东北抗联不可移动革命文物三维信息采集技术规程

1东北抗联不可移动革命文物三维信息采集技术规程本文件规定了东北抗联不可移动革命文物三维信息采集的术语和定义、一般要求、前期准备、数据采集、数据处理、质量检查和成果归档。本文件适用于黑龙江省行政区域内东北抗联不可移动革命文物三维信息采集作业，适用对象包含重大历史事件和重要机构旧址、名人旧居、重要革命历史事件及革命人物活动纪念地、战斗遗址遗迹、烈士墓及纪念设施等重要史迹。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T12979GB/T18316近景摄影测量规范数字测绘成果质量检查与验收GB/T39610-2020倾斜数字航空摄影技术规程GB50026-2020工程测量标准CH/T1004测绘技术设计规定CH/Z3017-2015地面三维激光扫描作业技术规程CH/T8024-2011机载激光雷达数据获取技术规范WW/T0024文物保护工程文件归档整理规范WW/T0115-2023可移动文物三维数字化采集与加工3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1三维信息采集利用专业的测量设备及相应的处理技术对被测物体的空间坐标、几何形状、色彩纹理等信息进行数据获取。3.2点云以离散、不规则方式分布在三维空间中的点的集合。3.3点云密度单位面积上点的平均数量。3.4点间距2点云中相邻两点之间的空间距离。3.5特征点点云中用于标识文物形态特征的点；网络模型中用于标识文物形态特征的顶点；影像中用于标识文物纹理特征的像素点。[来源：WW/T0115-2023，3.8]3.6标靶用一定材质制作的具有规则几何形状的标志。用于在点云中能很好地被识别和测量，可用于点云数据质量检查及点云配准等工作。3.7站位使用地面三维激光扫描仪进行信息采集时的站点位置。3.8真数字正射影像以航空摄影测量数据为基础，通过数字微分纠正技术完成全要素正射投影处理，消除地形与地物投影偏差后生成的影像数据集。4一般要求4.1空间基准东北抗联不可移动革命文物三维信息采集的平面坐标系应采用2000国家大地坐标系，高程基准应采用1985国家高程基准。采用自定义坐标系，宜与2000国家大地坐标系建立联系。采用自定义坐标系高程基准，宜与1985国家高程基准建立联系。4.2时间系统东北抗联不可移动革命文物三维信息采集时间系统日期应采用公元纪年，时间应采用北京时间。4.3基本采集要求东北抗联不可移动革命文物三维信息采集全流程工作，应严格遵照《国有文物资源数据管理办法》相关规定执行，文物管理机构应委派专人对采集作业进行现场指导和监督，确保文物安全和数据安全。东北抗联不可移动革命文物三维信息采集作业，应先提出详尽三维信息采集方案，报相关文物行政部门批准后方可实施。数据采集应作业应采用对采集对象无损的技术方法，遵循“从整体到细部”、“成果可追溯、可评估”的原则，采集所得数据应统一命名存储，并及时检查文件的完整性、准确性。4.4工作流程东北抗联不可移动革命文物三维信息采集作业流程宜按下列工序进行：a)前期准备：资料收集、现场踏勘、方案设计、条件准备；b)数据采集：控制测量、三维数据采集、纹理图像采集；c)数据处理：点云处理、图像处理、三维模型构建、真数字正射影像制作、平面图制作、立面图制作、剖面图制作；d)质量检查和成果归档：质量检查、成果存储、成果归档。34.5数据格式东北抗联不可移动革命文物三维信息采集数据格式应符合表1要求。表1东北抗联不可移动革命文物三维信息采集数据格式5前期准备5.1资料收集资料收集主要包括下列内容：a)东北抗联不可移动革命文物地理位置、管理机构、周边环境、气象条件和交通状况等信息；b)东北抗联不可移动革命文物保护单位记录档案、学术专著等相关研究成果和历史文献；c)东北抗联不可移动革命文物载体地形测绘数据、遥感影像资料和自然环境相关资料等。5.2现场踏勘5.2.1对接东北抗联不可移动革命文物管理单位，确认现场作业准入条件和相关管理要求。5.2.2实地核查东北抗联不可移动革命文物分布、规模、形态，观测现场实时气象要素，结合现场实际环境，分析作业难点与安全风险。