田野考古之遗址重建
——TX8、TRW
项目背景
在某田野考古项目中，需要对一处新开掘的汉代石砖房进行测量绘图以及数据存档。传统的发掘图绘制需要通过人工测量距离和角度，将遗址绘制在米格纸上，工序繁琐，要求绘图人员有深厚的绘图工艺和历史文化底蕴。且绘制出的纸质发掘图容易损毁丢失，不便于长期保存。
对考古发掘而言，重要遗址的三维模型越来越被重视，并被视为基础资料，通过模型做出的平面图和剖面图也更为准确详细。考古队员期望通过新的测量手段，高效地做出遗址的网格模型，进而制作出遗址的地形图（等高线图）与平面图（能够体现出每一块石头）。
解决方案
外业流程
本项目数据采集使用了Trimble TX8架站式三维激光扫描仪。扫描时采用了布设靶球的工作流程，先将标靶球随机分布在周围，再开始扫描，后期利用靶球进行测站拼接。
为了避免视线遮挡扫描到每个细节，从多个角度架设了6站。图中的黄色三角形是架站位置，绿色线条是扫描仪对标靶球的观测线。对于本次项目这样的小范围场景，TX8独有的闪电技术，能够在1-2分钟内完成一个测站的扫描，12分钟内结束了外业测量。
相关设备
Trimble TX8/TX6 高速激光三维扫描仪
| 速度快: | 普通外业数据采集3分钟便可完成一站数据采集。 |
| 精度高: | 120米范围内，可达1mm精度。 |
| 距离远: | 对于宽广的区域，TX8扫描范围可达340米扫描测程。 |
| 自动化: | 可以实现软件自动配准处理。 |
| 高兼容: | 所应用的不但可以识别多种数据格式，同时还可导出Dwg、Dxf等数据格式，能够在CAD或其他软件中加载并处理。 |
| 无标靶作业: | 本方案打破了传统的扫描仪作业过程使用标靶的局限，使作业更简单。 |
内业处理流程
1.测站拼接
点云测站拼接使用的是天宝RealWorks点云处理平台（以下简称TRW）。软件可以自动提取扫描到的靶球，并依据靶球自动拼接测站。扫描仪获取的点非常多，TRW可以按照设定的分辨率来提取点云，有效减少了数据量，提高了处理效率。10分钟内，就呈现出拼接好的点云数据。
2.点云编辑
TRW能对点云进行自动分类，配合便捷的分割工具，5分钟内呈现出兴趣区域的纯净点云。
3.建立网络模型
使用TRW的三角网创建和编辑功能，可以生成精细的现场三维数字化模型：
4.创建地形图
使用TRW可以自动生成遗址地形的等高线：
还能生成基于中心线的纵、横断面，并标示二维坐标：
生成的图形可以直接导入Autodesk CAD:
软件简介
Trimble Realworks是专为当今各种扫描应用来设计的、功能强大的办公软件，可从各种三维激光扫描仪导入丰富的数据并将其转换为引人注目的三维成果。
- 配准、可视化、浏览、管理扫描仪点云数据
- 管理、处理和分析大数据集
- 无标靶自动配准，生成报告
- 集成来自Trimble GNSS、全站仪和3D数据
- 导出CAD设计包
- 发布项目数据包供单独浏览、测量、注解
- 5个版本适应不同应用场景
优势总结
传统田野发掘绘图，需要通过人工测量，绘制出遗址的遗址图、探方图、发掘区图，为了更加直观的记录和呈现遗址，还需要考虑透视投影和正投影的变化，对绘图人的考古专业素养要求非常高，必须懂得遗址的历史背景和文化背景。有时会出现以下问题：
- 绘图人对遗址理解认识不足，从而产生漏画和错画；
- 绘图人没有实测或实际观察形状，质检人员因为不了解现场也无法检核；
- 绘图员没有掌握正确的投影原理，表达方式不恰当；
- 现场测量和换算的错误；
- 工作上的疏忽，遗址解剖后，没有把解剖部分补画上。
而实景复制技术就能避免这些问题。通过三维激光扫描将整个发掘现场都“搬”到电脑中去，不漏过任何细节；考古专家在千里之外也能对现场情况做出评判和指导；也便于遗址资料的归档保存和直观呈现；对考古教育与宣传也有着很深远的帮助。田野发掘绘图，也会因实景复制技术的帮助而变得简单高效，让考古家快速得到现场三维模型、地形图以及平面图，还能避免人为错误的发生。