考古科技|如何全方位、多角度地记录故宫考古遗迹?【张桐简介】

作者:张桐简介
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发布时间:2018-03-23 16:06:40
来源:51费宝网

原标题:考古科技|如何全方位、多角度地记录故宫考古遗迹?

作为明清两代皇宫的北京紫禁城,是世界上规模最大、保存最完整的古代木结构建筑群,也是今天故宫博物院的最大典藏。紫禁城在建成近600年以来,基本格局没有大的改变,但内部各种宫殿、院落、排水系统等的改造重建从未停止。由于地面建筑叠压的缘故,无法开展大规模考古发掘以了解紫禁城的最初面貌和演变过程。

近年来,故宫博物院为了配合工程建设,对地下遗迹也进行了有针对性的考古发掘和研究。以往考古遗迹资料的整理、存档主要包括图纸或某个角度的照片,现在仅靠这些手段并不能全面、直观记录遗迹现场。为了解决上述问题,我们在故宫考古工作中应用多角度的数字影像基础数据采集(以下简称“影像采集”)方法,全方位记录故宫考古遗迹现。玫卮俳搜芯亢驼故竟ぷ,为重构和保存紫禁城历史提供了不可替代的数字资源。

故宫考古遗迹影像采集方法的确立主要依据两个方面。一是考古发掘进度,在理想状态下,考古遗迹现场的影像采集工作应是与发掘同步,时时采集,完整记录考古发掘的整个过程,但相对应的数据量与工作量也将十分巨大。因此,目前我们采用了针对阶段性考古成果进行影像采集的方案。二是考古遗迹现场的实际环境,决定了影像采集的设备、工期。由于故宫考古遗迹一般具有面积较小、坑有深有浅、暴露时间短、需要继续发掘或者回填等特点,因此如何在有效的时间内获得最佳的数字影像基础数据,是工作中的一大挑战。我们制定了相应的标准,规范采集数据的流程、光照、色彩、角度,影像数据的大小和分辨率以及数据管理。

根据以上情况和多个案例实践,我们总结出了适用于故宫考古遗迹的影像采集方法,主要包括遗迹现场分析、影像采集方案制定、遗迹现场影像采集及后期数据管理四个方面。

遗迹现场分析

根据图纸、影像、视频以及遗迹现场情况等多方面因素进行分析,结合影像采集的使用需求和技术要求,从而有针对性地选择拍摄方法。首先,依据遗迹自身构成特点与作业现场环境影响程度,进行作业片区的划分。综合分析发掘区域的面积、深浅,未发掘区域遗迹类型等特点,以及作业大秧歌剧情介绍现场环境是否搭架子、发掘区域是否积水等情况。其次,针对遗址构成特点及考古进度,分析适合遗迹现场各个片区的采集精度及采集方式,如拍摄角度、影像张数及分辨率等。采集精度直接影响后期的使用,如考古研究、考古遗迹三维模型重建等。采集方式主要包括设备、现场布置可行性分析、光影设定及颜色管理方式分析等。

影像采集方案制定

通过对遗迹现场进行分析,进一步制定影像采集方案。首先要确定遗迹分区的划分,以及每个分区的影像采集精度及采集方式。对于较为平坦、面积较大的遗迹,可以先按照面积、地理位置划分为普通分区,而对于较深的发掘区域,或比较有特点的部分,可以针对性地划分为特殊分区。其次确定影像采集的工期与顺序。由于所采集的影像为多角度、全方位的遗迹影像素材,必须确保所有影像的光影、色彩、大小等信息完全一致。而遗迹由于暴露在外,影像采集对天气、时间点的要求相对较高。同时需要采集的影像数量较多,某一个分区最好能一次性采集完成。因此必须事先细致制定拍摄计划管理表,涵盖采集的分区、影像大小、拍摄旋山大刀转角度、天气要求、时间节点要求等尽可能完善的信息,确保采集的效率,尽量限制采集的次数,制定相应的作业规范,避免作业人员、设备对遗迹现场造成破坏,以及作业过程中人员意外伤害的可能性。为了后期数据更为便利的管理,一般可以按照地理位置、方位、考古发掘进度等顺序依次进行影像采集。

例如,慈宁宫花园考古遗址的面积较大,因此首先将整个区域划分为若干小片区进行影像采集。随着考古工作的开展,在新的遗迹完成考古发掘之后,则将其单独划分为一个新的片区,针对性地进行影像采集。

遗迹现场的影像采集

首先是准备设备以及搭建拍摄环境。影像采集设备一般包括相机、灯、轨道等。对于相机的设定需要统一规范。对于较大面积的遗迹,可以对分区增加必要的标记。在拍摄之前,确认拍摄环境前后的一致性。应该尽量避免在能够产生强烈阴影的天气进行拍摄作业,绝对不能在多云天气进行采集作业,因其会造成遗迹现场的阴影时时变化,使得影像的光影信息完全不一致,导致后期的三维模型重建失败。

其次是进行拍摄作业。根据影像的利用目的,不同的用途有不同的拍摄方法。拍摄的影像可分为两类。一是结构与纹理类影像,可采取“分段拍摄”的方式。根据不同的精度要求,所要求的分段数也不一样,通过事先计算好的分段精度进行拍摄,从而获得连续完整的局部细节。拍摄时,相邻影像应具有一定百分比的重叠部分,应尽可能使用没有畸变的镜头。二是参考类影像,用于体现完整的拍摄环境、物体与物体之间关系及记录作业情况,为之后学术研究及三维重建等提供参考。拍摄时可使用标准或广角镜头,尽可能体现物体之间猴头菌片的吃法相互关系及作业现场情况。

拍摄时还需重点关注光影设定和颜色管理。拍摄时的光影设定,以合成为前提分割成数张进行摄影的情况下,原则是所拍摄遗迹各分区的影像亮度值一致,这需要保证拍摄时曝光值一致。拍摄时的颜色管理可使用色标,将色标的颜色作为基准进行色调调整。同时,由于考古遗迹内往往较为狭窄,应尽量避免人为地对环境色彩的影响,如参与影像采集的工作人员不要穿着过于艳丽的衣服等。

影像数据管理

影像数据的管理分为两个阶段。首先是影像采集时的管理,注意各分区需严格按照影像采集要求,逐一有序地进行拍摄。无序拍摄会导致影像数据在后阿贡活佛期应用混乱。其次是影像采集之后的管理。由于所采集的影像数据的数量大,容易散乱。为了满足后期应用的便捷性,可采用分区域的存储方式对影像进行分类和管理,存储数据文件层级可按照“考古遗迹名—分区位置—分区名称—数据类型”的原则进行数据分类管中药生甘草理。

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