【摘要】：山西現(xiàn)有古代彩塑近一萬三千尊，大部分為佛教、道教塑像。其中晚唐、五代到明清遺存為全國之最，大多造型生動，藝術(shù)精美，在我國彩塑藝術(shù)史上占有舉足輕重的地位。

為了更好的保護(hù)這些珍貴的歷史遺產(chǎn)。當(dāng)今文物保護(hù)工作必須順應(yīng)時代發(fā)展，科學(xué)合理的使用三維掃描成像技術(shù)為山西古代彩塑保護(hù)服務(wù)。文章以山西他太符觀館藏彩塑與福勝寺彌陀殿明代彩塑為例，細(xì)述山西彩塑保護(hù)修復(fù)中的三維掃描技術(shù)應(yīng)用，并進(jìn)一步論證三維掃描技術(shù)在古代彩塑保護(hù)修復(fù)應(yīng)用的不足及展望。

【關(guān)鍵詞】：古代彩塑保護(hù)；三維激光掃描；虛擬修復(fù)

1.三維激光掃描技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用

三維激光掃描技術(shù)（3D Laser Scanning Technology）是在地面利用激光掃描裝置自動、系統(tǒng)、快速獲取對象表面三維坐標(biāo)的測量技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的皮尺加水準(zhǔn)、實測法、近景攝影測量法等文化遺產(chǎn)測繪方式，有如下優(yōu)勢：非接觸式、無損；數(shù)據(jù)全面、生動；精度高；速度快；直觀性及現(xiàn)勢性強[1]。

三維激光掃描技術(shù)是實現(xiàn)古代塑像三維信息留取的重要手段，對于實現(xiàn)文物修復(fù)、病害信息調(diào)查等工作開展具有重要意義：

（1）實現(xiàn)現(xiàn)狀的真實、完整記錄。

（2）輔助進(jìn)行保存狀況的全面調(diào)查與評估。

通過三維掃描獲取的高精度點云數(shù)據(jù)，可以建立不規(guī)則曲面格網(wǎng)（TIN）或進(jìn)一步生成規(guī)則格網(wǎng)（Grid）立體模型，最終可生成具有實際尺寸和空間坐標(biāo)的數(shù)字正射影像圖，可在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對其進(jìn)行病害調(diào)查、數(shù)據(jù)分析等定量調(diào)查與全面評估。

（3）為將來可能進(jìn)行的修復(fù)工作提供依據(jù)

通過三維激光掃描獲取的高精度點云數(shù)據(jù)，可利用三維軟件進(jìn)行掃描數(shù)據(jù)后處理工作，根據(jù)項目實際內(nèi)容制作相應(yīng)的正射影像圖、線劃圖、等值線等相關(guān)圖件，為文物保護(hù)修復(fù)工作提供可靠的數(shù)據(jù)[2]。

2.實例闡述三維激光掃描在彩塑文物保護(hù)中的應(yīng)用

2.1三維激光掃描相關(guān)設(shè)備

采用ROMER絕對臂三維激光掃描儀進(jìn)行高精度掃描，掃描間距0.1mm，設(shè)備參數(shù)：重量：4.68Kg，尺寸：115 x 100 x 80 mm ，空間分辨率：0.0137mm，精度：0.024mm， 2 sigma，景深：110mm，工作距離：100mm，工作范圍空間直徑：2400mm， 工作環(huán)境溫度：0 °C至50 °C，儲存溫度：-30? -70? C， 環(huán)境濕度：95%（非冷凝），輸出格式：.dae、.obj、.ma、.ply、.stl、.txt、.wrl、.x3d、.x3dz、.zpr。

2.2 三維激光掃描技術(shù)建模及應(yīng)用實例

以掃描后的點云為基礎(chǔ)，制作高清數(shù)字三維模型，點云經(jīng)過細(xì)節(jié)處理，能夠真實的反應(yīng)泥塑胎體的造型風(fēng)格與線條刻畫細(xì)節(jié)，可以準(zhǔn)確分析泥塑的制作工藝及藝術(shù)風(fēng)格。

