石窟寺文物三维激光扫描数字化采集规程

石窟寺文物三维激光扫描数字化采 集规程 前言 本规程起草规则依据 GB/T1.1-2009。 本规程由山西省文物局提出并归口。 本规程由云冈石窟研究院负责编写，参编单位有浙江大学、武汉大学、北京建筑大学、 山西云冈数字科技有限公司、大同市勘察测绘院。 本规程的主要起草人：张焯、卢继文、宁波、刁常宇、黄先锋、何勇、欧阳盼、卿照、 吴邵明、谷立鹏、周宇超、崔晓霞。 1 1范围 本标准规定了石窟寺文物三维数字化工作中的基本术语。 本标准适用于石窟寺内部文物数字化工作中的技术设计与施工方案。 2规范性引用文件 下列文件对于本应用是必不可少的。 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（包括所有的修改版）适用于本文件。 中华人民共和国文物保护法（2017） ； 田野考古工作规程修订版(2009)； GB/T 18314-2009 全球定位系统（GPS）测量规范； GB/T 12898-2009 国家三、四等水准测量规范； GB/T 15314-1994 精密工程测量规范； GB/T 14950-2009 摄影测量与遥感术语； GB/T 50103-2010 总图制图标准(附条文说明)； GB/T 17941-2008 数字测绘成果质量要求； GB/T 18316-2008 数字测绘成果质量检查与验收； GB/T 24356-2009 测绘成果质量检查与验收； GB/T 18894-2016 电子文件归档与管理规范； CH/T 9016-2012三维地理信息模型生产规范； CH/T 1004测绘技术设计规定； JJG 100全站型电子速测仪检定规程； CJJ/T 73卫星定位城市测量技术规范； JJG 2101数字水准仪检定规程； 3术语和定义 2 下列术语和定义适用于本文件。 3.1石窟寺 石窟寺是开凿于山崖上的佛教洞窟，俗称千佛洞，是佛教文化东传的历史产物，集中代表了佛教的建 筑艺术、雕塑艺术和壁画艺术的辉煌成就。 3.2三维激光扫描 三维激光扫描又被称为实景复制技术，是测绘领域继 GPS 技术之后的一次技术革命。它突破了传统的 单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数 据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。 3.3数字化采集 运用三维技术设备对文物本体进行数据获取的过程。 3.4点云 以离散方式分布在三维空间中的点的集合。 3.5点云密度 单位体积上点的平均数量。 3.6点间距 3 点云中相邻两点之间的距离。 3.7点云配准 把不同局部坐标系点云数据通过同名几何条件约束， 变换到统一 坐标系下，构成完整点云数据的过程。 3.8纹理模型 带有纹理信息的三维实体表面模型。 3.9数字正射影像 digital orthophoto map 利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片、遥感影像 （单色/彩色） ，经逐个象元进行投影差改正，再按影像镶嵌，根据图 幅范围剪裁生成的影像数据。 这个是属于后处理过程中的成果， 作 为采集规程是否需要包含？另外，概念里指明了正射影像的制作方 式，实际上应该不止一种方式，建议去除。 4基本要求 4.1平面基准 平面基准宜采用 2000 国家坐标系，采用地方坐标系时应与国家 坐标系联测。 4 4.2高程基准 高程基准宜采用 1985 国家高程基准, 采用地方高程基准时应与 国家坐标系联测。 4.3时间基准 地面三维激光扫描作业及产品涉及的日期宜采用公元纪年， 时间 应采用北京时间。 4.4精度指标 空间点位相对精度（mm）以中误差衡量，取两倍中误差为限差。 。 空间点位相对精度是指点云中两点之间的距离与实际量测距离的较 差。 。这个精度指标个人建议不宜用绝对指标来限定，对应不用测量 等级石窟文物，可设定具体精度等级。参照一般测量误差定义： “” 4.5数据格式要求 各种成果输出的格式应遵循表 1 的规定： 表1 成果数据格式 数据类型 点云 控制点，标靶点 纹理模型 数据格式 .txt,.xyz,.pts,.ptx，.obj等 .txt,.xyz,.pts,.ptx，.obj等 .3ds、.obj、.igs等 5 数字正射影像 视频数据 .tiff、.jpg、.tga、.png等 .wma、.avi、.mp4、.mpeg等 5前期准备 5.1技术设计 技术设计应根据采集要求， 结合已有资料、实地察勘情况及相关的技术规范， 编制技术 设计书。技术设计书的编写体例应符合现行行业标准CH/T 1004 的规定。 技术设计书的主要内容应包括：工作范围、工作内容、仪器配置、工作流程、成果技术 指标和规格。 5.2仪器检 5.2.1总体要求 应按技术设计书中的仪器配置要求， 准备相应符合要求的仪器设备及附属设备， 并保证 在检校合格有效期内。应对所选用软件是否满足预期用途的能力进行确认。 5.2.2三维激光扫描仪的精度指标 根据技术设计书的精度选择适宜的地面三维激光扫描设备， 可选择单一类型扫描仪， 也 可多种型号扫描仪配合使用，地面站式三维激光扫描仪观测精度指标应满足下列要求： a)测距精度 md ≤3 mm； b)测角精度 mβ≤6 ″。 5.2.3数码相机检查 能够正常拍摄图像，内存卡容量应充足；外置同轴相机需进行参数校正。 6 5.2.4全站仪检验 全站仪设备按照现行 JJG 100 规定的要求进行作业前的检验。 5.2.5 GNSS 接收设备检验 GNSS 接收设备应按现行行业标准CJJ/T 73 的规定要求进行作业前的检验。 5.2.6水准仪的检验 水准仪设备应按现行测绘地理信息计量检定规程JJG 2101 的规定要求进行作业前的检 验。 6控制测量 6.1控制网布设 6.1.1不单独布设控制网的要求 局部、小区域或单体扫描目标物，符合下列条件时可不单独布设控制网,固定扫描目标 物宜与已有空间参考系建立联系。 a)区域面积小于 0.01 平方千米，扫描站可以通过标靶进行闭合时； b)线状区域、长度在 300m 以下时； c)扫描站数不超过 10 站时。 6.1.2控制网布设要求 a)控制网应根据已知控制点的情况、测区内地形地貌情况、区域内扫描目标物的分 布情况和不同目标物扫描的不同精度要求，设计控制网的网形和线路走向； 7 b)控制网应全面控制扫描的区域，在分区进行扫描作业时，应对各区的点云数据的 配准起到联系和控制误差传递的作用； c)两个控制点间扫描站数应不超过10 站； d)控制网宜沿主要道路布设，宜设计为附和线路或构成网状； e)控制点位选定应方便标靶点的测量。 6.2控制网观测 a) 控制测量方法。一级导线、二级GNSS 静态、四等水准； b) 导线测量、GNSS 测量和水准测量作业应符合现行行业标准CJJ/T 8 中的规定。 7三维扫描 7.1作业流程 数据采集作业流程包括：扫描站布设、标靶布设、设站扫描、纹理图像数据获取、外业 数据检查、数据导出。 7.2扫描站测设 7.2.1扫描站布设 扫描站的布设应遵循以下原则： a)扫描站应该设置在视野开阔、 地面稳定的安全区域； b)设计扫描站的扫描范围应 覆盖整个扫描目标物，均匀布设，尽量减少设站