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摘要：我国悠久历史沉淀下众多珍贵的文物，而这些文物在历史的发展中渐渐被遮掩了光芒，且其遗址在长时间的变迁中受到一定程度的自然人为的破坏。在寻找文物的过程中针对其遗址的发掘和保护工作成为文物保护工作的重中之重，地面三维激光扫描技术在此社会背景下应运而生。因此本文就将针对地面三维激光扫描技术的特点等方面展开叙述，探析该技术在文物保护中的应用。
关键词：地面三维激光扫描技术;文物保护;应用研究
文物保护工作在拥有悠久历史的我国具有深远的意义，众多文物的研究可以向世界展现中国文化，在政治经济层面均有积极的作用。而对于文物的保护工作更能起到事半功倍的作用，确保文物能够以完整的模样有效地保留下来，因此近年来针对文物保护工作各项技术创新不断涌现，其中地面三维激光扫描技术凭借自身特点和在文物保护中的突出优势脱颖而出，成为众多研究人员率先选用的技术手段。下文就将研究文物测绘的特点和要求等内容，以此阐述地面三维激光扫描技术于其中的应用贴合度，继而研究在实际文物保护工作中的应用。
1 地面三维激光扫描系统的工作原理
我国文物种类繁多，不同的文物类型自身存在着全然不同的结构，因此在发掘和保护上面都需要相关研究人员予以足够的重视。以前传统的测量方式如标尺等等已经逐渐在实际工作中被淘汰，传统测量模式不仅仅存在着精确度很低的问题，与此同时更严重的是会在测量的过程中在一定程度上造成对于文物本身的伤害。因此基于文物保护的目的出发，需要利用到新方式即地面三维扫描仪对寻找到的文物进行扫描和保护，在不直接接触文物的基础上达到对于文物全方位的快速扫描，从而进一步为研究人员构建起所查询到的文物的主要模型。
1.1 地面三维激光扫描技术的工作原理
地面三维激光扫描技术在实际工作中的作用流程较为复杂，首先需要扫描仪通过激光发射器的构建准确发射出激光脉冲，在发射的过程中就会作用到安置的反射棱镜上，进而通过转角的发射作用到目标物体上，产生属于该目标物的专属信号，被信号接收器准确完备地接收到。以上完成了对于信号的收集，下一步便需要利用到数字信息技术，将收集到的信号数据准确传输给计算机设备，从而在计算机中进行信号数据的处理，最终为研究人员提供全方位的数据信息模拟出关于目标物的三维模型。
在实际工程操作中除了核心技术中的三维模型的创立以外，前中后期包括筹备工作的内容都需要进行详细的流程筹备。首先针对扫描前的准备阶段而言，需要研究人员提前针对文物测区进行环境勘测，制定一系列的扫描实施方案，并告知团队拟定好完备的设备和人员工作计划。下一步便需要开展正式的扫描阶段工作，在这一阶段中需要根据前期的勘测内容架设好完备的扫描仪、安放标靶，在扫描获得相关数据之后应当进行数据的分析，故需要提前设置好扫描参数，进行拍照选择针对性的扫描区域，助力各个测量站完成对应的扫描工作。最后还需要数据处理阶段的完备工作，第一步需要进行点云去噪工作，进而实现点云拼接与合并，最后完成至关重要的三维建模操作，在此基础上实现数据于实际操作中的具体应用。
1.2 地面三维激光扫描技术扫描前具体操作
一方面是在前述的内容中有涉及到扫描技术前期的勘测工作，因为文物保护工作的开展很大程度上需要研究人员真正深入到实际环境中进行实地勘测。并且像某些珍贵的铜像文物常常处于国家5A级的旅游景区内部，在这些景区内部人员的流动量很大，因此在开展勘测工作前期需要和现场的管理人员争取到时间和空间方面的权限，约定好具体的时间，并且布置好具体的勘测内容，如在现场制定导线控制网布设方案等等，为后期工作的正常开展安排好扫描仪和标靶的具体位置。
