数字近景摄影测量技术在文物保护以及工业摄影测量中的应用学院：测绘工程班级：姓名：学号：日期：年4月30日摘要对珍贵文物进行数字化处理，建成基于网络的数字化博物馆系统，可以较好地解决丰富的展品与有限的展览空间、时间的矛盾，进一步开拓博物馆藏品保护、研究和展示的新领域，还可以实现博物馆管理观念和管理手段的现代化。
更重要的是精确的文物数字模型记录了文物原始的真实三维信息和纹理信息，为文物修缮和恢复提供了重要的数据和模型支持。
ABSTR AC TValuable cultural relics are digitized , built ne t work base d digital museum system , what can better solve the problem what is the space and time about the exhibits , and further explore the museum protection, research and di splay a new field , also can realize the museum manage ment ideas and modern management tools . More import ant is the precise relics digital model recorded relics pri mitive true 3D information and texture information , for the resto ration of cultural relics and recovery and provide important data model support .目录1.1 背景和意义 (4)1.2 国内外研究现状 (5)2 摄影测量基本原理及一些方法 (7)3 近景摄影测量在考古中的运用 (7)4 案例分析 (8)5近景摄影测量在工业中的运用 (11)6 案列分析 (11)参考文献 (18)1. 1 研究背景和意义陕西是中华远古文明的重要发祥地，早在一百万年以前，就有人类在此繁衍生息。
先后有十三个王朝建都陕西，可谓是物华天宝。
丰富的文化遗存，深厚的文化积淀，形成了陕西独特的历史文化风貌，也给陕西留下了宝贵的物质遗产——古建筑和古文物。
从远古时期的西安半坡遗址和姜寨遗址，到闻名世界的被称之为“中国雕塑艺术史上奇峰”的秦始皇兵马俑，大雁塔、小雁塔，以及各种各样的珍贵稀有文物，可谓数不胜数。
但陕西作为一个文物大省，如何更好的保护和展示这些古文物古建筑就成为一个至关重要的问题。
从1964年至198 4 年，数字近景摄影测量早期阶段，这个时期主要是一些理论的研究，包括误差理论图像处理算法、 C C D 器件的研究及应用、模板匹配算法与多张像片的同时处理技术等，奠定了数字近景摄影测量的理论基础。
从 1 98 4 至 1 98 8 年，初进入数字阶段的逐步发展期，以早期阶段的各种理论为支撑，许多研究者和公司都开始研发数字摄影测量系统，在系统设计、开发、标定等方面都取得了一定成果，为后续的研发奠定了基础[。
从1988 年至1992 年，数字近景摄影测量步入了全面发展时期，越来越多的研究者和大型企业投入到数字近景摄影测量的研究中,成功开发了各种数字近景摄影测量系统,使得近景摄影测量应用领域得到前所未有地拓展，在工业测量、生物立体测量、流量测量、汽车碰撞实验测量和空间探测等领域得到成功的应用。
从1992 年至1996 年，数字近景摄影测量的研究和开发处于更加稳步的发展，许多研究机构研制出了新型的高精度数字摄影测量产品,如美国GS I 公司在1994年对模拟测量系统进行改造后推出了数字测量系统V- S T A R S ，加拿大的EOS公司的P hotoModeler系统、AI C O N 3 D 公司DP A - P ro 系统，挪威的Me t r o no r 公司的Me t r o no r 系统等。
从1996年至今，数字近景摄影测量的研究及应用已步入成熟期。
它已能满足医学领域对图像实时性、几何高精度方面的要求，可用于外科、人体测量学、人类行为动作的监控测量等。
并且研究的重点从几何量测精度转为了实时性、全自动化和测量结果的深加工如三维建模与虚拟现实等方面，尤其是激光扫描技术的发展,使得多传感器数据采集及数据融合等问题倍受关注，从而也使数字近景摄影与计算机视觉的关系越发密切。
由于数字近景摄影测量技术的诸多优点，相信在不久后，数字近景摄影测量技术在文物测绘、考古等领域中的应用将越来越广泛，为考古与遗址测绘、古迹保护与古代建筑的变形测量、文物修复和克隆、现场保护性数字影像记录、负载分析与安全监测提供测量数据，并将为艺术地展现其精美传神的雕刻艺术和扩大文物成果的人文研究及旅游价值提供极佳的手段。
随着数字近景摄影测量在文物、考古、建筑中的广泛应用，将为文物考古和建筑测绘事业带来开拓性的进展。
1. 2 国内外研究现状文物三维建模主要包括中小型的单件文物建模和古建筑、遗址等大型古文物的建模工作。
近几年，由于古文物保护意识的不断加强以及数字化手段的不断进步，国内外许多科研机构都对文物三维建模进行了应用研究。
