CN105678701A - 一种基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一项基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法。其步骤如下：(1)利用三维激光扫描仪分阶段获取考古遗址发掘探方不同时期的全息数据；(2)获取考古遗址发掘探方不同时期地层、遗迹、遗物的多视角影像数据；(3)在数据校正与匹配的基础上分别利用三维扫描数据和多视角影像数据进行三维建模；(4)分时期将基于三维扫描数据与多视角影像数据建立的三维模型进行多源数据融合，实现考古遗址发掘探方序列三维可视化。本发明不仅为考古发掘及其后续研究提供了可供转化和对比的精确的空间属性，同时也为考古遗址发掘过程提供可科学、精准的记录方式和直观的展示效果。

Description

一种基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法

技术领域

本发明属科技考古技术领域，具体为一种利用多视角影像与扫描技术对考古发掘探方进行序列三维可视化的新方法。

背景技术

考古探方是考古发掘的基本单位。长期以来，考古发掘(尤其是中国的考古发掘)依据特定范围(10米×10米、5米×5米等)的探方进行，并以探方为单位记录考古地层和出土遗迹遗物的空间位置，并依据探方对发掘现场进行展示，记录与展示的方式以探方平面图和剖面图结合照片为主。其中，探方平、剖面图主要通过皮尺测量进行制作，尽管具备一定的空间属性，但精度普遍不高。而照片的拍摄一般没有考虑对象的空间特征，普遍不具备空间属性。同时，探方平、剖面图结合照片的记录和展示形式不够直观，不仅不利于不同探方之间的相互对比，也为后续研究提供了诸多不便。尽管近年来，全站仪、差分GPS等精密测量设备相继被引入考古探方的记录工作，从而有效的解决了空间属性的精度问题。然而，利用全站仪、差分GPS进行的探方记录和展示工作仍然不能解决地层和遗迹遗物展示的不直观问题，探方间的相互对比及后期研究的不便利仍然存在。

三维激光扫描是近年来发展起来的三维精细化测量技术，其通过激光测距仪发射和接收激光信号，根据光速和激光来回时间差进行距离测量，通过设备中心点坐标、每个测点的斜距、水平垂直角方向角三个要素求得每个扫描点的空间坐标。三维激光扫描具有远距离非接触测量、数据密度大、速度快、自发激光、精度高并且可与常规测量设备联合使用等优势，被广泛应用于社会发展的各个领域。三维激光扫描技术通常获取的是对象的点云数据，尽管其能够获取对象的精确三维空间信息，并以点云模型的形式进行三维展示，但这一方式不够直观，不能反映出对象的表面特征和纹理特征，因此通常需要同其它成像技术相结合。多视角重建是一种先进的成像技术，它是指利用相机对一个场景从多个视角获取和采集的多幅影像，并从二维图像序列中估计出相应三维结构的过程。三维扫描与多视角重建技术的结合，不仅能够获取对象精准的三维空间信息，构建三维模型，并能够直观的反映出对象的基本表面特征和纹理特征，为对象展示提供更为直观的效果。

三维可视化技术的快速发展为解决考古探方数据记录不精确、展示不直观等问题带来契机，并被迅速应用于考古与文化遗产研究领域。陆珏等(2014)利用三维激光扫描技术对土遗址测绘和逆向重建中的应用及成果进行了分析和研究，并在上海广富林遗址F12房址进行了具体实践。张蕾、刘建国(2009)利用数字摄影测量技术全面纪录考古发掘现场出现的文物和文化层的三维空间信息，以此满足考古研究与文化遗产保护中空间信息快速提取与三维展示的要求。林冰仙等(2014)以考古发掘过程中普遍采用的手绘图件为数据源，利用探方分布图及探方图建立考古文化层三维模型，利用遗迹图建立考古遗迹三维模型，并以三维实体布尔运算方法，将两者无缝整合，构建完整的田野考古遗址三维模型，并在湖南澧县八十垱遗址东区进行实践。阚瑷珂(2006)基于“科学计算可视化”理论，使用IDL语言编程实现了考古地层的三维可视化模型，并在.NET平台下建立了完整的三维可视化系统，并对成都金沙遗址进行了三维可视化实践。陈珵等(2012)采用全站仪测绘数据,并借助矢量三维建模软件Rhinoceros对古遗址地层堆积和遗迹单位进行三维可视化，并在四川郫县波罗村遗址进行了实践。胡瑜(2011)基于考古探方垂直剖面数据与水平剖面数据分别建立考古地层及遗迹的三维实体模型，提出了考古地层与遗迹整合为一个完整探方模型的方案，并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。南京信息工程大学(2011)对表示聚落遗址地形海拔数据和遗迹信息的图片，通过图像处理方法和数字高程模型获取聚落遗址地形数据，建立逼真的聚落遗址虚拟场景，实现了聚落遗址三维场景中的人机交互功能。

