数字孪生三维扫描赋能中国文物 | 制器为先——文物保护技术装备应用展

党的十八大以来，国家文物局高度重视文物保护装备工作，聚焦新时代文物保护利用改革需求，凝聚社会力量，创新发展模式，优化发展生态，持续推动文物保护装备关键共性技术攻关。

赋能文保，制器为先。文物承载灿烂文明，科技装备助其长寿长安，活力不竭。

9月27日，由国家文物局、重庆市人民政府等共同主办的“制器为先：文物保护技术装备成果展”在国家文物保护装备产业基地（重庆）开幕。这是我国首次以文物保护技术装备应用为主题的大型场景展，展览分为“天书”“木构”“壁观”“净界”“求真”“拟实”“再造”等7个展示单元，汇集了文博机构、科研院所、高等院校、高新技术企业等64件（套）文物保护技术装备，展览面向“防、保、研、管、用”等五大需求领域，构建了大型野外无人看管遗址、考古现场、石窟寺、古建筑以及展厅、库房、修复室、实验室等19个典型应用场景，全面展现近年来我国文物保护装备的新技术、新产品、新应用、新业态。

一、文保技术装备推动构建预防性抢救性并重的科学保护体系

我国大遗址数量多、面积大、区域广、类型多，有的地处偏远，有的居闹市之中，易遭受不同原因的破坏，仅仅依靠传统的方法对其进行监管非常困难。当前，利用星载、机载及地面传感技术装备，构建“天、空、地”多平台多传感协同感知系统，集成数据采集、数据传输、数据呈现、数据分析等功能，可为类似楼兰故城遗址的大型野外考古遗址提供全方位、多尺度的智能监测，同时可节省大量时间、人力、物力。

一把洛阳铲，泥土之间穿越古今；一颗遥感卫星，苍穹之下跨越山海。从“手铲释天书”到“慧眼览古幽”，亘古天书渐释明。

二、文保技术装备推动构建预抢救性并重的科学保护体系

为之于未有，治之于未乱。近年来，随着我国相关研究机构的科研投入和科学管理，文保工作逐渐由抢救性保护阶段向预防性保护阶段转变。

以敦煌莫高窟为例，预防性保护监测预警平台实现了“一院六地”石窟安防系统的全面联通；壁画自动采集设备、彩塑三维数字化采集设备、狭小空间壁画数字化图像采集设备共同构建了文物数字化采集、加工、存储、展示等成套技术及标准；智能移动式电子束辐照灭菌装置可在墓室狭小空间内实现全向移动、自动避障与精准定位，完成高效辐照灭菌的同时，壁画颜料未发生明显变化，对周边环境与人员无不良影响；砂岩质

石窟岩体裂隙渗流精细探测系统可以对岩体进行毫米级小尺度探测，精准判别目标体的微细结构以及构造、水体的精细渗流通道及途径及局部缺陷。

借助文物无损成像光谱分析系统、三维激光扫描及打印等装备，秦始皇兵马俑制作工艺与色彩得以复原；通过微型光纤反射光谱仪、便携式平面文物扫描设备的应用，复原老官山汉墓织机模型多综提花织造技术，复制“五星出东方利中国”锦护膊，再现汉代提花织造技术体系；依托基于算法的湮灭碑文微痕识别系统，东汉巴郡朐忍令景云石碑碑文终能识读。

三、文保技术装备催生“文物活起来”新实践新模式

虚拟现实极大提升文化的表现力，人工智能促进文化体验的交互性，5G连接起海量的文化数据资源，大数据实现文化内容的图谱化和可视化，物联网使文化场景更具感知力。

随着数字技术及装备全面赋能“文物活起来”，一批文化新业态、商业新模式应运而生，时空界限就此打破，全新体验就此呈现，可谓“与古相悦再造功”。

在“再造”展示单元，观众可沉浸式体验人工智能、虚拟现实、5G、大数据、物联网等数字技术及装备，共同构成推动文化创新的矩阵。

四、数字孪生三维扫描赋能中国文物

除了会展中介绍的文物保护技术装备外，其中参与一线基础文保工作的的文物保护智慧平台 数字孪生虚拟现实 基础 设备三维扫描仪等现代测绘也是起到了非常重要的作用，如参与敦煌莫高窟保护的彩塑三维数字化采集设备、狭小空间壁画数字化图像采集设备；秦始皇兵马俑制作工艺与色彩得以复原使用的三维激光扫描及打印等装备，在文物保护存档二次使用中得到广泛应用。