5.2.3确认收集资料与现场实际情况的一致性。5.2.4记录踏勘结果，形成踏勘意见。5.3方案设计编写东北抗联不可移动革命文物三维信息采集技术方案应符合CH/T1004的规定，方案设计文件宜包括下列内容：a)项目概述：说明项目背景、目标、工作内容、工作要求、完成期限等基本情况；b)文物情况：说明文物历史沿革及现状，分析其适用的技术方法；c)实施依据：说明项目已有的测绘资料情况、引用文件、作业依据；d)技术方法：说明项目主要技术指标、作业流程和方法步骤；e)资源配置：说明项目实施配置的仪器设备、人员、环境等情况；f)安全保障：说明对文物、人员、设备等采取的安全保障措施；g)实施计划：说明项目实施的组织机构、责任分工和进度安排；h)质量控制：说明项目实施的质量管理和控制措施；i)成果存储：说明项目成果归档要求。5.4条件准备5.4.1设备要求根据项目规模、工期、作业条件等，选择符合项目要求的设备。常用设备包括：三维信息采集设备、无人机、全球导航卫星系统（GNSS）接收机、全站仪、水准仪、数码相机、便携式计算机、存储设备和数据处理软件，必要时配备安全防护装备。针对东北抗联不可移动革命文物特殊项目需求、作业环境，选择设备及作业方法应满足精度和安全要求。东北抗联不可移动革命文物三维信息采集设备精度配置参见附录A。仪器设备作业前应提前检查各部件及附件外观良好且匹配齐全，各个部件连接紧密。校验设备计量精度、电池容量、存储空间、数据传输等符合作业需求。5.4.2人员要求项目实施作业人员主要包括：项目负责人、技术负责人、文物保护专业人员、数据采集人员、数据加工人员、质量控制人员等。作业人员应经过专门的技术培训，掌握专业设备或软件的操作方法，外业作业宜由3名～5名作业人员操作一台三维信息采集设备。5.4.3环境要求不可移动革命文物三维信息采集作业应在无降雨、无降雪、无扬沙、能见度良好的气象条件下开展；宜选取植被稀疏、无高大作物遮蔽的季节实施，避免植被遮挡遗址本体，保障数据采集完整度。野外遗址采集作业实施前，应清理遗址本体及周边区域的浮土、落叶等杂物；清理作业严格遵循“不改变文物原状，最小干预”原则，全过程应有文物保护专业人员现场监护。三维数据采集设备架站布设时，设备与采集目标间不得存在移动遮挡物，并预留充足安全操作间距。三维数据采集作业全过程，作业区域周边应暂停重型机械施工与车辆通行，防止震动干扰激光扫描成果精度。6数据采集6.1数据采集技术指标6.1.1按照项目对成果用途需求将东北抗联不可移动革命文物三维信息采集作业划分为特等、一等、二等、三等4个等级，各采集等级适用场景应满足下列规定：a)特等采集作业：适用于有超高精度要求的文物细部数字化存档、深度学术研究、原貌精准复原等三维信息采集工作；b)一等采集作业：适用于有高完整性、高精度要求的文物数字化存档、数字化保护等三维信息采集工作；c)二等采集作业：适用于有较高精度要求的文物结构特征研究、一般性存档保护等三维信息采集工作；d)三等采集作业：适用于总图测绘、文物普查、工程量估算、虚拟现实、宣传展示等基础性三维信息采集工作。6.1.2各采集等级对应采集对象和采集深度应满足下列规定：a)特等采集作业：采集对象为文物核心构件和细部，应反映构件残损、结构裂隙等细部节点的构造尺寸、色彩纹理及现存病害等信息；b)一等采集作业：采集对象为文物本体、典型构件和细部，应反映典型构件和细部的形态特征、构造尺寸、色彩纹理及现存病害等信息；二等采集作业：采5c)集对象为文物本体，应反映文物主体构筑的空间位置、形态特征、结构尺寸、色彩纹理等信d)三等采集作业：采集对象为文物本体和周边环境，应反映文物本体和周边环境的控制性尺寸、场地高程、地形起伏、边界范围等信息。6.1.3三维信息采集等级与技术指标应符合表2的要求。表2三维信息采集等级与技术指标6.1.4针对不同类型东北抗联不可移动革命文物，三维信息采集等级宜根据表3选择。表3三维信息采集建议等级1—2—3————4——5——6————7——6.1.5针对不同类型东北抗联不可移动革命文物，三维信息采集设备宜根据表4选择。