上述研究大致可以分为三类，一是基于考古发掘数据进行三维可视化，以南京信息工程大学(2011)、胡瑜(2011)、陈珵(2012)、阚瑷珂(2006)、林冰仙(2014)等为代表。这类研究的主要目标是对发掘过程与结果数据进行三维展示，但由于基础数据为考古发掘数据，因而即能解决考古发掘数据精度较低的问题，同时也未考虑基于三维可视化成果生成探方剖面图、平面图的考古需求，并不能促进考古发掘过程与结果数据的科学化、数字化、标准化与便捷化。第二种是利用数字摄影测量技术进行考古遗址的三维可视化，以张蕾、刘建国(2009)的相关研究为代表。这类研究的基础空间数据更为精确，同时也能够满足平面图、剖面图等考古发掘数据快速生成的需求。但与数字摄影测量技术相比，三维扫描技术更加方便快捷，其数据获取与处理过程也相对更加便易。第三类是利用三维激光扫描技术对考古遗址进行测绘和逆向重建，以陆珏(2014)的研究为代表。这类研究的优点在于考古遗址的三维可视化过程更加精确便捷，同时也能够满足考古学后续研究的需求。但是，这类研究对考古发掘的实际过程考虑不周，没有依据考古发掘的基本单位——探方进行数据获取与处理，因而其具体实用性有所降低。而且，考古数据具有四维特征，其不仅具有三维空间属性，同时具有时间属性，并通过地层的叠压打破关系进行显示。利用三维激光扫描技术对考古遗址进行测绘和逆向重建的方法对此考虑不足，并未提出能够满足考古学数据四维需求的数据全息采集、处理与可视化的具体方法。

本发明利用三维激光扫描与多视角影像重建技术，以考古发掘探方为基本单位，对考古地层与出土遗迹遗物按照时间关系进行三维数据的全息采集与可视化，并依据探方序列使其具备包含时间属性的四维特征。同时，所有数据严格依据测绘标准进行，保证其具有精确的空间属性与空间关系，以此满足探方剖面图、平面图、遗迹分布图等后续考古学成果精准快速生成的需求。

发明内容

本发明旨在解决考古发掘探方地层及出土遗迹遗物空间数据获取繁琐，精度较差、展示形式单一且不够直观等问题。其以考古发掘探方为基本单位，在充分考虑考古发掘过程与后续成果相关需求的前提下，利用三维激光扫描与多视角影像重建技术，对考古地层与出土遗迹遗物按照时间关系进行空间属性精确的三维数据全息采集与可视化，并按照探方序列的方式使其具备包含时间属性的四维特征。成果不仅能够满足探方剖面图、平面图、遗迹分布图等后续考古学成果精准快速生成的需要，而且便于不同探方以及同一探方不同时期地层与遗迹遗物的相互对比研究与直观展示，为考古探方序列的三维可视化提供一套科学合理、快速便捷的方法体系。

本发明提出了一种基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法：具体步骤如下：

(1)利用三维激光扫描仪分阶段获取考古遗址发掘探方不同时期的全息数据；

(2)获取考古遗址发掘探方不同时期地层、遗迹、遗物的多视角影像数据；

(3)在数据校正与匹配的基础上分别利用三维扫描数据和多视角影像数据进行三维建模；

(4)分时期将基于三维扫描数据与多视角影像数据建立的三维模型进行多源数据融合，实现考古遗址发掘探方序列三维可视化。

(1)数据采集

为统一坐标系统与测量精度控制，首先需要对考古发掘探方区域进行图根控制点布设与测量。图根控制点的布设要求两两通视，分布均匀，一般不少于三个，能够对整个考古发掘区域进行控制。如果发掘范围内存在已有测绘或其它工程部门设置的标准控制点，可直接使用。如果发掘范围内没有标准控制点，需要利用附近的控制点对考古发掘探方区域的图根控制点进行测量和解算，求得每个图根点的平面坐标和高程。

