3D工作坊系列－考古遺址地貌記錄的3D技術應用

文．圖／葉長庚

前言

　　考古遺址的調查與發掘需要對地貌相當程度的記錄工作，考古學者透過空間資訊分析得以進行研究，以進一步瞭解過去人群的行為模式。

　　一般而言，在考古遺址上有關空間資訊的記錄，由大至小尺度可分為遺址與周邊地理環境的資訊、遺址區域地貌與探坑分布資訊、探坑出土與地層資訊等。傳統在考古報告上大多以二維平面圖的方式呈現，而在3D科技發展的今日，利用相關技術進行三維空間記錄已是許多考古學者嘗試的方向。

　　本文將以國立臺灣史前文化博物館近年來所執行應用3D技術之考古工作成果，分享其作業方式、成果以及與傳統作業之差異性。

遺址周邊地貌環境資料擷取

　　考古工作進行時，掌握考古遺址周邊地理環境的資訊通常是瞭解遺址的第一步，傳統上大多使用官方出版的五千分之一空拍地形圖，近年來由於網路地圖資料的興起且更新速度較快，故亦作為初步取得遺址地理環境資料的手段之一。

卑南遺址以UAV空拍後所產出之正射影像。	卑南遺址地貌之3D模型。

　　近年來UAV技術的普及與發展，藉之取得更即時的空拍資料更為方便。史前館曾針對卑南遺址與豐濱宮下遺址進UAV空拍作業，過程中針對遺址周邊區域取得大量重疊率高的空拍影像，再藉由套裝軟體產生3D模型及正射影像，藉此可獲得調查當下的地貌資料與大比例尺之空拍圖，並且透過控制點取得更精確的空間尺度。當然利用拍照建模所完成之地貌模3D模型亦能提供地貌高度、剖面等相關空間三維資訊，然其為地上物頂部資訊，並不適合直接作為地表高程使用，但仍有一定之參考價值。

遺址地表與大型遺構的三維資料擷取

豐濱．宮下遺址以基站式掃描儀所擷取之地貌資料。

　　平板測繪與經緯儀常應用於考古遺址現場進行地表特徵物、探坑位置、出土結構等之二維記錄所用，相關工作大多需耗費大量工時，且可能無法完善記錄所有物件或細節。

　　基站式3D掃描儀即為一可便利記錄遺址地表三維資訊之設備，藉由合適的操作方式，可以在較短的時間內進行大面積三維空間資訊的記錄。史前館曾利用此設備進行金崙遺址出土史前結構以及豐濱宮下遺址地表情形的三維記錄，皆取得不錯的成果。

　　另外，針對範圍較小的大型遺構，例如岩棺、石板棺或重要現象等，亦可採用拍照建模的方式進行三維資料擷取，進一步完成3D模型。

金崙遺址出土史前結構之三維記錄成果。	新社岩棺以拍照建模所完成之3D模型。

考古發掘探坑3D影像記錄

　　考古發掘過程中，探坑記錄是保存過去人類活動遺留的重要作業，除了透過考古工作者專業的文字描述進行記錄外，輔以相機拍攝及平面圖或立面圖的測繪皆是常使用的方法。然而，常可看到考古人員為了拍攝角度較垂直的坑底照而危險站在鋁梯的最頂端，但仍無法避免照片變形的可能性；亦常見繪圖人員辛苦彎腰於現場長時間進行測繪作業。

　　筆者在進行豐濱．宮下遺址發掘作業時，同時使用了拍照建模與基站式掃描儀進行考古發掘探坑的影像記錄。拍照建模可以在短時間內取得考古探坑大量不同角度的照片，再藉由軟體換算成3D模型。相較之下，基站式掃描需要較長的時間進行資料擷取，但精度相對高上許多，且不需經過事後的運算即可初步掌握資料擷取情形。但是二者皆存在光學原理上的限制，如果雷射光打不到或無法有效反射，就截取不到資料。

考古探坑以拍照建模所完成3D模型之正射影像。	考古探坑各發掘層位進行3D掃描後套疊之成果。

應用發展

　　除了UAV、基站式掃描儀、拍照建模等3D技術外，仍有如手持式或固定式掃描儀、全景攝影等技術與設備可被應用，可確定的是考古遺址調查與研究相關作業將愈來愈依靠3D科技進行輔助。

　　應用3D科技進行考古遺址地貌記錄，除了可提高效率、精確度外，亦能突破傳統作業方式的侷限性，對於不可逆的考古發掘作業，能提供更多資訊保存的可能性，或許不久將成為研究分析的一大利器。3D模型的應用，更能在後續保存維護作業、教育推廣業務甚至多媒體影音或文創產出等方面，為民眾帶來感官的新體驗，也將提升考古學的公眾化。

參考文獻

葉長庚
2017 《地貌擷取科技於考古田野作業之應用：以花蓮縣豐濱．宮下遺址為例》。花蓮：花蓮縣文化局。

（本文作者為史前館研究典藏組助理研究員，為3D研究團隊成員）

▲TOP