另一方面是在前期的设备准备和人员安置工作。在地面三维激光扫描技术发挥作用的过程中需要合理安排数据采集的设备，并且根据不同的工作内容和团队人员各自的素质水平进行合理的匹配，按照扫描时间安排合理分配不同阶段的工作，确保现场工作开展的精细工作流程。在利用地面三维激光扫描技术开展文物保护的工作中，需要利用到的设备包括了如徕卡全站仪、Leica ScanStantion2等专业的地面三维激光扫描仪等。当然具体的工具准备仍然需要根据环境现场的具体情况进行抉择。
1.3 建立测站控制网
在前期对于扫描环境的具体勘测后，需要联合起各个扫描站共同操作。因为针对一项文物其所需要的数据内容是多层面的，如果单单凭借一个扫描站的话无法获取类似于一座铜像文物的全部数据，难以构建起逼真的三维模型。所以需要联合起各个站点的扫描工具进行多站扫描。在全部数据收集完成后，可以将各项点云数据集合到唯一的一个坐标系中，从而构建起完善的测站控制网。而在布置中需要注意对于距离的控制，尽可能地保障不同的测量站之间保持一致的间距，确保能够收集到相对正确全面的数据，安置好同款扫描仪。在数据的收集中需要利用到记号笔在不同的测站点做好相应的标记，以备后期在架设扫描仪的过程中提供便利。
1.4 地面三维激光扫描技术现场扫描工作
三维激光扫描仪的应用在文物保护、古建筑保护和考古应用等等工作中均展现出突出的优势。首先是对于现场踏勘需要对于现场地形展开分析，了解所处地理位置上面的不同物体的特征，确保文物没有处于勘测的盲区之中;其次是在古建筑勘测中，因为古建筑项目较为庞大，其中不同的结构有着不同的数据考察，需要采用分辨率不同的勘测设备。比如针对一些地面相对平整的古建筑而言，需要使用到分辨率比较低一般是2厘米的勘测设备;而针对于古建筑中印有刻花的装饰性结构则需要使用到分辨率高，拥有大密度的勘测设备。最后，是对于外置相机系统而言，文物保护工作中对于研究人员而言最大的挑战莫过于对于外部环境的适应和调整工作。外部环境可以分为两种，一种是天气好的情况下光照比较良好，在这种情况下需要抓紧时间进行设备调试;而在阴雨天情况下，视觉效果存在着明显的劣势，因此保护工作正常开展的情况下，需要对相机原有的谁被进行调整，并且多角度进行多次拍摄，为后续的材料选择提供更多的可能性。
2 基于点云数据的文物保护应用
点云数据在本质上就是对于文物原始结构的数据汇总和逼真还原。其中所包含的环节很复杂，并且极其容易受到外界环境的影响，因此需要研究人員注入更多的努力。地面三维激光扫描技术在绘制图件过程中的作用尤为突出，比如等值线图、剖面图、正射影像图等等。根据上述绘制的内容可以模拟出文物本身的轮廓以及各个不同构件之间的联系，从而助力点云图的“切片”。点云数据中不仅仅包含着文物对象的具象信息数据，而且还存在着其反射出来的数据内容，可以制作出类似的点云漫游视频，针对文物本身进行纹理映射和图片还原。而地面三维激光扫描技术在此过程中可以收集到一定的空间数据，为所要保护的文物保留住精准的数据资料，并且模拟出建筑物的线画图，扫描形成彩色点云图。
利用地面三维激光扫描技术的使用形成的种种彩色点云图，能够在文物的保护和宣传工作中发挥重要作用。因为文物的社会价值很大所以在展出过程中需要得到严密的保护，同时需要得到一定的宣传。所以彩色点云图完美还原了文物本身，能够便利大众在网络上进行浏览，从而提升了人们对于文物的认知，也向大众传输了更多关于文物保护层面的科普知识。
3 结束语
综上所述，文物保护工作程序繁杂地位重要，地面三维激光扫描技术在此环节中的作用相当显著，但是仍然存在着一些技术短板。因此在实际工作开展中，相关研究人员需要充分了解该技术在文物保护中的具体操作，并寻找技术突破口，促进该技术在文物保护中的高效应用。
参考文献
[1]贾树.三维激光扫描技术在当代文物保护修复中的应用及挑战[J].文物修复研究，2018（00）：739-743.
[2]王艋，刘松.地面三维激光扫描技术在文物保护中的应用研究[J].科技与创新，2020（13）：67-68+72.
