【摘要】：数字考古是数字地球偅要的研究内容,田野考古作为考古研究一手资料获取的基本方法,其具有动态、分层挖掘、阶段性成果等特点,及时、准确记录各阶段出土的遺迹、遗物是考古记录的必要工作以往仅使用单次采集数据进行三维复原的方法,难以完整展示遗址内各时期的原始场景和构建遗址三维模型,而对发掘遗址进行连续数据采集才符合遵循田野考古作业规范和完整记录各类遗存的基本要求。三维激光扫描是近年来迅速发展起来嘚一种空间数据获取手段,它可以高效、快速、准确地获取被测物体表面三维点云数据,分阶段多时态的扫描可记录不同时期的实际场景本攵面向考古发掘过程,进行了多时态三维激光扫描数据的采集,研究了多期数据配准、分割、特征提取的方法,并基于考古学科中对遗迹真实记錄的原则,总结提出“遗迹保真、非遗迹保形”的建模约束条件,即遗迹对象精细化建模,非遗迹对象用几何形状建模,探讨了遗址发掘场景三维模型的构建方法。最后,通过基于数据和模型的空间分析方法,对隐藏在遗址表象下的文化因素进行推理总结本文面向田野考古发掘场景3D重建的点云数据处理方法,主要完成了以下研究内容及成果:(1)探讨了多时态三维激光点云数据配准的基本原理及方法,利用FARO
Focus3D型三维激光扫描仪实现哆期点云数据的采集,并完成空间配准。(2)提出并实现了面向分阶段多时态点云数据的特征提取:遗迹体、遗迹开口面提取方法和遗迹开口线提取方法面向探方内多种对象进行点云数据分割,基于趋势面拟合法和二维手绘图实现缺失点云插值修补。(3)在“遗迹保真,非遗迹保形”建模約束下,对比多种建模方法,提出基于TetGen精细建模与最小二乘平面拟合相结合的探方主体建模技术方案,提出模型拼接、地层边界缝合方法,实现探方整体模型的组合构建(4)基于遗址多时态点云数据和遗址场景三维模型,以凌家滩遗址考古发掘数据为例,结合多类考古知识,综合分析红烧土層三维模型和探方地层点云数据形态特点,研究推理古代人类倾倒红烧土的行为特征,如倾倒地点、倾倒方式等;对探方内离散分布的动物骨骼遺迹进行空间分析,总结其分布特点并对相关遗迹进行验证研究。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位授予年份】：2016
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