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测绘+文物,为历史文化永续留存注入科技力量
来源:陕西测绘地理信息局 发布于:2022/6/14 16:43:03 点击量:

文物承载灿烂文明,传承历史文化,维系民族精神,是国家的“金色名片”。习近平总书记强调:“我们一定要重视历史文化保护传承,保护好中华民族精神生生不息的根脉。”文物古迹测绘不仅是一种保存文物数据的方法,也是展示人类文明的有效途径。

陕西测绘地理信息局积极响应习近平总书记关于加强历史文化遗产保护重要论述,探索“测绘+文物”拓展支撑服务领域,将测绘地理信息新技术应用至文物保护事业,近年来,自然资源部第二地形测量队(以下简称地形二队)作为该局承担文物测绘任务的主体单位,在明长城调查、石窟寺文物保护,革命文物调查和黄河历史文化保护方面持续发力,受到文物相关部门的高度评价。

实施“两线”划定  助力长久保护

春天是催人奋进的季节。早上7点,地形二队文物测绘队员便驱车从市区赶往茂陵,一下车,队员们或是进行控制点测量,或是使用无人机航飞,或是进行碎步测量,一个个忙碌且有序的身影,队员要利用一周的时间完成地形测绘工作,为茂陵“两线”划定提供所需的测绘数据。

所谓文物“两线”是指在文物保护单位周围划定“保护范围”线和“建设控制地带”线。精准划定文物保护单位保护范围和建设控制地带,测绘科学统一的文物保护单位保护区划图,对加强文物保护单位的保护规划编制工作具有重要意义。受陕西省文物局委托,地形二队和陕西省文化遗产研究院共同承担陕西省省级以上文物保护单位保护区划地形测绘项目,按照文物定性,测绘定量相互补充原则科学规划,承担陕西省范围内的国家、省级重点文物保护单位保护范围和建设控制地带的测绘工作。

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“刚开始接到这个任务时,压力感觉很大,团队经常熬夜进行方案设计,力求精确、高效的完成‘两线’的测绘工作”文物测绘技术中心的李俊回忆道。陕西拥有不可移动文物众多,大到秦汉皇陵纵横千米,小到石碑题刻不足平米,类型覆盖陵寝、古建、遗址等多种类型,如何为各类文物保护单位“量身定制”适合的测绘方案成为摆在面前最大的问题。

面对挑战,团队人员首先对一期所有文物单位进行分析,按照面积、类型等进行分类。同时按照文物定性,测绘定量相互补充原则科学规划,在传统测绘技术上结合无人机航摄技术,为各种类型的文物保护单位制定高效“两线”数据采集方案,再通过试点,验证方案的可行性。

在试点过程中,如香积寺“两线”划定,通过无人机航摄,建立香积寺周边区域的三维数据。套合传统测绘技术获取精确“两线”划定中的“节点”数据,能够直观展现文物单位“两线”范围和与周边建筑物的空间关系。

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“陕西‘两线’划定地理信息数据科学、精准、可靠,为文物保护规划编制与实施、文物保护日常管理、文物保护行政审批等工作的高效开展提供有力的支撑。”陕西省文化遗产研究院赵璐如此评价道。

建立三维“数据档案” 实现保护“数字化”

文物三维激光扫描测绘是对文物现状记录、保存的方法之一。2018年至2021年期间,地形二队承担了秦始皇帝陵博物院兵马俑一号坑、二号坑发掘现场三维扫描建模及汉阳陵三维数字园区建设等项目。据介绍,三维激光扫描技术获取数据的速度更快,持续性获取能力更强。能够对获取的数据进行精确的分析和处理,辅助文物保护制定出科学合理的修缮方案。

此类项目主要采用三维地面扫描、手持三维激光扫描、近景摄影测量等技术,获取兵马俑发掘现场、俑坑、单体佣,汉阳陵展馆、陵墓封土、碑刻、外藏坑及出土文物的精细点云数据,经过后期数据处理,制作本体线划和三维两种形式的立面图、剖面图和平面图。“三维激光扫描技术几小时便可完成,大幅节省了时间和人力,提高了工作效率。”队员吴波介绍。