表4三维信息采集建议设备12345676.2控制测量6.2.1控制网测设6东北抗联不可移动革命文物三维信息采集控制网的测设，应符合下列要求：a)根据东北抗联不可移动革命文物布局特点、周边地形、已知坐标点、采集精度等条件进行布b)根据测区范围的大小与复杂程度进行整体布设并分级控制；c)采用闭合控制网，进行平差处理，控制误差传递；d)控制点选在文物附近视野开阔区域，控制点之间相互通透，取得联系；e)应建立控制点与站位点、站位标靶点、特征点之间的联系；f)根据东北抗联不可移动革命文物分布情况进行加密布设。6.2.2平面控制网采用导线测量或GNSS测量的方法布设，应符合GB50026-2020的规定。6.2.3高程控制网采用水准测量的方法布设，应符合GB50026-2020的规定。6.3三维数据采集6.3.1手持三维扫描手持三维扫描设备采集特征点间距中误差、最大点间距、模型完整度，均应符合表2对应采集等级规定技术指标。手持三维扫描作业应参照WW/T0115-2023开展，且数据采集符合下列要求：a)每次采集作业前应进行仪器检查，校对仪器精度；b)手持三维扫描设备与文物被扫表面夹角以90°为宜，应不小于60°;c)采集过程中手持三维扫描仪与文物保持有效工作距离；d)随着文物表面的曲率增大应增加点云密度；e)分块扫描宜按照分块数最少、相邻块之间有效点云重叠度不小于30%的原则设计分块；f)根据项目名称、扫描日期、扫描对象、分块等信息对扫描数据进行命名与数据存储，数据格式符合表1要求。扫描作业结束后，应立即开展点云质量检查。点云数据应无分层、错位；点云分块重叠度应符合e)的要求；点云特征点间距中误差、最大点间距及模型完整度，均应符合表2对应采集等级规定技术指标。不合格数据应及时重扫或补扫，点云数据验证合格后方可离场。6.3.2地面三维激光扫描地面三维激光扫描设备采集特征点间距中误差、最大点间距、模型完整度，均应符合表2对应采集等级规定技术指标。地面三维激光扫描作业应参照CH/Z3017-2015开展，主要流程包括：站位布设、标靶布设、数据采集。地面三维激光扫描站位布设操作符合下列要求：a)布设完整覆盖目标区域的全部范围；b)架设位置地面稳定、远离危险、外界干扰较小；c)均匀布设，且设站数目尽量少；d)特殊位置可采用脚手架、升降机、摇臂等设施辅助站点布置，站点架设完成，待平台稳定后利用无线控制技术进行扫描操作。地面三维激光扫描标靶布设符合下列要求：a)地面三维激光扫描标靶宜选择带基座的球形标靶，标靶能够被扫描设备良好识别；b)每一测站通视标靶数不少于4个，相邻测站的公共重合标靶数不少于3个；c)标靶分布高低错落，保证标靶3点不共线，4点不共面；d)特殊情况下，明显特征点可作为标靶使用。地面三维激光扫描数据采集符合下列要求：a)每次采集作业前进行设备检查，校对设备精度；b)相邻两测站有效点云的重叠度不低于30%，困难区域有效点云的重叠度不低15%；c)根据项目名称、扫描日期、扫描对象、扫描站号等信息对扫描站点数据进行命名与数据存储，数据格式符合表1要求；d)绘制站位布设图，记录站位、标靶、控制点、特征点等点位信息。扫描作业结束后，应立即开展点云质量检查。点云数据应无分层、错位；两站重叠度应符合b）的要求；点云特征点间距中误差、最大点间距及模型完整度，均应符合表2对应采集等级规定技术指标。不合格数据应及时重扫或补扫，点云数据验证合格后方可离场。6.3.3移动三维激光扫描移动三维激光扫描设备采集特征点间距中误差、最大点间距、模型完整度，均应符合表2对应采集等级规定技术指标。移动三维激光扫描作业应参照CH/T8024-2011开展，主要流程包括：标靶布设、路径设计、数据采集。移动三维激光扫描标靶布设应符合的规定。移动三维激光扫描路径设计应符合下列要求：a)路径完整覆盖目标区域的全部范围；b)多条扫描路径数据重叠度不小于20%；c)采用闭合路径设计进行平差处理；d)采集目标的特征不明显时，引入控制坐标。移动三维激光扫描数据采集应符合下列要求：a)每次采集作业前进行设备检查，校对设备精度；b)获取有效点云的旁向重叠度不低于30%；c)将摄站点经纬度坐标经投影转换为平面坐标，将摄站点大地高转换为目标基准高程；d)根据项目名称、扫描日期、扫描对象、扫描路径等信息对扫描路径数据进行命名与数据存储，数据格式符合表1要求；e)绘制控制点布设图，记录扫描路径、标靶、控制点、特征点等点位信息。