图根控制点布设与测量完成后，即开始对考古发掘探方进行三维扫描。首先，确定扫描的测站数、测站位置及间距，以及控制标靶(用来匹配每站扫描点云)的个数和位置并布设控制标靶。然后，在测站位置架设三维激光扫描仪脚架，对中调平脚架，架设扫描仪，调整扫描仪面对方向和倾角，连接扫描仪与电脑的数据传输连线，连接扫描仪、电脑的电源连线，电脑开机、扫描仪开机自检。在电脑上打开扫描控制软件，并保证与扫描仪数据传输正常，设置扫描参数(扫描范围、扫描分辨率，是否采集影像等)，扫描仪即可自动进行扫描。同时筛选控制标靶，进行控制标靶精扫，并集成数码相机对扫描对象进行影像采集。最后，测量每一测站的控制点标靶的坐标信息。

最后，进行多视角影像采集。首先需要对考古发掘探方区域进行详细的踏勘，了解拍摄场景的大小、分布，选择合适的拍摄设备，确定拍摄方式。然后，确定拍摄路线和拍摄间隔，要求拍摄能够完全覆盖到需要拍摄的考古发掘探方全景及平剖面和遗迹遗物，同时又尽量缩减影像采集工作量。最后，进行影像采集。影像采集需要避免在同一位置进行多张拍摄，应沿拍摄物体四周均匀拍摄。拍摄过程要注意控制影像重叠，尽量避免拍摄物体只有单调的纹理特征。

为保障考古发掘过程数据采集的完整性，需对探方分布、地层信息、遗迹遗物分布等要素进行全息数据采集。同时应紧密结合发掘进度，分批次对不同时期、不同层位的数据进行多次采集，以此保证考古发掘探方序列的构建。

(2)基于三维扫描技术的点云模型构建

首先进行坐标匹配，即将激光点云与测站坐标系转换到项目的大地坐标系或者平面坐标系。本方法主要利用扫描前预设的控制点标靶进行坐标匹配。首先将全站仪测量的控制点标靶坐标信息导出，并转换为点云处理软件需要的控制点格式。然后，将控制点标靶坐标信息表导入点云处理软件的全局控制点坐标表内，通过同名点匹配将各测站坐标匹配到平面坐标系中。最后计算转换精度和误差。当精度满足要求的时候，可以确认坐标系转换，从而完成激光点云的坐标匹配。

坐标匹配完成后，需要将考古发掘探方范围内各测站数据拼接到一起，形成整个测区的三维激光点云。由于已经完成坐标匹配，数据拼接可自动完成。其通过特定的处理软件，利用各测站之间共同的激光点云构建三角面片，通过最邻近点法迭代来进行测站间的精确配准。

从激光点云数据中包含周围植被点、建筑物点等噪声，需要将其去除分离。由于考古探方相对独立，仅需将探方外的点云数据手动删除即可完成噪音去除。

最后，仅需点云三维模型的构建。采样专业建模软件利用三角面片构建考古遗址发掘探方的精细三维模型，基本思路是利用点云的空间平面坐标和高程信息，通过构建参考平面，计算点云到参考平面的体积并构建表面三角网模型，实现了点云三维模型的构建。

(3)基于多视角影像的三维模型的生成

首先，将拍摄的影像导入专业软件内进行影像粗拼接处理。经过初拼接的影像具有独立的坐标系统，需要对其进行坐标匹配。在影像匹配过程中，以探方周边布设并经过实测的控制点标靶坐标系为目标坐标系，对影像进行坐标匹配，其过程如下：第一，利用影像拼接生成粗略地表模型；第二，在探方周边采集若干控制点标靶作为坐标匹配的控制点；第三，读取控制点的坐标信息；第四，选出控制点所在的航摄影像，在影像中控制点进行标记；最后，导入控制点的坐标信息，进行坐标转换计算，完成影像坐标匹配。

影像过坐标匹配后，可以选择基于多视角影像进行密集点云的生成。其过程如下：第一，手动选择或调整生成密集点云的范围；第二，选择密集点云生成精度；第三，执行点云生成命令。

对生成密集点云进行点云的编辑，剔除噪音点之后，可以进行基于密集点云的三维模型构建。首先，选择生成模型密集点云；第二，选择生成模型的精度；最后，执行三维模型构建命令。

