基于剖面的田野考古探方三维建模方法研究

摘要

在田野考古领域,考古发掘现场是考古资料获取的主要场所,而探方是考古发掘现场的发掘单元,探方的三维重建对历史回溯、古环境恢复等考古研究具有重要意义。传统的田野考古发掘手段获得的地下考古资料大都是分散的二维图形,不利于遗址、文物时空关系研究和完整的三维复原与展示。随着与3D GIS技术的不断发展成熟,以及在考古工作中应用领域的拓展和应用水平的提高,3D GIS为考古发掘中遗址、文物提供数字化的存储、展示与开发利用,为田野考古遗址重建和三维可视化分析提供了更有效的手段。
　　 本文展开了基于垂直剖面数据与水平剖面数据分别建立探方遗址中考古地层及遗迹的三维实体模型研究,并给出了考古地层与遗迹整合为一个完整探方模型的方案,具体进行的研究内容和取得的研究成果如下：⑴对田野考古数据进行分析,包括田野考古数据采集流程、田野考古发掘对象和田野考古发掘图类型,总结了田野考古数据的特点,并在此基础上建立了田野考古探方三维空间数据模型,设计数据结构合理表达该空间数据模型。⑵基于探方四壁二维剖面数据,提出并实现了基于剖面的考古地层三维建模方法,该方法具体包括四个步骤:考古探方数据预处理、考古探方边界面建模、考古探方地层界面建模、考古地层界面与考古探方边界面缝合成体。⑶利用有限的遗迹平面图和剖面图,提出基于轮廓线的遗迹三维建模方法,重建遗迹三维形态并利用相关信息确定遗迹在考古地层中的空间位置,继而使用三维空间实体布尔运算完成考古地层与遗迹整合。⑷基于本文提出的算法,以湖南澧县八十垱数据东区T1-T21田野考古发掘数据为研究对象,实现了面向田野考古探方三维建模原型系统,验证了本文相关研究成果的有效性与实用性。