[3]罗秋，李国柱，杨勇，李灵索.地面三维激光扫描技术在文物三维重建中的应用——以金殿为例[J].城市勘测，2020（03）：112-116.
关键词：地面三维激光扫描技术;文物保护;应用研究
文物保护工作在拥有悠久历史的我国具有深远的意义，众多文物的研究可以向世界展现中国文化，在政治经济层面均有积极的作用。而对于文物的保护工作更能起到事半功倍的作用，确保文物能够以完整的模样有效地保留下来，因此近年来针对文物保护工作各项技术创新不断涌现，其中地面三维激光扫描技术凭借自身特点和在文物保护中的突出优势脱颖而出，成为众多研究人员率先选用的技术手段。下文就将研究文物测绘的特点和要求等内容，以此阐述地面三维激光扫描技术于其中的应用贴合度，继而研究在实际文物保护工作中的应用。
1 地面三维激光扫描系统的工作原理
我国文物种类繁多，不同的文物类型自身存在着全然不同的结构，因此在发掘和保护上面都需要相关研究人员予以足够的重视。以前传统的测量方式如标尺等等已经逐渐在实际工作中被淘汰，传统测量模式不仅仅存在着精确度很低的问题，与此同时更严重的是会在测量的过程中在一定程度上造成对于文物本身的伤害。因此基于文物保护的目的出发，需要利用到新方式即地面三维扫描仪对寻找到的文物进行扫描和保护，在不直接接触文物的基础上达到对于文物全方位的快速扫描，从而进一步为研究人员构建起所查询到的文物的主要模型。
1.1 地面三维激光扫描技术的工作原理
地面三维激光扫描技术在实际工作中的作用流程较为复杂，首先需要扫描仪通过激光发射器的构建准确发射出激光脉冲，在发射的过程中就会作用到安置的反射棱镜上，进而通过转角的发射作用到目标物体上，产生属于该目标物的专属信号，被信号接收器准确完备地接收到。以上完成了对于信号的收集，下一步便需要利用到数字信息技术，将收集到的信号数据准确传输给计算机设备，从而在计算机中进行信号数据的处理，最终为研究人员提供全方位的数据信息模拟出关于目标物的三维模型。
在实际工程操作中除了核心技术中的三维模型的创立以外，前中后期包括筹备工作的内容都需要进行详细的流程筹备。首先针对扫描前的准备阶段而言，需要研究人员提前针对文物测区进行环境勘测，制定一系列的扫描实施方案，并告知团队拟定好完备的设备和人员工作计划。下一步便需要开展正式的扫描阶段工作，在这一阶段中需要根据前期的勘测内容架设好完备的扫描仪、安放标靶，在扫描获得相关数据之后应当进行数据的分析，故需要提前设置好扫描参数，进行拍照选择针对性的扫描区域，助力各个测量站完成对应的扫描工作。最后还需要数据处理阶段的完备工作，第一步需要进行点云去噪工作，进而实现点云拼接与合并，最后完成至关重要的三维建模操作，在此基础上实现数据于实际操作中的具体应用。
1.2 地面三维激光扫描技术扫描前具体操作
一方面是在前述的内容中有涉及到扫描技术前期的勘测工作，因为文物保护工作的开展很大程度上需要研究人员真正深入到实际环境中进行实地勘测。并且像某些珍贵的铜像文物常常处于国家5A级的旅游景区内部，在这些景区内部人员的流动量很大，因此在开展勘测工作前期需要和现场的管理人员争取到时间和空间方面的权限，约定好具体的时间，并且布置好具体的勘测内容，如在现场制定导线控制网布设方案等等，为后期工作的正常开展安排好扫描仪和标靶的具体位置。
另一方面是在前期的设备准备和人员安置工作。在地面三维激光扫描技术发挥作用的过程中需要合理安排数据采集的设备，并且根据不同的工作内容和团队人员各自的素质水平进行合理的匹配，按照扫描时间安排合理分配不同阶段的工作，确保现场工作开展的精细工作流程。在利用地面三维激光扫描技术开展文物保护的工作中，需要利用到的设备包括了如徕卡全站仪、Leica ScanStantion2等专业的地面三维激光扫描仪等。当然具体的工具准备仍然需要根据环境现场的具体情况进行抉择。