最后，对基于多视角影像生成的高精度三维模型和影像信息进行处理，生成模型的纹理信息，实现模型的真实、直观展示效果，并最终完成基于多视角影像的三维模型构建。

(4)多源数据融合

将基于多视角生成的三维模型通过数据转换转换为三维模型通用数据格式，模型转出时包含模型的空间坐标信息、纹理信息等。进而，将格式转换后的数据导入到点云模型中，利用坐标匹配的方法将点云模型与多视角三维模型进行空间匹配与数据融合，实现多源三维模型数据高精度融合。至此，基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化即已完成。成果数据不仅具备高精度、直观展示等优势，同时可以进行考古遗址发掘探方特征信息的解译与提取，不同时代、不同探方之间的相互对比，并直接基于这些数据快捷方便的生成探方剖面图、平面图、遗迹分布图考古研究所需成果与数据。

本发明已在郑州商城遗址、开封新郑门遗址、舞阳张王庄遗址等多个考古遗址发掘探方序列三维可视化中进行应用，制作的考古遗址发掘探方序列三维模型不仅具有直观的展示效果，而且空间属性精度较高，可方便快捷的利用三维模型进行考古遗址探方图、地层剖面图、遗迹遗物分布图等考古发掘过程与成果数据的制作与生产，并便于不同时期、不同探方之间的考古学对比与分析。同时，整个制作过程基于计算机、三维扫描仪、数码拍摄设备进行，不仅数据获取与处理过程科学精准，而且与常规方法相比，大大缩减取了工作时间，提高了工作效率，获得考古、文化遗产保护等相关领域工作人员的一致好评。业内人士认为，基于多视角影像和三维扫描技术的考古遗址发掘探方三维可视化方法科学有效、直观精确，不仅有助于考古发掘过程的直观展示，同时对于考古发掘过程的相关分析与研究具有很好的促进与帮助作用，相信该方法的推广与应用对于考古发掘工作的信息化、科学化、数字化与可视化具有重要的推动作用。

附图说明

图1：基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法技术流程图

图2a：宋元时期基于三维扫描技术的东里路工地探方T9001点云模型序列

图2b：商代时期基于三维扫描技术的东里路工地探方T9001点云模型序列

图3a：宋元时期基于多视角影像的东里路工地探方T9001三维模型序列

图3b：商代时期基于多视角影像的东里路工地探方T9001三维模型序列

图4：东里路工地探方T9001宋元时期三维扫描数据与多视角影像融合模型

具体实施方式

郑州商城遗址位于郑州市建成区，是商代早中期具有都城性质的遗址，总面积超过300万平方米，发现有商代夯土城墙、宫殿基址、大量青铜礼器等重要遗迹和遗物，对于研究商代早中期社会形态以及郑州城市演化等具有重要意义。郑州商城遗址发掘工作起始于上世纪50年代，经过半个多世纪的发掘，对郑州商城的文化性质、聚落布局等已有了初步了解。但由于遗址规模大，发掘持续时间长，考古发掘中的一些问题逐渐显现。首先，由于郑州商城遗址位于郑州建成区，城市的快速发展对于遗址的考古发掘工作造成很大影响。早期发掘的考古探方布设基点已难以找寻，使得考古发掘的空间对比与分析工作难以进行。其次，传统方法在对考古发掘探方的记录、描述、分析与展示存在数据获取复杂、精度不高、展示效果不直观等问题，不利于遗址的后续研究与宣传工作。因此，急需要对郑州商城遗址的考古发掘工作进行改进与完善。

本次选择的是正在进行考古发掘的郑州商城遗址东里路工地，其位于郑州市东里路和紫金山路交叉口的东北角，属郑州商城遗址宫殿区，文化堆积以宋元时期和商代两期文化为主，此次共布设10米×10米探方十座。工作的目的包括两个方面，一是将发掘区域给予通用标准的空间坐标体系，便于整个遗址区域考古发掘工作的空间对比；二是对发掘探方的过程与结果进行准确、科学、全息的记录与展示，以便于考古发掘探方的后续研究与直观展示。

下面结合附图详细表述本发明提供的多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法：其包括以下步骤：

(1)数据获取

1)准备工作

为便于后续考古研究具有可供转换与对比的空间信息，首先需要确定坐标系统。本次平面坐标系统采用西安80坐标系，投影采用高斯‐克吕格3度分带，高程系统为1985年黄海高程系。

坐标系统确定后，进行图根控制点的布设与测量工作。本次采用GNSSRTK技术,在紫金山路和东里路布以及考古发掘现场设两两通视的图根点6个，基于考古发掘区域附近的D级GPS控制点，采用基于河南省CORS站，利用GNSSRTK方式平滑测量图根控制点，即自动观测图根点的观测值并取平均值作为定位结果，解算出每个图根点的平面坐标，并采用GPS拟合高程。

