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天眼”探秘秦始皇陵 航天技术搭台中国首次数字化虚拟考古

文章来源:中国航天科技集团有限公司    发布时间:2018-09-11

陕西,秦始皇陵。

炎炎烈日下,一阵发动机的轰响,一架固定翼无人机出现在皇陵上空,来自中国航天科技集团有限公司五院508所的数字化考古团队开工了。

他们正通过航天遥感技术获取陵区数据,用虚拟现实技术还原皇陵全貌,为中国首次数字化虚拟考古搭建舞台。

用航天技术“穿越”到大秦帝国

提起考古,许多人会想到长长的洛阳铲,躬身清理文物的考古专家……的确,传统考古中,工作人员手持工具进行挖掘,并尝试现场拼接。而采用航天技术,开展数字化虚拟考古,工作人员则可通过光学手段实地采集数据,生成模拟文物3D模型并完成虚拟修复。

在一次重要的文化遗产学术年会上,国内考古界专家悉数到场。来自航天科技集团五院508所的设计师向大家介绍了航天遥感应用、载荷制造、虚拟现实等内容。“他们听后觉得这些技术在考古上应用很有意义,这与主办方想成立数字化虚拟考古联合实验室的初衷不谋而合。”

“考古人员将所有碎片曲面扫描下来并编码,计算机根据曲面形状进行最佳匹配,以前修复一个兵马俑要很长时间,现在分分钟完成,效率高了也不用实地拼搭,能够避免文物产生二次破坏。”数字化考古团队设计师说,“有了数据还可3D打印一个与原型一样的兵马俑,尝试恢复文物颜色或根据各种碎片发掘位置判断兵马俑最初的布阵,复原当时的恢宏场景,研究秦国时的兵法。”

把秦始皇陵装进电脑

数字化考古团队通过光学卫星加无人机遥感,用多分辨率方法将陵墓区大场景和细节绘制出来,墓室内也通过虚拟现实的技术进行了绘制。

“之前做了一些单个建筑和地宫的模型,搭建了空间信息平台,这样便可以制作出更多的模型,比如可以把地面建筑和地宫模型匹配到这个空间信息平台,由考古工作者完成虚拟场景装配。”团队成员说。

由4人组成的小队在秦始皇陵待了一个月,这片被联合国遗产保护组织列入世界级文化遗产的区域,已经被限制过度开发,因此为飞机充电等保障工作成为难题。

“在山上拍摄时,起降无人机很难,飞行时又需要让无人机保持与地面同样的高度,上升下降幅度大,而骊山呈莲花状,有12瓣山峰,所以难度极高,在此期间大家基本都在抬着设备爬山。”为无人机写飞行脚本的技术人员说,“拍摄时间、间隔率、重叠率都要提前算好。”

最终成型的高清秦始皇陵模型数据量达100多个G,可360度旋转、放大缩小,查看任意视角图像。“这个数据量对我们的处理算法考验非常大。”技术人员说。

从秦陵启程,向长城、丝绸之路进发

过去,考古人员在地面上一步一步发掘,如今,大遗址数据模拟可使考古人员在不跋山涉水的情况下完成数字化考古工作,通过模型可以清晰地看到秦始皇陵整体地貌变化和人类生产生活对遗址的细微影响。在虚拟考古联合实验室发布会上,团队将此次考古成果做了介绍和推广,获得在座专家的高度认可。

数字化考古团队将打造秦始皇陵空间信息平台,使考古人员能将地宫、水体、皇陵周边农业生产、植物生长等单个模拟物放置其中,再现不同时期所考察区域的实地场景。

后续,团队还将与秦始皇陵博物院考古工作部进一步开展合作,从西安向东绘制秦长城、秦始皇行宫等,向西沿着“一带一路”绘制丝路相关元素,通过高分辨率卫星和无人机遥感实现天空地一体化考古,并积极将当前开展的工作编制成行业标准,以指导今后大型遗址遗迹的空间信息采集、模型构建和虚拟考古。

【责任编辑:王钰 】

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