摘要：本文通过介绍三维激光扫描技术，给出了基于三维激光扫描仪的外业点云测绘实施方案和数据处理流程。将三维激光扫描技术应用到文化遗产领域中的岩画数字化保护中来，在获得岩画三维激光扫描点云数据并生成三维模型，通过建立岩画数据库，设计了基于GIS 的岩画数字化管理与展示系统。结果表明，三维激光扫描结合GIS 技术用于岩画数字化保护具有重要意义。
关键词：三维激光扫描；岩画数字化保护；GIS
一、地面三维激光技术介绍
三维激光技术主要是利用地面三维激光扫描仪或手持激光扫描仪通过非接触式三维扫描测量技术，采集物体的空间坐标、尺寸以及纹理影像等数据。利用照相式原理，进行非接触式光学扫描，快速获取得到物体表面三维数据，避免对物体的损伤等等。通过非接触式三维扫描测量技术采集的点云数据，完全来自于真实的文物实体，而且测量技术手段精密，扫描的数据精度高，可以说是遗迹遗存的忠实仿真。
二、岩画情况
古代的崖壁岩画多集中在江河转弯处宽大、平整、垂直壁上，陆地石壁和洞穴也有少量分布，因其规模宏大、场面壮观、图像众多、景观密集而举世闻名，具有极其重要的历史、艺术和科研价值，是南国世居祖先留下的最古老视觉艺术。其年代距今约1680年，在不断地受到自身以及外部环境的破坏，如受到自然、地质环境及人类活动等因素影响，岩画积存了危岩体、裂隙、溶蚀、风化、片状剥落等病害。出现近一半面积的岩画本体脱落，岩画所在的岩壁开裂，一些岩画表层的颜料层褪色剥落，有的还受到水的溶蚀和沉积物的覆盖。据统计，截至2009年7月11日，岩画受日晒水浸及各种人为因素影响，脱落面积已超过500平方米，鳞片状剥离的图案占总图案的一半。由此可见，岩画遭受严重的风化剥裂自然损毁危机，亟需不断进行大规模保护和修复工作，对其进行数字化资料保存，为其世界文化遗产申遗提供基础数据资料。
三、三维激光实施方案以及数据处理
论文将选用中距离FARO 扫描仪以及长距离RIGEL扫描仪相结合的方式来进行测量。实施扫描过程中需要注意的有扫描站点的位置、扫描定向及定位方式，每个扫描站上的目标和每个目标的扫描分辨率等问题。在尽量减少工作量、减少数据冗余的基础上，合理布设扫描站点。
三维激光扫描仪外业采集流程:
（1）根据照片进行查看，初步制定扫描仪架站点；
（2）现场布设靶球或标靶；
（3）对岩画进行多角度三维激光数据扫描；
（4）拍摄架站点的全景照片；
（5）扫描完成后必须进行数据质量检查，合格后方可撤离现场。
三维激光扫描仪内业处理：
（1）三维激光原始点云数据拼接，去噪，点云赋色；
（2）点云数据导出应用。
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四、面向岩画数字化保护的GIS应用
论文中以左江岩画考古数字化的特殊环境和功能需求，构建岩画数据库，结合虚拟现实技术、GIS 技术，能更好地担负起岩画数字化保护的任务；开发的岩画数字化管理与展示系统，以广西左江岩画为例，对整个左江岩画数字化成果进行有效的信息化管理。
在遗址保护中，普遍存在多种成果的纸制和零散电子资料，但是这些资料很难进行分类管理、展示，资料的数字化能够通过实现研究资料成果数字化管理。针对左江岩画保护数字化工程中文化遗产研究与展示需求，开发一套左江岩画三维数字化管理与展示系统，对左江岩画保护数字化工作的多源异构海量数据进行入库存档、基于三维GIS管理、实现25处岩画数字成果应用集成系统软件，软件基础数据包含测绘工作时采集到的所有岩画信息数据，含点云数据、图片、视频等，扫描崖壁场景及岩画数据应可视化，岩画本身的空间位置信息、尺寸大小、彩色纹理等各项指标数据应准确，岩画画面中各元素的尺寸可精确测量，软件系列归类、查询、统计分析功能，应用软件为科学研究提供准确的数据，为管理工作提供数据支撑。
1、岩画空间数据库和属性数据库构建
通过建立空间数据库和属性数据库，对岩画相关信息进行采集、存储和管理，为岩画分析系统提供原始数据，也是为分析显示和参与决策提供更加全面的参考信息的一个依据。
2、左江岩画数字化管理与展示系统开发
左江岩画数字化管理与展示系统采用三维GIS技术，主要是在岩画数字化成果数据库的基础上，为数字化现场业务人员及上级管理相关人员搭建一个统一集中数字化成果管理、查询平台，以及围绕各级主管部门对岩画的管理工作所需的研究、信息发布及展示等服务。
在获取多种数字化成果后，为了能够更好的管理和展示成果，将多源数据集成到成果三维GIS管理与展示软件， 是不可缺少的环节。数字化成果三维GIS管理系统建立了多种空间信息与属性信息并存的数据库和图形图像库，从而能够方便的进行分层或综合显示、查询、模拟各类数据信息，直观、简介的复原原始状况。应用嵌入式的ArcGIS 组件中的ArcGIS Engine，通过管理桌面GIS、可编程对象库以及软硬件环境构成的整个软件系统，取得了预期的结果，达到了保护岩画的初期目的。
结论
利用三维激光扫描技术获得岩画的模型数据，建立面向岩画的GIS 保护系统已成为可能，考虑到岩画的复杂性和特殊性，得到以下结论:
•前人传统的岩画调查方式，对于距离较近的岩画，除拍照外，主要依赖于手工临摹来获取基XX
•通过建立一个高质量、高效率、可视化、开放性的左江岩画申遗点信息化平台，实现对左江岩画保护数字化工作的多源异构海量数据进行高速入库存档、基于三维GIS管理、以及智能化搜索与统计分析，将各种数字化现场信息集成在该平台上互通互连，通过空间信息与业务信息相结合的方式，全面、直观、准确地反映考古数字化过程、文物与其它信息的现状、分布及特征，最大限度地实现信息资源共享，为数字化、归档、管理、研究提供大量直观的参考依据和辅助决策支持。
参考文献
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[2]周华伟, 朱大明, 瞿华蓥. 三维激光扫描技术与GIS在古建筑保护中的应用[J]. 工程勘察, 2011, 39(6):73-77.
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论文作者:徐瑞
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/1
标签：岩画论文; 激光论文; 数据论文; 技术论文; 扫描仪论文; 成果论文; 信息论文; 《基层建设》2017年第21期论文;