在各个探方四壁及发掘区域通视条件后、控制范围大的地点布设扫描反光片作为控制标靶，并利用全站仪测量各个控制标靶的坐标信息。

2)三维激光扫描数据获取

根据东里路工地发掘探方的实际情况，共在各个探方底部和探方隔梁上设置25个扫描站点，以获取考古发掘探方的全息数据。本次采用RieglVZ400三维激光扫描仪。仪器架设完毕后，开机在各个站点对考古探方进行扫描，集中采集各个探方底部的遗迹、遗物分布情况和探方四壁的地层信息。同时注重对控制标靶的精细扫描。由于发掘区域的文化堆积主要包括宋元和商代两期文化，即根据考古发掘的进度进行两期扫描，以此获取东里路工地考古发掘探方的两期序列数据。

3)多视角影像数据采集

多视角影像采集设备采用佳能5D相机。根据考古探方实际特征进行拍摄，主要采集探方底部的遗迹、遗物分布特征与探方四壁的地层特征，同时注重控制标靶数据的获取。在拍摄过程中，影像的重叠度要求在50％以上，以保证后续影像拼接的需要。东里路工地每个考古发掘探方采集的影像数量在200张左右。同时，与三维扫描相同，根据考古发掘的进度进行了两次数据采集，获取了宋元时期和商代两期考古探方多视角影像全息数据，以保证考古发掘探方序列模型的建立。

(2)基于三维扫描技术的点云模型构建

首先，对利用三维激光扫描仪获取的点云数据进行坐标匹配，其在在扫描仪配置的件Riscanpro软件中进行。将全站仪测量的控制点标靶坐标信息导出，并转换为点云处理软件需要的控制点格式。然后，将控制点标靶坐标信息表导入点云处理软件的全局控制点坐标表内，以控制点标靶名称命名其对应的反射标靶的名称，通过同名点匹配将各测站坐标匹配到平面坐标系中。最后，计算转换精度和误差。当精度满足要求的时候，可以确认坐标系转换，从而完成激光点云的坐标匹配。

第二，将各测站数据拼接到一起，形成整个测区的三维激光点云。由于本次所有测站坐标都已经利用控制点标靶进行坐标匹配，所以选用自动拼接的方式进行站点拼接。具体的做法是，通过选取各测站之间共同的激光点云，并构建大量的三角面片和激光点云，通过最邻近点法迭代来进行测站间的精确配准，并输出各测站的拼接精度。

第三，进行噪音去除，主要分离植被、建筑物等干扰激光点云。由于考古发掘探方中的点云数据相对单一，主要去除探方外部的干扰点云即可，因此采样手动完成噪音的去除工作，只需简单的将探方外部的干扰点云直接删除。

第四，由于利用地面三维激光扫描获取的点云数据时，距离扫描站点越近，其点云越密集。因此需要在保证后续建模的精度的前提下，对点云数据进行采样抽稀，降低点云的冗余度，减少点云建模的工作量。本次主要对考古发掘探方的点云数据进行了1厘米的抽样，以提供建模的工作效率。

最后，进行郑州商城遗址东里路工地进行基于三维扫描技术的点云模型构建。本次仍采样Riscanpro作为建模软件，利用采用三角面片构建考古遗址发掘探方的精细三维模型，其基本思路是利用点云的空间平面坐标和高程信息，通过构建参考平面，计算点云到参考平面的体积并构建表面三角网模型，实现基于三维扫描技术的考古遗址探方点云模型构建。

根据东里路工地的实际情况，共建成两期考古遗址发掘探方点云模型，包括宋元时期与商代，如附图2a‐2b所示，并以此构建郑州商城遗址东里路工地考古发掘探方的点云模型序列。

(3)基于多视角影像的三维模型构建

首先，将采集的多视角影像导入Agisoftphotoscan软件内进行影像粗略拼接处理，并生成粗略点云。经过粗略拼接的影像具有独立的坐标系统，需要将多视角影像与地面激光扫描仪采集激光点云匹配到相同的坐标系统。在影像匹配中，以地面三维激光扫描采集点云坐标系为目标坐标系，对多视角影像进行坐标匹配，具体如下：利用影像拼接生成的粗略点云生成粗略地表模型；在地面采集激光点云与多视角影像中选择若干同名点(本次为11个)，作为坐标匹配的控制点；在地面采集的激光点云中读取控制点的坐标信息；选择控制点所在的影像并对控制点进行标记；导入控制点的坐标信息，进行坐标转换计算，完成多视角摄影像坐标匹配。