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通过对不同时期发掘现场进行三维数字记录,如在兵马俑一号坑、二号坑文物发掘现场的不同发掘阶段,对发掘现场现状和出土文物建立三维“数据档案”,能够在“三维”基础上为文物发掘记录增添“时间维度”,使“数据档案”更加系统和完成。目前,第二地形测量队已在秦始皇帝陵博物院、洛南旧石器遗址、霸陵陪葬坑等发掘项目中,与文物单位合作,助力文物考古和数字化记录

三维“数据档案”助力文物修复。在兵马俑复原过程中,对于大量的兵马俑单体佣碎片,利用手持三维激光扫描仪采集分辨率优于1mm的点云数据,在计算机中建立模型并基于表面纹理特征,分析文物表面破损缺失状况。,利用碎片的外形曲线、切线、以及断裂面凹凸起伏的特征,利用计算机对三维表表面态进行虚拟拼接,复原文物原状。这一过程可以,为兵马俑的修复提供参考。对于文物表面破坏、长时间氧化、风蚀均可造成表面纹理缺失,可根据采集的纹理图片现状,推断出文物表面所丢失的纹理信息,利用软件将缺失纹理进行补充,完成文物色彩虚拟修复,再通过纹理映射,可以得到文物原貌。

三维“数据档案”助力文物监测。在汉阳陵陪葬坑监测过程中,通过多期三维数据档案对比,能够对坑壁的侵蚀、开裂、变形进行监测,同时在三维数据上对文物保护方案进行模拟,能够在不破坏文物的基础上对文物保护方案进行有效论证。

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三维“数据档案”助力文物采集。地形二队文物测绘技术中心还利用全景相机对秦始皇帝陵博物院文物陈列厅开展的“藏韵圣宴——西藏文物珍品展”进行全方位数字采集。本次数字采集获取了展厅720度全景高清影像,在网上搭建数字展厅,以数字美学、媒体技术诠释历史长河中动人的文化记忆,为博物馆里静止肃穆的文物赋予时代生机。

坚持横向合作 拓宽成果应用

自2013年成立陕西省文物测绘工程技术中心至今,地形二队已累计实施文物考古测绘百余项,包括考古发掘现场测绘、文保区划测绘、石窟寺测绘、古建筑测绘等。以文物考古测绘成果为基础,应用现代信息技术,建设了陕西省可移动文物管理平台、博物馆信息系统、陕西省古塔管理信息平台、文物三维展示平台等多个系统平台建设工作;编撰完成《古都长安图志》、《延安历史遗迹文物图集》等多个文物图集和文物挂图;参与完成陕西省革命文物调查、文物“两线”划定、古塔倾斜监测等多个重大文物调查和测绘项目,为陕西省文物保护、研究和文化推广保驾护航。

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虽受疫情影响,但航空摄影、外业实测、内业编绘、石窟寺扫描等各项文物测绘工作稳步推进。地形二队整合现有资源,完成了“文物测绘”科技创新团队的组建工作,该团队申报的“石窟寺文物本体测绘技术与方法”获得陕西省测绘地理信息学会测绘科技进步一等奖。通过与文物单位和高校合作,构建产、学、研一体合作体系,将测绘技术与文物保护深入融合。

黄河流域是我国重要生态屏障和重要经济地带,加强沿黄流域文物调查工作也是实施黄河流域生态保护和高质量发展战略的重要组成。目前,陕西测绘地理信息局已与省文物保护研究院积极对接陕西省黄河流域文物测绘工作,双方就合作开展陕西省黄河流域、陕南革命文物、长城调查保护及其他领域的文物与测绘工作达成了多方面共识。未来,测绘的基础地理信息资料及高新技术,将在黄河流域生态保护和修复、文物保护、地质灾害防治等方面信息整合利用上发挥更加重要的作用,为实现文化资源的永续利用提供支撑和保障。

文物古迹是人类不可再生、不可永生的宝贵资源,是人类文明发展的见证。下一步的工作中,陕西测绘地理信息局将围绕“两支撑、一提升”根本定位,坚持合作交流,依托科技创新,拓宽测绘成果应用,全面提升服务保障能力,加大文物保护测绘领域的资源统筹,为文物保护事业注入测绘力量。