【原创】刘建国：桃李不言，下自成蹊——金鼎奖背的后故事（二）

　　编者按：为促进中国考古学的发展，奖励在中国考古学研究中具有重要学术价值和影响的研究成果，首届中国考古学大会（2016.郑州）评选出11项研究成果奖（金鼎奖）。诚然，在大众眼里考古学家的工作略微神秘，他们知识渊博，在田野的泥土和一砖一瓦中寻找远古真相，其实真正走近他们，你却会发现他们又是那么普通。为了发掘众多考古学者背后触动心灵的故事，中国社会科学院考古研究所科研处和中国考古网联合策划“金鼎奖背后的故事”专题报道，细致解读这些研究成果。
 
　　中国考古网：刘老师您好！首先恭喜您在《考古》杂志上发表的《考古遗址的超低空拍摄与数据处理》一文获得了首届中国考古学大会研究成果奖（金鼎奖），您能否简略介绍一下这项技术？ 

　　刘建国：谢谢中国考古网的支持！首先感谢中国考古学会对这项工作的大力支持！这次获奖一定会加速推进多视角影像三维重建技术在全国考古工作中的深入、广泛运用。同时感谢在各考古工地与我一起摸索相关技术的诸多同仁，感谢每次无人机失联、坠落后，不辞辛苦、漫山遍野去找寻的各位同仁！当然啦，找寻失联的无人机也给大家留下了美好而难忘的记忆。

　　近年来很多考古单位都购买了不同型号的无人机，但是大家基本上都是使用无人机来拍摄几幅考古遗址或发掘区的超低空影像，用于介绍遗址或发掘区的大致情况，未能发挥无人机应有的作用。文中的方法是使用大家都已经拥有的无人机、全站仪和计算机等设备，根据摄影测量学的要求，首先布设少量的地面控制点，精确测量其三维坐标，再对考古遗址或发掘区拍摄一系列的超低空影像；然后运用多视角影像三维重建软件进行处理，制作拍摄区域的三维模型，根据三维模型又能够导出正射影像图、数字高程模型、立面影像图、剖面影像图、等值线图等数字成果，并解算三维建模与正射影像图的精度以满足考古工作要求。然后可以根据各种影像图绘制线划图，极大地提高了绘图的精度和速度，直接改变了田野考古工作中信息获取方式。

　　中国考古网：这算得上是一次“技术革命”吗？您在推广这项技术的过程中有什么收获？

　　刘建国：的确，很多考古界同仁都认为这是田野考古工作中空间信息获取方面的一次技术革命。田野考古工作中快速、精确获取现场空间信息非常重要，特别是考古发掘过程是一个不可逆的破坏过程，如何把发掘过程中每一个重要地层、现象都全面记录下来是每一个考古人员的基本愿望。三维激光扫描技术能够全面记录考古现场的三维空间信息，但是由于设备昂贵、操作复杂等原因，一直没有在考古工作中得到普及。多视角影像三维重建技术所需要的设备价格低廉，操作简单，可以快速对考古遗址、发掘区、出土文物等进行三维重建，导出的各种影像图完全符合遗址测绘与器物绘图的需要。

　　技术推广过程中深深感受到各地同仁对这项技术的期待，大家都拿出极大的热情来学习和掌握，希望能够更快地在工作中使用新的技术。同时在与各地同仁的交流中，我也接触到考古现场的各种特殊情况，收获了很多非常好的意见和建议，为这项技术的不断发展和完善奠定了良好的基础。

　　中国考古网：您认为对于大部分文科背景的考古工作者来说，掌握这一技术有什么困难？

　　刘建国：如果让文科出身的考古人员去摸索这样的技术的确具有很大难度，但是在技术、方法成型之后使用起来就应该不会有什么困难。具体到多视角影像三维重建技术方面，首先是应该有一台性能比较好的计算机，具有足够的内存，使用固态硬盘，维持计算机处在良好的工作状态。根据基本要求设置相机参数，拍摄合适角度的数字影像。使用初期应该以少量影像为主，数据处理中各选项不要使用太高的设置，计算机性能不是很高的时候不要处理太多数目的影像。
　　
　　从目前的实际情况来看，文科出身的考古研究人员、技师等人员只要对多视角影像三维重建技术有一定的兴趣，经过简单的培训和练习，就能够很好地在工作中掌握并使用这一技术，关键一点就是要多多动手练习。

　　中国考古网：三维重建技术可以说最大限度地保留了遗址的空间信息，相比于其他方法它的优势在哪里？具体到田野发掘工作时能带来哪些便利？

　　刘建国：十余年来，考古现场的三维重建都是通过三维激光扫描技术来完成。但由于三维激光扫描仪价格昂贵，操作复杂，后期数据处理技术难度大、周期长，一些考古研究单位即使购买了全套设备，也没有能够很好地运用起来。三维激光扫描技术虽然能够在现场获取大量的三维点云数据，但是在三维重建的时候往往需要对密集的点云进行抽稀，只生成5、6万个三角面的数字模型。最终的纹理映射需要另行拍摄数字影像，在Adobe Photoshop等软件中进行大致的扭曲、变形，然后根据模型与影像上对应的同名点位置进行匹配，使最终的模型纹理显得很不自然。而多视角影像三维重建技术设备简单，价格低廉，操作难度小，建模周期短，点位精度高。田野考古人员能够在2天时间内掌握全部技术要领，独自开展三维重建工作。同时在无人机摄影等技术的支持下，可以轻松对考古遗址、发掘现场、出土文物等快速进行高精度的三维重建，导出平面、立面、侧面、剖面等的正射影像图、数字高程模型等数据成果，改变了传统的考古测绘、现场绘图、文物绘图等技术，极大提高了成图的精度和效率。

　　中国考古网：您今后还有哪方面的研究打算？

　　刘建国：随着多视角影像三维重建技术的推广与运用，相关工作将会交给各考古工作现场的同仁去完成，我可能只是参与一些复杂现场的多视角影像拍摄等工作。同时，我将继续关注空间信息获取与分析方面新的技术和设备，将成熟的技术与设备适时引入考古工作之中，使我国数字考古技术紧跟时代步伐，发挥应有的作用。我的研究工作将会继续运用遥感与地理信息系统技术，探索古代人地关系特征、分析和探究史前水利工程及其相关问题。

　　采访：张宸；策划：乔玉；审核：刘国祥