1.3 建立测站控制网
在前期对于扫描环境的具体勘测后，需要联合起各个扫描站共同操作。因为针对一项文物其所需要的数据内容是多层面的，如果单单凭借一个扫描站的话无法获取类似于一座铜像文物的全部数据，难以构建起逼真的三维模型。所以需要联合起各个站点的扫描工具进行多站扫描。在全部数据收集完成后，可以将各项点云数据集合到唯一的一个坐标系中，从而构建起完善的测站控制网。而在布置中需要注意对于距离的控制，尽可能地保障不同的测量站之间保持一致的间距，确保能够收集到相对正确全面的数据，安置好同款扫描仪。在数据的收集中需要利用到记号笔在不同的测站点做好相应的标记，以备后期在架设扫描仪的过程中提供便利。
1.4 地面三维激光扫描技术现场扫描工作
三维激光扫描仪的应用在文物保护、古建筑保护和考古应用等等工作中均展现出突出的优势。首先是对于现场踏勘需要对于现场地形展开分析，了解所处地理位置上面的不同物体的特征，确保文物没有处于勘测的盲区之中;其次是在古建筑勘测中，因为古建筑项目较为庞大，其中不同的结构有着不同的数据考察，需要采用分辨率不同的勘测设备。比如针对一些地面相对平整的古建筑而言，需要使用到分辨率比较低一般是2厘米的勘测设备;而针对于古建筑中印有刻花的装饰性结构则需要使用到分辨率高，拥有大密度的勘测设备。最后，是对于外置相机系统而言，文物保护工作中对于研究人员而言最大的挑战莫过于对于外部环境的适应和调整工作。外部环境可以分为两种，一种是天气好的情况下光照比较良好，在这种情况下需要抓紧时间进行设备调试;而在阴雨天情况下，视觉效果存在着明显的劣势，因此保护工作正常开展的情况下，需要对相机原有的谁被进行调整，并且多角度进行多次拍摄，为后续的材料选择提供更多的可能性。
2 基于点云数据的文物保护应用
点云数据在本质上就是对于文物原始结构的数据汇总和逼真还原。其中所包含的环节很复杂，并且极其容易受到外界环境的影响，因此需要研究人員注入更多的努力。地面三维激光扫描技术在绘制图件过程中的作用尤为突出，比如等值线图、剖面图、正射影像图等等。根据上述绘制的内容可以模拟出文物本身的轮廓以及各个不同构件之间的联系，从而助力点云图的“切片”。点云数据中不仅仅包含着文物对象的具象信息数据，而且还存在着其反射出来的数据内容，可以制作出类似的点云漫游视频，针对文物本身进行纹理映射和图片还原。而地面三维激光扫描技术在此过程中可以收集到一定的空间数据，为所要保护的文物保留住精准的数据资料，并且模拟出建筑物的线画图，扫描形成彩色点云图。
利用地面三维激光扫描技术的使用形成的种种彩色点云图，能够在文物的保护和宣传工作中发挥重要作用。因为文物的社会价值很大所以在展出过程中需要得到严密的保护，同时需要得到一定的宣传。所以彩色点云图完美还原了文物本身，能够便利大众在网络上进行浏览，从而提升了人们对于文物的认知，也向大众传输了更多关于文物保护层面的科普知识。
3 结束语
综上所述，文物保护工作程序繁杂地位重要，地面三维激光扫描技术在此环节中的作用相当显著，但是仍然存在着一些技术短板。因此在实际工作开展中，相关研究人员需要充分了解该技术在文物保护中的具体操作，并寻找技术突破口，促进该技术在文物保护中的高效应用。
参考文献
[1]贾树.三维激光扫描技术在当代文物保护修复中的应用及挑战[J].文物修复研究，2018（00）：739-743.
[2]王艋，刘松.地面三维激光扫描技术在文物保护中的应用研究[J].科技与创新，2020（13）：67-68+72.
[3]罗秋，李国柱，杨勇，李灵索.地面三维激光扫描技术在文物三维重建中的应用——以金殿为例[J].城市勘测，2020（03）：112-116.