[发明专利]史前聚落遗址的三维建模与可视化方法

说明书

技术领域

本发明属于考古与三维信息可视化技术的交叉领域，它主要利用虚拟现实技术对考古成果进行精确的数字化复原，存储考古信息，并以生动的形象和严谨的科学内涵展示考古成果。

背景技术

史前聚落遗址蕴含丰富的历史文化信息和较高的考古学价值，是我国重要的历史文化遗产，但是通常考古过程中所产生的各类遗迹、遗物信息，由于规划和管理的保存过程不规范，再加上人为因素的破坏，随着时间的推移正面临逐渐消亡的困境。另外，考古遗址中很多重要的信息会因后期进一步的考古发掘工作而丢失。三维可视化技术在考古上的应用不仅可以解决这些问题，不同需要的参与者可以互动双向的对虚拟实体进行考察和操纵，得到更详细、更精确的信息，为学术研究、学习、参观游览带来更多的帮助。

聚落遗址是中国新石器时代迄今发掘最彻底的一个遗址，年代为距今6400～6600年。聚落遗址发现于1972年，遗址总面积约5万平方米，已发掘面积约1万平方米，是一处与西安半坡遗址同时期的原始社会部落遗址，遗址内存在有仰韶和龙山两种文化遗存文物，考古工作者在聚落遗址上进行了8年11次大规模的发掘、普探工作，是考古发掘到的保存最完整的新石器时代聚落遗址，具有珍贵的科研价值。

国外在考古领域已广泛应用了虚拟现实技术，国际考古界称之为考古信息可视化技术。Google公司在2008年推出的新版谷歌地球探索中包含了3D虚拟古罗马城。浙江大学使用三维可视化技术对成都金沙遗址的出土文物进行了精确地数字化复原，为建立数字化博物馆提供了基础资料；秦俑博物馆与西安四维航测遥感中心合作，经过一年的时间，利用数字三维技术开展秦俑二号坑遗址三维数字建模项目取得成功；由武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室李德仁院士、朱宜萱教授领衔的科研团队从2006年8月开始与敦煌研究院、中央电视台等单位合作，对敦煌莫高窟进行数字化“克隆”，以将其现貌保存下来。

参考文献

[1]赵昆.三维数字建模技术在考古遗址中的应用及前景展望[N].中国文物报，2006.

[2]Du Xiaoping，Fan Xiangtao，Tan Jian，Zhu Junjie.Study on 3D Visualization Application for the Grand Canal Heritage Site Research[C].International Symposium on Digital Earth：Data Processing and Applications，2009

[3]阚瑷珂.考古地层的三维可视化及应用研究——以成都金沙遗址为例[D].成都：成都理工大学，2006.

[4]赵昆，《三维数字建模技术在考古遗址中的应用及前景展望——以秦俑二号坑遗址建模项目为例》[N].中国文物报，2006.5.

[5]叶心适.考古遗址的三维再现[J]文博，2002.05：71-74.

[6]西安半坡博物馆等，《姜寨——新石器时代遗址发掘报告》[M].文物出版社，1988年.

发明内容

本发明目的是以姜寨一期聚落遗址为研究原型，以地物模型群作为主要展示对象，结合三维可视化技术，建立古聚落遗址生活场景三维数据模型，实现遗迹信息的数字化存储，建立建筑物、植被、地形及天空的虚拟反演，使再现遗迹、重建遗址和全面观察聚落遗址成为可能。不仅可以了解当时人类的生存环境和生产力发展水平，为聚落遗址的研究和开发创造条件，为考古信息数字化提供新的方法，同时将其考古成果以生动的形象和严谨的科学内涵展示出来，使研究人员能够利用三维模型获取文物遗址的各种信息探寻古人类与古环境的内在联系，在日后重新审视发掘的过程、判读遗迹间的关系，减少了人为因素对遗址的介入和影响，利于遗址的长期保存。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明史前聚落遗址的三维建模与可视化方法，包括如下步骤：

①聚落遗址地形高程数据和地物地面高度数据的构建：对现有的聚落遗址地形的等高线图片进行配准和灰度转换，通过图像处理方法读入位图灰度值并且按照坐标位置转换为规则格网DEM格式数据以存储地形的高度值；对聚落遗址中有建筑物和河流等地物所在的地方通过图像信息中的坐标位置进行相应的标记，并使之前存储的地形高度数据减去相应地物位置高度；

②三维模型的构建：结合已有聚落遗址中各种遗址模型的数据，分别采用不同的三维构建方法建立场景中的各种遗址模型；