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ICS01.100A75DB61陕西省地方标准DB61/T1173—2018石窟寺文物本体三维扫描测绘技术规程TechnicalspecificationsforSurveyingofculturalrelicsincavetemplecomplexthroughThree-dimensionalscanningtechnology2018-10-11发布2018-11-11实施陕西省质量技术监督局发布DB61/T1173—2018I目次前言..............................................................................II1范围................................................................................12规范性引用文件......................................................................13术语和定义..........................................................................14总则................................................................................35本体测量............................................................................36成果形式............................................................................6DB61/T1173—2018II前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由陕西省第三测绘工程院提出。本标准由陕西省文物局归口。本标准起草单位:陕西省第三测绘工程院、国家测绘地理信息局测绘标准化研究所、陕西省文物保护研究院、陕西省考古研究院。本标准主要起草人:王永红、陈惠军、赵静、蒋大鹏、梁爽、邓国庆、李海泉、南竣祥、周磊、赵强、李恭、刘小强。本标准由陕西省第三测绘工程院负责解释。本标准首次发布。联系信息如下:单位:陕西省第三测绘工程院电话:029-85519629地址:西安市碑林区测绘路6号邮编:710054DB61/T1173—20181石窟寺文物本体三维扫描测绘技术规程1范围本标准规定了石窟寺文物本体三维扫描测绘的有关术语和定义、总则、本体测量、成果形式等内容。本标准适用于石窟寺文物本体的三维扫描测绘,其他诸如摩崖石刻等不可移动文物本体三维扫描测绘可参考执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T50228—2011工程测量基本术语标准CH/Z3017—2015地面三维激光扫描作业技术规程CH/T8023—2011机载激光雷达数据处理技术规范3术语和定义GB/T50228—2011、CH/Z3017—2015和CH/T8023—2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了GB/T50228—2011、CH/Z3017—2015和CH/T8023—2011中的某些术语和定义。3.1石窟寺cavetemplecomplex就着山势,从山崖壁面向内部纵深开凿的古代庙宇建筑,内部有宗教造像或宗教故事壁画。具体包括塔庙窟、佛殿窟、僧房窟、大像窟、佛坛窟、小型禅窟和禅窟群。3.2前室prechamber主室之前的活动空间,是石窟寺的主要构成部分。3.3甬道tunnel石窟前室与主室之间或石窟与石窟之间的内部通道。3.4主室mainchamber又称后室,是石窟造像及绘制壁画的主要场所,整体上为一封闭性空间,有窟门及甬道与前室相通。3.5DB61/T1173—20182石窟寺文物本体culturalrelicsofcavetemplecomplex最能反映石窟寺文物历史、艺术、科学价值的空间实体部分,石窟寺文物本体包括造像、石刻、壁画及与之配套的建筑。3.6点云pointcloud以离散、不规则方式分布在三维空间中的点的集合。[CH/T8023—2011,定义3.3]3.7点间距distancebetweenpoints点云中相邻两点之间的空间距离。[CH/Z3017—2015,定义3.1.3]3.8特征点featurepoint在点云中选取的或者专门测量得到的用于识别扫描物角点、线状地物的交叉点等。[CH/Z3017—2015,定义3.1.4]3.9点云配准pointcloudregistration把不同站点获取的点云数据变换到同一坐标系的过程。[CH/Z3017—2015,定义3.1.5]3.10标靶marker用一定材质制作的具有规则几何形状的标志。用于在点云中能很好地被识别和测量,可用于点云数据质量检查及点云配准等工作。[CH/Z3017—2015,定义3.1.6]3.11独立坐标系independentcoordinatesystem相对独立于国家坐标系外的局部测量平面直角坐标系。[GB/T50228—2011,定义3.2.8]。3.12降噪removenoise去除点云中由于外界因素(如光线、震动、噪声等)以及三维激光扫描仪本身的因素造成的不可避免的部分点的过程。[CH/Z3017—2015,定义3.1.9]3.13渲染影像图renderedimagemapDB61/T1173—20183点云数据拟合形成文物本体三角网格模型,经渲染后将网格模型整体或局部投影到某一平面所形成的图像。4总则4.1石窟寺文物本体三维扫描测绘工作内容包括前期准备、数据采集、数据处理、成果归档。