扫描作业结束后，应立即开展点云质量检查。点云数据应无分层、错位；点云旁向重叠度应符合b）的要求；点云特征点间距中误差、最大点间距及模型完整度，均应符合表2对应采集等级规定技术指标。不合格数据应及时重扫或补扫，点云数据验证合格后方可离场。6.3.4航空摄影测量航空摄影测量设备性能应满足GB/T39610-2020的规定。航空摄影测量作业应参照GB/T39610-2020开展，主要流程包括：控制点布设、航线设计、数据采集。航空摄影测量三维信息采集控制点布设应符合下列要求：a)控制点均匀布设在航带间重叠位置，地形复杂区域控制点加密；8b)控制点选择易识别、易定位、易量测的地物点；c)在深山密林等困难拍摄地区的，构架航空摄影测量控制航线，提高加密平差精度。航空摄影测量三维信息采集航线设计应符合下列要求：a)根据测图要求选择摄影比例尺和航高，划分航摄区域；b)根据航摄分区设计航线，包括4条倾斜摄影航线与1条垂直摄影航线。航空摄影测量三维信息采集应符合下列要求：a)每次采集作业前进行设备检查，校对设备精度；b)航向重叠度不小于75%，旁向重叠度不小于60%；c)将像控点经纬度坐标投影转换为平面坐标，将坐标以空间直角坐标系的形式存储；d)将摄站点经纬度坐标经投影转换为平面坐标，将摄站点大地高转换为目标基准高程；e)依据航空三角测量成果创建三维点云；f)根据项目名称、拍摄日期、拍摄对象、航线等信息对拍摄影像数据进行命名与数据存储，数据格式符合表1要求；g)绘制控制点布设图，记录航线、控制点、特征点等点位信息。拍摄作业结束后，应立即开展数据质量检查。航摄影像应无漏洞、漏片；航摄影像应无云影、大面积反光、污点等缺陷；影像重叠度应符合b）的要求；点云数据应无分层、错位；点云特征点间距中误差、最大点间距及模型完整度，均应符合表2对应采集等级规定技术指标。不合格数据应及时重拍或补拍，影像数据验证合格后方可离场。6.4纹理图像采集6.4.1纹理图像采集设备性能应符合下列要求：a)成像传感器尺寸不小于24mm×24mm;b)成像RGB单通道色彩深度值不低于12bit;c)色彩色域覆盖AdobeRGB及以上标准；d)单张图像有效像素不小于3400万；e)支持RAW原始图像格式存储。6.4.2纹理图像采集作业应参照GB/T12979开展，且拍摄符合下列要求：a)每次拍摄作业前进行仪器检查，校对仪器精度；b)图像拍摄宜先进行全景拍摄，拍摄时镜头正对目标面；c)无法拍摄全景时，先拍摄部分全景，再按区域正对拍摄，拼接成纹理图像；d)拼接图像航向重叠度不小于80%，旁向重叠度不小于60%；e)绘制图像采集点分布示意图；f)选择光照均匀时间进行拍摄，拍摄光线条件较差时，借助外部光源进行补光，按纹理特点布设光源，通过调整光源类型、位置、角度、亮度等，减少图像中阴影、反光、光晕的出现；g)根据项目名称、拍摄日期、拍摄对象、分块等信息对拍摄数据进行命名与数据存储，数据格式符合表1要求。6.4.3拍摄作业结束后，应立即开展数据质量检查。纹理图像应画面清晰，无曝光不当、虚焦、构图不当等问题；纹理图像应无反光、污点等缺陷；不合格数据应及时重拍或补拍，影像数据验证合格后方可离场。7数据处理7.1数据处理内容9数据处理工作内容包括点云数据处理、图像数据处理、三维模型构建、真数字正射影像制作、平面图制作、立面图制作、剖面图制作。7.2点云数据处理7.2.1点云数据处理流程包括数据配准、降噪抽稀。7.2.2点云数据配准应符合下列要求：a)至少采用3个特征点建立转换矩阵进行点云数据配准；b)所有测站点云数据配准后的数据应全面、完整的覆盖目标表面。7.2.3点云数据降噪抽稀符合下列要求：a)降噪抽稀处理不影响特征点的提取与识别；b)降噪抽稀处理不影响拼接后的点云数据质量，处理后点云技术指标符合表2对应等级要求；c)删除游离的噪声点；d)采用滤波方式过滤表面噪声点；e)根据实际情况，可多次进行降噪抽稀。7.2.4根据项目名称、处理日期、文物名称对处理后点云进行命名与存储，数据格式应符合表1要求。