基于剖面的田野考古探方三维建模方法研究

论文摘要

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。为了推动3D GIS在田野考古遗址恢复应用的深度和广度,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：（1）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。（2）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。（3）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。最后,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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 GIS在田野考古应用中的研究现状
• 1.2.2 三维建模技术研究现状
• 1.2.3 当前研究中存在的问题
• 1.3 研究内容与论文组织
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 研究方法与技术路线
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 技术路线
• 1.5 论文组织
• 第2章 田野考古探方三维空间数据模型与数据结构
• 2.1 田野考古数据分析
• 2.1.1 田野考古数据采集流程
• 2.1.2 田野考古发掘对象
• 2.1.3 田野考古发掘图类型
• 2.1.4 田野考古数据特点
• 2.2 考古探方三维空间数据模型
• 2.2.1 实体模型的选取
• 2.2.2 三维空间概念数据模型
• 2.2.3 三维空间逻辑数据模型
• 2.3 考古探方三维空间数据模型的数据结构
• 2.4 本章小结
• 第3章 田野考古探方三维建模基础算法
• 3.1 多边形拓扑信息生成算法
• 3.1.1 基本概念
• 3.1.2 算法描述
• 3.2 任意简单多边形三角化算法
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 算法描述
• 3.3 三维空间实体布尔运算方法
• 3.3.1 三维空间布尔运算基本原理
• 3.3.2 三维空间实体布尔运算过程框架
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于剖面的考古地层三维建模方法
• 4.1 考古地层建模过程
• 4.2 考古探方剖面数据预处理
• 4.2.1 建模数据描述
• 4.2.2 数据预处理
• 4.3 考古探方边界面建模
• 4.3.1 单个壁剖面的拓扑信息生成
• 4.3.2 考古地层多边形的三角剖分
• 4.3.3 维坐标转换为三维坐标
• 4.4 考古地层界面建模
• 4.4.1 考古地层界线追踪
• 4.4.2 考古地层界面的三角剖分
• 4.5 考古地层缝合成体
• 4.6 本章小结
• 第5章 遗迹三维建模及遗迹与考古地层整合
• 5.1 遗迹及其特征
• 5.2 遗迹建模
• 5.2.1 不贴壁遗迹的三维建模
• 5.2.2 贴壁遗迹的三维建模
• 5.3 遗迹与考古地层的整合
• 5.4 本章小结
• 第6章 田野考古探方三维建模原型系统
• 6.1 原型系统设计
• 6.2 原型系统开发
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 研究成果总结
• 7.2 主要创新点
• 7.3 问题与研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间参加科研工作和发表学术论文情况
• 参加的科研项目
• 发表的学术论文
• 致谢