坐标匹配后，进行基于多视角影像的密集点云生成。对生成密集点云进行点云的编辑，剔除噪音点之后，进行基于密集点云的三维模型构建。具体做法为，选择生成模型的点云，密集点云或稀疏点云；选择生成模型的精度；执行三维模型构建命令。最后，基于生成的高精度三维模型和获取的多视角影像信息，生成模型的纹理信息，实现模型的真实、直观展示。

与三维扫描点云模型构建相同，此次共建成两期考古遗址发掘探方多视角影像三维模型，如图3a‐3b所示，包括宋元时期与商代，并以此构建郑州商城遗址东里路工地考古发掘探方的多视角影像三维模型序列。

(4)多源数据融合

将基于多视角生成的三维模型转换转换obj格式。由于已经进行坐标匹配与转换，生成的模型保护空间坐标信息、纹理信息等。然后，将obj格式数据导入到点云模型中，利用坐标匹配将点云模型与多视角三维模型进行空间匹配与数据融合，实现多源三维模型数据高精度融合，实现基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化，如附图4所示。

基于多视角影像和三维扫描技术的郑州商城东里路工地考古发掘探方序列三维可视化不仅为考古发掘及其后续研究提供了可供转化和对比的精确的空间属性，同时也为考古遗址发掘过程提供可科学、精准的记录方式和直观的展示效果。利用构建的多种三维模型序列，可以精确便捷的生成发掘区域探方平面图、剖面图、遗迹遗物分布图等考古学必须的相关成果，同时也为不同时期、不同探方之间的相互对比研究提供便利，对于考古遗址发掘探方序列记录与展示的科学化、数字化、信息化、可视化具有重要的推动作用。

Claims (6)

1.一种基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法，包括以下步骤：

1)利用三维激光扫描仪分阶段获取考古遗址发掘探方不同时期的全息数据；获取考古遗址发掘探方不同时期地层、遗迹、遗物的多视角影像数据；

2)在数据校正与匹配的基础上分别利用三维扫描数据和多视角影像数据进行三维建模；

3)分时期将基于三维扫描数据与多视角影像数据建立的三维模型进行多源数据融合，实现考古遗址发掘探方序列三维可视化。

2.根据权利要求1所述的基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法，其特征在于：所述步骤1)进一步包括：对考古发掘探方区域进行图根控制点布设与测量，确定扫描的测站数、测站位置及间距，以及控制标靶的个数和位置并布设控制标靶，筛选控制标靶，进行控制标靶精扫，并集成数码相机对扫描对象进行影像采集，测量每一测站的控制点标靶的坐标信息，对探方分布、地层信息、遗迹遗物分布等要素进行全息数据采集。

3.根据权利要求1所述的基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法，其特征在于：所述步骤2)进一步包括：构建基于三维扫描技术的点云模型，将全站仪测量的控制点标靶坐标信息导出，并转换为点云处理软件需要的控制点格式；然后，将控制点标靶坐标信息表导入点云处理软件的全局控制点坐标表内，通过同名点匹配将各测站坐标匹配到平面坐标系中；最后计算转换精度和误差；坐标匹配完成后，需要将考古发掘探方范围内各测站数据拼接到一起，形成整个测区的三维激光点云；计算点云到参考平面的体积并构建表面三角网模型，实现了点云三维模型的构建。

4.根据权利要求1所述的基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法，其特征在于：所述步骤2)进一步包括：生成基于多视角影像的三维模型：利用影像拼接生成粗略地表模型；在探方周边采集若干控制点标靶作为坐标匹配的控制点；读取控制点的坐标信息；选出控制点所在的航摄影像，在影像中控制点进行标记；导入控制点的坐标信息，进行坐标转换计算，完成影像坐标匹配；生成基于多视角影像进行密集点云，构建基于密集点云的三维模型，基于多视角影像生成的高精度三维模型和影像信息进行处理，生成模型的纹理信息，实现模型的真实、直观展示效果，并最终完成基于多视角影像的三维模型构建。

5.根据权利要求1所述的基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法，其特征在于：所述步骤3)进一步包括：将基于多视角生成的三维模型通过数据转换转换为三维模型通用数据格式；将格式转换后的数据导入到点云模型中，利用坐标匹配的方法将点云模型与多视角三维模型进行空间匹配与数据融合，实现多源三维模型数据高精度融合。

6.根据权利要求5所述的基于多视角影像与激光扫描的考古发掘探方序列三维可视化方法，其特征在于：所述的模型转换包括模型的空间坐标信息、纹理信息。