7.3图像数据处理.2a)b)7.3.3图像数据处理流程包括色彩调整、变形纠正、图像配准、格式转换。图像数据处理过程应符合下列要求：修正曝光、阴影及拼接图像间的色差，各拼接图像应色彩一致；校正视角偏差、镜头畸变造成的图像变形，消除几何误差；采用基于特征点匹配的图像拼接方式，拼接处无明显缝隙、错位。根据项目名称、处理日期、文物名称对处理后图像进行命名与存储，数据格式应符合表1要求。7.4三维模型构建7.4.1三维模型构建流程包括：三角网格模型构建、模型纹理映射。7.4.2三角网格模型构建应参照CH/Z3017-2015开展，三角网格模型构建过程应符合下列要求：a)删除文物主体无关的辅助设施部分点云后，再进行三角网格模型构建；b)采用点云三角化的方法建立三角网格模型；c)采用孔填充、边修补、简化和细化、光滑处理等手段优化三角网格模型。7.4.3模型纹理映射采用模型与图像同名点对方式实施，模型纹理映射过程应符合下列要求：a)选择位置明确、特征突出、分布均匀同名的点进行特征匹配；b)同名点不少于4个；c)同名点位置错落，应不在同一直线上或不在同一近平面内；d)纹理映射后，纹理图像与三角网格模型无偏差。7.4.4根据项目名称、建模日期、文物名称对处理后的三维模型进行命名与存储，数据格式应符合表7.5真数字正射影像制作7.5.1真数字正射影像制作可利用纹理映射的三维模型制作，真数字正射影像制作过程应符合下列要a)真数字正射影像完整覆盖目标区域的全部范围；b)根据成果要求选择常用的比例尺，包括1:5、1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等；c)图像无明显配准痕迹，纹理清晰、色调均匀，反差适中；d)真数字正射影像按不同比例输出时，相邻两张图像不少于50%的重叠区域；e)真数字正射影像输出成果分辨率不小于300dpi。7.5.2根据项目名称、制作日期、文物名称、成果类型对生成真数字正射影像进行命名与存储，数据格式应符合表1要求。7.6平面图、立面图、剖面图制作7.6.1平面图、立面图、剖面图可利用点云、三维模型、真数字正射影像制作，平面图、立面图、剖面图制作过程应符合下列要求：a)根据成果要求选择常用的比例尺，包括1:5、1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等；b)采用的真数字正射影像比例尺不小于成果比例尺；c)剖面图直采用点云切片方式绘制，使切片点云投影到平面，基于投影点云描绘；d)比例尺、图表符号、注记、图线、图例、注释、图样画法等要素齐全。7.6.2根据项目名称、制作日期、文物名称、成果类型对生成平面图、立面图、剖面图进行命名与存储，数据格式应符合表1要求。8质量检查和成果归档8.1质量检查8.1.1一般规定数字化成果质量检查应符合GB/T18316的规定，实行二级检查一级验收制度，各级检查独立开展、不得替代。以单个文物或单份数字化成果作为单位成果；同一项目内、采用相同技术要求的全部单位成果汇总为批成果。8.1.2质量检查流程成果质量检查应符合下列要求：a)过程检查：作业部门对全部单位成果全数详查，记录问题并复查至无误；b)最终检查：质量管理部门对全部单位成果全数详查，野外项按规定抽样，逐单位成果评定质量等级，出具检查报告；c)验收：委托方按批量确定样本量，采用分层随机抽样抽取样本；样本内详查、样本外概查重要项，评定单位成果质量。8.1.3质量检查内容点云数据质量检验应包含下列内容：a)点云的完整性、真实性；b)点云密度质量；c)点云噪声；d)点云精度；e)点云的数据格式、命名方式。三维模型质量检验应包含下列内容：a)三维模型与原始点云的位置一致性；b)三维模型表面完整性、细节取舍的合理性；c)模型的点线面拓扑关系，避免破面、漏面、重叠面，以及游离点、边、面等；d)模型贴图纹理的精细度、真实性、颜色模式及规格；e)模型的数据格式、命名方式。真数字正射影像质量检验应包含下列内容：a)真数字正射影像与原始点云或三维模型的一致性；b)真数字正射影像的图像分辨率；c)图像色调和反差、清晰度和纹理表现、拼接和接边质量、外观质量