數(shù)字模型生成的真實尺寸數(shù)字正射影像圖，可以快速采集彩塑文物的幾何量化信息，包括長、寬、高、表面積、體積等。這就避免了在文物本體進(jìn)行的測量工作，減少接觸文物，保證文物安全。

利用三維激光掃描得到高清數(shù)字三維模型之后，可以在三維模型上繪制制病害圖，繪制結(jié)果更加精準(zhǔn)，可以精準(zhǔn)的算出病害面積及病害面積與彩塑總表面積的比值[3]。

2.3 三維激光掃描技術(shù)虛擬修復(fù)應(yīng)用實例

明代太符觀館藏殘損星宿像頭部和軀干部是斷裂為兩部分，本次修復(fù)擬對以上兩部分進(jìn)行拼對修復(fù)，但是由于歷史檔案資料的缺乏，我們對斷裂成因，斷裂前的狀態(tài)都不清楚，是否能夠按照原狀進(jìn)行拼對是修復(fù)中的最大問題[4]。

我們首先對兩個斷面進(jìn)行三維掃描，并建立模型。之后選擇以彩塑木質(zhì)主骨架斷面為拼接基點，將兩個斷面模型進(jìn)行模擬拼對。其次我們將拼接好的模型建立模擬接觸關(guān)系圖（圖1），可見中央的木質(zhì)骨架部分連接關(guān)系完整，從而證明以木質(zhì)骨架為連接點是正確的。根據(jù)連接關(guān)系圖對數(shù)字模型進(jìn)行模擬拼對，得到的最理想的拼對效果（圖2）。

3.三維激光掃描在文物保護(hù)修復(fù)應(yīng)用中的問題與展望

就目前而言，三維激光掃描技術(shù)在建筑領(lǐng)域已相對比較成熟，但在文物保護(hù)領(lǐng)域還比較少，僅在大型石窟及古建筑保護(hù)領(lǐng)域有所涉及。相對傳統(tǒng)的保護(hù)手段，三維激光掃描儀設(shè)備比較昂貴，不可能在文保設(shè)計單位配置，需要使用時，只能雇傭?qū)I(yè)公司，且費用較高，就目前的文物保護(hù)經(jīng)費來看，普及難度大。

在利用三維激光掃描進(jìn)行文物虛擬修復(fù)的時候，操作人員除了具備掌握三維掃描相關(guān)技術(shù)，還需要掌握與文物保護(hù)修復(fù)相關(guān)的技術(shù)，這就要求了虛擬修復(fù)人員較高的綜合素質(zhì)，但就目前而言，這樣的人員培養(yǎng)還難以大面積展開。

三維激光掃描在文物修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用尚處起步階段，相關(guān)的應(yīng)用大多借鑒或使用建筑領(lǐng)域軟件完成。軟件的相關(guān)數(shù)據(jù)庫的缺失直接導(dǎo)致軟件在運行中出現(xiàn)偏差，影響使用效果。

地面三維激光掃描技術(shù)及其在國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 馬曉泉. 科技信息. 2012（29）

三維激光掃描技術(shù)在巖土文物保護(hù)中的應(yīng)用[J]. 吳育華，王金華，侯妙樂，張玉敏. 文物保護(hù)與考古科學(xué). 2011（04）

敦煌壁畫虛擬復(fù)原及演變模擬模型研究[J]. 華忠，魯東明，潘云鶴. 中國圖象圖形學(xué)報. 2002（02）

安岳石窟經(jīng)目塔5.12汶川大地震后搶救性修繕——兼論三維激光掃描、計算機模擬技術(shù)在文物保護(hù)中的運用[J]. 張榮，李貞娥，徐世超. 文物保護(hù)與考古科學(xué). 2010（02）