑战，对文物保护工作提出了更高的要求。三维激光扫描技术可以通过非接触式的测量方法获取文物表面的三维坐标信息，进而可以生成文物的三维模型。
一、三维扫描技术原理与分类
激光测距作为三维扫描技术的基础原理，其在测量物体时利用线性激光照射表面，依据其所反射信息进行收集，能够在记录相对位置信息后上传至云空间，定位表面点三维数据，并依据计算机特定软件处理，以保障实体模型能够实现准确定位点、线、面三者。脉冲式激光作为三维扫描仪发展阶段的主要方式其以单面激光为主，确定物体与仪器之间的距离后开始工作，而相位式扫描作为近年来较为先进的技术，其通过反射激光波相位差的计算得出目标物体的实际距离。而在扫描测量时应当注意整体空间的密度，以保证三点数据与被测目标物体之间的稳定性，在处理时利用工程软件计算点云数据，为后续构建三维模型提供数据支持。获取物体立体信息作为三维信息获取技术的核心要素，也作为与其他装置的本质区别，随着信息技术的快速发展，其在应用过程中融合视觉技术，而近年来不断涌现的三维信息获取技术受到广泛关注。现阶段，接触式与非接触式是三维扫描技术的两大分类，目前使用最为广泛的即是光学式三维扫描技术。在其分支下又可以分为主动式光学扫描与被动式光学扫描两类，三维扫描系统在分类时所选用的不同方式可以依据实际情况进行调整。普通三维扫描系统可以应用于一般文物中；而针对大型文物数字化任务，如，古建筑等，则需要利用大场景的三维扫描系统。而文物表面材质在整个文物模型过程中是十分重要的，其不仅能够记录纹理还能够将其准确复原。近年来，在文文物保护工作中应用三维扫描技术已经能够满足日常工作需求，减少文物保护在采集数据时的工作量，提高整体工作效率。
二、三维扫描技术在文物保护中的误区及问题
1.忽视控制测量的作用
三维扫描仪扫描出被测物体的距离，获取到被测物体坐标信息和反射信息，扫描中自身带有的传动装置对物体进行自动扫描，全方位勘察，总结出所测物体的整体数据，这就是三维扫描技术中的点云数据。不管是哪一种扫描测量，都是为了获取准确的点云数据，都需要对获取到的数据进行全方位分析，多角度比较，保证最精准的状态，依据整体到局部的测量原则，限制测量中出现的误差，在点云连接过程中，更是要注意拼接数量保持在一个水平，自由拼接时注意拼接数目，避免由于拼接过量导致点云数据不准确，点云精度下降，实际操作中这一问题没有引起人们的关注。
2.实际精度与标示精度存在差异
实际测量过程中，扫描文物的几何和纹理，以数字形式储存或构建三维模型，具有速度快、精度高等特点，广泛运用于文物保护项目中。
但三维扫描技术也不是能够面面俱到的，有时候也无法准确测量物体的外形轮廓，当今科技水平越来越发达，一个普通地面三维扫描仪器的精度可以达到2-3毫米，而且还能根据距离的增大而相应的比例增大，但是如果不能视情况而定，一旦出现其也有无法测量到的目标，比如说一般使用的激光对圆弧边缘地方，测量精度就会比其他平整地方呈现模糊下降趋势，外在呈现出密度逐渐缩小、边缘缺失化等现象。例如中国古代建筑中常用的琉璃砖瓦，利用三维扫描技术扫描的成果不佳，甚至有时候会出现无法扫描的情况。
三、三维扫描技术在文物保护中的应用
1.依据资料档案修正模型
在文物保护工作中测量文物时可以利用三维扫描技术建立文物原始资料档案，保证数据的高精度与高准确度，以网络保存方式存储文物三维数据，为依据资料档案修正模型提供参考。与此同时，在建立网络资源档案后工作人员可以定期反复测量文物，以对比不同时期、不同条件下文物颜色及纹路变化，以有效措施修缮文物损坏部位，促进保护维修工作的有序开展，延长文物寿命。除此之外，加大各地区文物工作者的交流力度，搭建网络沟通平台，使得相关研究者能够第一时间掌握文物信息，消除地域与时间隔阂，为研究与修缮文物作业提供便利条件。在网络发布古典文化信息，不仅能够依托平台展现我国文化软实力，还能够使人民群众在潜移默化的传播过程中树立文物保护的良好意识，进而为实现我国文物保护工作的长远发展奠定扎实基础。
2.精细相片
实际中的一些文物在对其拍摄时，对颜色质地、整体结构等方面都具有较高水平，比如说油画、浮雕、出土文物等，三维扫描技术对于这些要求都有一定的处理技巧，在颜色上采用还原度高的色彩搭配，材料结构使用高精度的纳米技术合成，准确把握到物体的整体空间架构，制作出更为形象逼真的照片，利用点云生成技术，在摄影图像中，避免传统相机的模糊效果造成视觉误差，此外，还具有相机的高分辨率，不易混淆的特点。利用三维扫描技术制作的相片，很大程度上帮助了研究者对文物的研究工作，同时还符合大众的审美观念，可以作为网络博物馆的展览品出现在大众视野当中。
3.绘制二维数字线画面
在文物保护工程领域中二维数字线画图作为其常用语言，其在实际过程中即是利用外部绘图软件开展相关工作。简单来说，在绘制图形时参照扫描点云绘制数据为主，从不同角度查验，以有抛面图进行后期工作以外，为文物测绘内容提供参考依据。而后期规章制度的制定能够为修缮、测绘计划及其具体实施与制定监测点等具体任务提供便利条件，在实际过程中二维数字线画图不仅需要对测绘对象的长、宽、高数据予以整合，还需对文物局部为主进行测量，保证角度数据的精确性与弧度线条的全面性。因此，在二维数字线画图中应用三维扫描技术，能够保证所提供数据模型的精准性，为绘制二维数字线画图提供便利条件，继而保证所绘图纸有效性与实用性。
结束语：维扫描技术不仅能够获取实体目标，还能够以非接触式快速操作掌握控制信息，实现高精度复原。而在文物保护工作中因其所具有的非接触优势受到重点应用，随着信息技术的快速发展，新型设备与完善的功能使得三维扫描技术在其应用过程中愈发纯熟，而其也成为文物保护工作的重要手段。
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