秘鲁昌昌古城新发现近乎完整墓葬平台出土38具遗骸:高精度摄影测量与三维激光扫描在考古现场原位记录中的分工
秘鲁文化部当地时间8日宣布,在位于特鲁希略的世界文化遗产昌昌古城,发现一处保存近乎完整的墓葬平台,出土了38具个体遗骸及大量高等级随葬品。
这处平台由一个中央墓室和两个侧墓室组成。出土的东西包括金属耳饰、项链、头饰、木盒,还有大量用海贝和石英制成的装饰品。考古人员判断,墓主很可能属于奇穆社会的高等级阶层。
报道里有一句话值得单独拎出来:考古人员正利用高精度摄影测量技术对墓葬进行三维数字化记录,后续将对遗骸和文物进行提取和保护。
顺序很关键。先记录,后提取。
挖开就不可逆
考古现场有个特点,跟其他测量场景都不一样:发掘这个动作本身就是在销毁原始信息。遗骸的位置、姿态、彼此的叠压关系,器物放在哪一侧、朝哪个方向,人骨和填土的接触面,一旦动了就永远回不去。
38具个体挤在一个平台里,谁是主墓主、谁是陪葬、摆放顺序暗示了什么,全靠这些空间关系来解读。照片能记一部分,但照片是二维的,一旦现场光线变了或者角度没拍到,事后就补不回来。
所以现在的规范做法是发掘到关键层面就停下来,先把这一层完整扫一遍、拍一遍,确认数据齐了再往下清。多花半天,换一份能永久复核的记录。
摄影测量在这类现场够用,也有边界
新闻里点名用的是高精度摄影测量。这个选择对不对,要看场景。
摄影测量的强项是纹理和色彩。随葬品的表面痕迹、海贝的光泽、石英饰品的加工痕、人骨表面的病理改变,这些靠影像能看得清清楚楚,模型贴上去就是真实颜色。设备也轻,一台相机加一个环形灯就能在墓室边上作业,对现场的扰动小。
它的短板是怕光和怕遮挡。墓室内部光线不足,得补光;补光不匀,模型上就有色差。深坑、壁龛、器物底下这些地方拍不到,模型上就是空洞。摄影测量的尺度还依赖控制点,控制点布得不好,整体模型会变形,量出来的尺寸不可信。
激光扫描补的正是这些短板。它自己发光,不依赖环境照度,暗处照样出点。尺度是直接的,不靠后方交会推算,量出来的距离就是真距离。墓室开口小、内部深这种形态,扫描仪探头伸进去能一次拿到完整内壁。
| 记录内容 | 更合适的手段 | 原因 |
|---|---|---|
| 器物表面纹理与色彩 | 高精度摄影测量 | 真实色彩,分辨率高 |
| 墓室几何尺寸 | 三维激光扫描 | 不依赖光照,尺度直接 |
| 人骨原位姿态 | 扫描 + 摄影测量融合 | 形态与纹理都要 |
| 深坑与壁龛内部 | 三维激光扫描 | 摄影测量存在遮挡盲区 |
| 遗址整体分布 | 无人机激光雷达 | 大范围,穿透植被 |
| 发掘过程逐层记录 | 摄影测量为主 | 速度快,配合发掘节奏 |
实际项目里我们一般两套一起上。扫描出几何骨架,摄影测量贴纹理,配准到同一个坐标系。做出来形准,颜色也真。
38具遗骸的空间关系要一次记全
多人合葬的记录难点在于密度。38具个体在一个平台上,间距可能就几十厘米,个体之间还有叠压。
处理思路是分层编号加单体分割。先在点云上把每个个体的轮廓单独切出来,编号,记录它的中心坐标、长轴方向、埋藏深度、与邻近个体的相对位置。这些量出来的数据能直接进表格,研究者在电脑前就能排年代序列、看摆放规律。
人骨本身是低反射率的目标,扫描时回波强度弱,点云会有稀疏和噪声。我们一般用较短的测程、多角度补扫来加密,必要时降低扫描分辨率换取更多有效点。这一条跟扫金属正好相反,金属要防高反,骨骼要保证回波。
土坯遗址本身就很脆
昌昌古城是奇穆文明的都城,建筑材料以土坯为主。土坯这个东西,最大的问题是怕水、怕风蚀、怕盐析。
墓葬平台埋在地下的时候环境相对稳定,一旦揭露暴露在空气中,温湿度变化、风沙、游客呼出的水汽都会加速风化。所以这类遗址发掘完之后往往要回填保护,实体很快就不给人看了。
数字化记录在这里的价值就凸显出来:实体要封,数据可以永久开放。研究者看模型,游客看复原展示,遗址本体少受干扰。
顺带说一句,扫的时候要把平台周边的地层剖面一起扫了。土坯建筑的建造次序、改建痕迹、废弃过程,都写在剖面里。只扫墓室不扫剖面,等于只记了结果没记过程。
数据要撑到发掘结束之后
现场记录做完,数据要能支撑后续几年的研究。这里有几个具体要求。
坐标系要落到遗址的永久基准上,不能只用一个临时的相对坐标。不然明年扩方发掘,新数据和老数据拼不到一起。
原始数据要留档。处理过的模型好看,但原始点云和原始影像才是证据。研究者有疑问的时候,要能回到原始点云上重新量。
元数据要写清楚。用的什么设备、什么分辨率、控制点了几个、配准残差多少,这些不写,几年后没人知道这份数据的精度边界在哪,敢不敢用就成了问题。
云绘科技在深圳做激光三维扫描服务,精度做到2毫米以内,累计完成500多平方公里采集,服务过80多家机构。考古现场原位记录、遗址数字化建档、文物高精度建模这些项目我们做得比较多。技术流程见技术方案,历史项目见案例页。