在国外，美国的斯坦福大学利用激光测距仪对米开郎基罗雕像进行了数字化，使艺术雕像得到了更好的展示与保护；为收集文物、艺术画廊的原始数据，加拿大开发了N RC ' s 3D Im a g i n g 系统；在国内，浙江大学与敦煌研究院合作对敦煌洞窟壁画进行了数字化，并且敦煌研究院承担的“濒危珍贵文物信息的计算机存储与再现系统”列入了国家科委重大课题；为了保护首都博物馆的部分珍贵文物，东北林业大学与北京朝日公司合作对文物进行了数字化工作。
最近几十年，文物数字化工作更是数不胜数，摄影测量的原理及一些方法。
2.1基本原理数字化摄影测量的主要任务是由二维数字化影像恢复空间点的三维坐标.物方点经过像机镜头摄影成像在像平面上(图1),理想的投影成像模型是光学中的小孔成像模型,其本质就是射影几何中的中心透视投影过程.在二维测量中,一般常用单站摄影测量,由于测量点共面,取Z=0则共线方程(1)可表示为:为计算方便,常将ai,bi,ci看成相互独立的参数,则式(1)可表示为各l系数的解算至少选择4个分布适当的控制点,可以列出多8个的方程,式(3)所示,可以采用最小二乘法解得各l系数的值.写成矩阵形式为物方坐标的解算在求解各个像片的l系数后,对每个物方点,列出2个的解算物方空间坐标(X,Y)方程如式(5)所示矩阵形式为1近景摄影测量在考古中的应用随着社会文物保护意识的提高和计算机技术的日发展,随着测量仪器的不断改进和提高,随着数字化技术和MIS技术的发展,又为近景摄影测量技术和方法在文物考古、文物保护等方面的应用带来了新的机遇,也为其技术手段和表示方法上增添了新的内容。
现在近景摄影测量及其成果的处理和表示方法在文物保护方面的主要过程和应用领域包括：1）摄影测量和控制测量这方面基本上还是沿用过去相同的作业仪器和作业方法,获取被摄物体的立体影像资料,虽然目前民用型数字相机发展极快,但要利用数字相机的影像资料进行制图处理尚待时日,一则是因为目前商用型数字相机的分辨率远远落后于光学影像的分辨率;二是因为数字相机的成像原理以及物点像点间关系完全不同于传统光学相机,对影像资料的处理手段暂无法采用原来的那一套,要建立起全新的一套处理方法和处理设备还有待时日。
2）影像处理及影像资料的建档在我国这一点是薄弱环节,或者讲是根本没有被重视的环节,对测绘人员来讲,影像资料仅是一种信息载体,是一个中间生产工序环节,而对文物考古部门来讲,也没有认为这类影像资料是文物档案资料中的重要一员。
影像资料虽然可以有许多的来源,有些甚至是高品质、高艺术水准和高艺术再现的影像资料,但为测绘目的而拍摄的像片因其所具有的时效性、可量测性、不可重复和不可替代性,使其在文物档案中有极其重要的地位,而且绘图和制图仅是一种信息的分类、综合、获取和处理手段,随着时间的推移、社会的发展、文物保护和考古研究的需要,旧的信息分类和信息表示方法也会有所变化,或者还需要获取其它的分类信息,如果仍保留原有的近景影像资料则会使后续的工作得以顺利展开。
希望这一点能够引起文物保护部门和从事文物摄影测绘工作部门的重视。
2案列分析安丙家族墓的近景摄影测绘我们知道文物测绘主要包括两个方面或称两个阶段的工作:外业摄影及控制测量和内业制图处理,良好的外业摄影和控制测量工作是内业制图能否圆满完成的基础和前提,而内业制图方式和图件内容的表达方法又决定了外业工作的技术设计和组织实施。
其中外业摄影采用德国产Zeiss UMK10 1318摄影经纬仪,摄影前针对所摄对像和墓室基本情况进行摄影站点的布置设计,基本要求是涵盖全部制图范围,又要构成有效的立体像对,同时要使立体构像便于观测。
现场拍摄最关键的工作是要施光适当,因为安丙家族墓墓室内都是高不过5厘米的浅浮雕和平面凹刻设计的造型图案,而且绝大部份的雕刻图案。
都无棱无角平滑过度的,这个时候就要求施光一定要合适,仔细选择施光位置和光照方向;且应当人为地制造和增强一些局部阴影,并保证在拍摄过程中尽量稳定,相位差的存在是微起伏立体感获得的原因,这样才能保证内业制图中能将浅浮雕的细微部分艺术地表现出来。
A 外业控制控制测量是对按一定构形布设在被摄面上的像片控制点(人工标志点)进行前方交会测量以获得其三维坐标,由于各壁面相对独立,控制测量基线的布设采取了灵活多变的方式,另外对一些比较繁复的装饰花纹图案、墓室顶部的图案、横梁侧面和底部的浅浮雕图案、墓室多层后龛中的浅浮雕图案以及M3、M4、M5中的全部浅浮雕图案,因考虑到了其特殊性(浅雕平面图案),有计划在内业制图时采用一些特殊的手段,对这部分内容进行外业控制时也采取了特殊的方法,如采用相对控制法,即将标志点布置成四边形,钢尺丈量相互间的六条边,通过数学解算求取其相对坐标;为了对M3和M4的弧形墓壁进行摄影制图,有意识地选择5～6个平面拟合替代曲面,控制点就选择在平面间结合处,并且有意识地加了一些距离控制和垂线方向控制条件,这样既保证了外业控制的准确又使得内业制图时更加方便和有效。
B 内业制图内业制图是文物测绘中最关键最重要的组成部分,如果说外业摄影和控制测量主要还是沿袭传统测绘作业方法和组织管理,那么内业制图的方法和图种则全面综合考虑了文物档案的特殊要求、艺术表现的合理性和真实性原则以及史料研究和文保设计的要求。
对安丙家族墓的文物测绘考虑到绝大部分都是浅浮雕(高出基面不足5cm),图案细腻,细部丰富,如若测绘微距等值线图也将很难反映出微起伏的变化,图件将毫无艺术性可言,也难以准确表现出雕刻图案的形态和神态,最终采用的是立面图形式。