4.2石窟寺文物本体三维扫描测绘宜采用独立坐标系。4.3石窟寺文物本体测量的尺寸以“厘米(cm)”为基本单位,超过100厘米(cm)的也可采用“米(m)”为计量单位。4.4石窟寺文物本体三维扫描测绘不得损坏石窟寺文物本体及内部设施。5本体测量5.1前期准备5.1.1资料收集作业前应收集以下资料,并进行适用性分析:a)石窟寺地理位置、管理机构和周边环境等信息;b)石窟寺历史沿革、本体调查资料、“四有”档案(有保护范围、有保护标志、有记录档案、有保管机构)、学术专著等相关研究和档案资料;c)石窟寺地形测绘数据、保护规划数据、遥感影像资料等;d)必要时收集石窟寺及其周边的水文、地质等其他相关资料。5.1.2现场踏勘5.1.2.1分析确认已有资料的适用性。5.1.2.2了解石窟寺所在地区的气候及交通状况,石窟寺本体规模,扫描对象分布、类型及特征。5.1.2.3根据现场情况,确定是否需要特殊设备辅助扫描工作(升降平台、平行移动轨道的设备等),初步制定石窟寺扫描技术方案,根据扫描对象的形态、空间分布、精度要求初步设计扫描站点的位置、标靶类型及标靶布设位置等。5.1.2.4根据踏勘情况,预估项目工期、技术难点和困难程度。5.1.3设备准备根据项目规模、工期、指标等,选择符合项目要求的三维扫描仪、数码相机、便携式计算机、存储介质的类型和数据处理软件,必要时配备安全防护装备。特殊作业环境中,所选仪器设备及制定的扫描方法应满足安全要求。5.1.4技术方案项目概述、石窟寺历史沿革及现状、已有资料情况、作业依据、主要技术指标、成果规格、设备配置、人员配置、技术路线及作业流程、进度安排、安全保障措施。5.2数据采集5.2.1数据采集流程DB61/T1173—201845.2.1.1数据采集流程包括点云数据采集、纹理图像采集、外业数据检查及导出备份等步骤。5.2.1.2外业实际工作过程,点云数据采集和纹理图像采集可灵活交叉进行。5.2.2点云数据采集5.2.2.1无特殊要求时,数据采集通过自由设站,可选择任意扫描测站坐标系为基准。5.2.2.2数据采集顺序一般从外到内。首先扫描洞窟外围山体、附属建筑和地面,然后依次对前室、甬道、主室、四壁、窟顶、佛龛等部分进行扫描。5.2.2.3点间距或采集分辨率应符合表1的要求,有特殊要求的应另行设计。表1点云数据精度表点云等级适用范围特征点间距中误差mm最大点间距mm配准要求一等A1.壁画;2.主体尺寸小于等于10厘米的佛龛、造像;3.雕刻有花纹的四壁、窟顶;4.其他具有精细结构的石窟寺本体部分。≤3≤1采用标靶进行配准,连续传递配准次数应不超过4次,拼接精度≤5mm一等B主体尺寸大于10厘米小于等于50厘米的佛龛、造像;≤5≤3一等C主体尺寸大于50厘米小于等于2米的佛龛、造像;≤8≤5二等1.主体尺寸大于2米的佛龛、造像;2.前室、甬道、主室中没有花纹的四壁、窟顶及地面;≤15≤10采用标靶、特征点、点云进行配准,连续传递配准次数应不超过4次,拼接精度≤10mm三等石窟外围山体、附属建筑和地面;≤50≤255.2.2.4相邻两站有效点云的重叠度不低于30%,困难区域有效点云的重叠度不低于15%。5.2.2.5地面三维扫描站布设应符合下列要求:a)架设在地面稳定、外界影响较小的安全区域;b)布设应覆盖目标区域的全部范围;c)设站应在保证点云精度的前提下尽量减少点云拼接次数,降低点云数据拼接误差;d)搭设平台扫描应选择震动幅度小、方便作业人员上下的工具。测站架设完成,待平台稳定后可利用无线控制技术进行扫描操作。5.2.2.6地面三维扫描标靶布设应符合下列要求:a)地面三维扫描标靶宜选择带基座的球形标靶,也可选择带基座的其它类型标靶、纸质标靶。带有基座的标靶需放置在稳定、不易碰触的区域。纸质标靶需粘贴到底面平坦,不影响采集表面数据的区域;b)标靶能够被扫描仪良好识别,每一测站能够通视的标靶数一般不少于4个,相邻测站的公共重合标靶不少于3个,且保证标靶3点不共线,4点不共面;c)特殊情况下,明显特征点可以作为标靶使用。5.2.2.7手持三维扫描优先选用带标记点的扫描方式。5.2.2.8扫描过程中应对影响后期拼接精度的标靶进行识别并精确扫描。5.2.2.9扫描过程中应及时检查扫描漏洞,并进行补充扫描。DB61/T1173—201855.2.3纹理图像采集5.2.3.1单张原始纹理图像应达到千万级的像素,纹理图像每平方厘米(cm2)的像素数应符合表2的要求。表2纹理图像像素数要求扫描对象Mcm像素数cm2M≤10≥1010<M≤50≥550<M≤100≥3100<M≤200≥2200<M≥1200<M≤500≥0.5500<M≥0.25.2.3.2图像拍摄宜先进行全景拍摄,再按区域正对拍摄,拍摄时角度应保持镜头正对目标面,取图像中心变形较小的区域合成纹理图像。5.2.3.3石窟寺内光线条件较差时,应借助外部光源进行补光;补光时应选择光线较为柔和、均匀的补光器材。5.2.3.4相邻两幅图像的重叠度应不低于30%。5.2.3.5采集图像时应绘制图像采集点分布示意图。5.2.3.6纹理颜色有特殊要求时需使用色卡配合拍摄。5.3数据处理5.3.1数据处理工作内容数据处理工作内容包括点云数据处理、图像数据处理、彩色点云制作。5.3.2点云数据处理5.3.2.1配准可选择标靶、特征点、点云数据软件自动匹配等方法,并符合下列要求:a)至少采用3个点建立转换矩阵进行点云数据配准;b)所有测站点云数据配准后的数据应全面、完整的覆盖目标表面;c)点云数据配准精度应符合表1的要求。5.3.2.2降噪和抽稀应符合下列要求:a)降噪不能影响拼接后的点云数据质量;b)降噪处理不能影响文物本体及重要部位数据采集的质量;c)点云数据中脱离扫描目标物的异常点、空气灰尘形成的噪点,可采用软件自带的滤波方式直接进行降噪处理;d)数据采集中标靶点或人员流动所产生的噪声点,无法直接通过软件过滤进行删除时,应采用人工删除方式处理;e
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