1、FARO Focus Premium 三维i激光扫描仪：

适用于各个领域的大空间三维扫描仪

 A高达 350 米的扫描距离，扩大每个扫描位置的扫描范围

B支持智能手机的远程控制功能，只受 Wi-Fi 网络的范围限制

C以更稳定、更快速的 Wi-Fi 操作优化无线工作流程

 D现场配准，即是结合多次扫描、使用共同重叠的流程， 可以加快项目完成速度以实时了解扫描误差和缺失的数据

 E与 Stream 和 Sphere 无缝连接

F可在应用或实际的 Focus 上执行扫描仪控制

H用户可以轻松创建项目、更改扫描仪设置、管理图像分辨率、选择彩色或黑白扫描、通过群集对扫描进行分组，以及添加注释

I坚固耐用的构造和外壳可以承受严苛的日常工作条件考验

G 集成高速 SSD 数据存储

FARO Focus Premium 专为完整集成而设计

FARO 的配套产品 — FARO Sphere 和 FARO Stream（作为 Focus Premium 和 Sphere 之间的数据桥）— 构建三项技术的强大组合，使用户能够满怀信心地捕捉并随时随地与其世界相连。它们可以缩短决策时间，同时简化工作流程任务，满足当今不断提高的远程、数字化工作的需求。

Stream 创新之处是将 FARO 硬件和 FARO Sphere 基于云的应用及服务连接在一起的移动应用。Stream 整合硬件和云软件，可使现场捕捉工作流程变得更高效，并且将数据直接捕捉到 FARO 生态系统。它提供关于捕捉扫描的实时反馈，同时执行其预配准功能，从而实现此目标。

2、EinScan Pro 2X Plus 2020 多功能手持彩色3D扫描仪

EinScan系列多功能手持3D扫描仪便捷轻巧，模块化设计，满足多重细节和精度的3D建模需求，为用户带来高品质、易操作的手持3D扫描体验。EinScan Pro 2X Plus 2020 多功能手持3D扫描仪

快速获取高品质3D模型，模块化设计，满足不同尺寸实物的多种细节和精度要求的3D建模需求，兼顾细节与效率，能够适应广泛的应用场景，更大程度扩展扫描应用边界，真正成为设计师及工程师的有力助手。扫描幅面相较于EinScan Pro 2X 2020扩大1.6倍，更适合中到大尺寸实物扫描。更细腻丰富的数据细节，更广泛的扫描材质适应性，更流畅的扫描体验。

特点

数据细节丰富，高度还原实物表面立体信息

优化的算法增强了手持精细模式的数据表现力，在手持模式下，3D数据点云最小点距设置达到0.2mm， 高细节展现物体立体形态。

扫描体验佳

引导式流程设计，简单易用；优化的软件算法，兼顾数据细节与扫描流畅性。

材质适应广泛，更大程度扩展扫描应用边界

硬件升级搭配软件优化，在手持快速模式下，提升了设备对被扫描物体表面材质的适应性，降低了对被扫描物体表面材质的要求。

扫描流畅，数据采集传输不卡顿

得益于新一代视觉采集器件及优化的算法，手持快速模式下数据采集帧率可达到30fps，固定扫描模式下，单幅扫描时间小于0.5s，最大采集幅面可达 310*240mm。采用USB3.0 相机接口，实现更高速、稳定的数据采集和传输。

精度高，数据尺寸低误差

固定扫描模式下，单幅扫描精度最高可达0.04mm。利用标志点拼接，手持模式下体积精度最高可达0.045mm+0.3mm/m。

模块化设计，兼容多种扫描模式和拼接模式

支持手持快速扫描、手持精细扫描，以及固定自由扫描和固定全自动扫描，可搭配纹理模块、工业模块以及足扫模块，适合多种应用场景。 包括特征拼接、标志点拼接、转台编码点拼接以及手动拼接模式，同时在搭配纹理模块下，手持快速模式可以实现纹理拼接。便携轻巧，“移动办公”无负担。

3、双光源手持彩色3D扫描仪EinScan H2

基于多年三维测量经验，结合市场需求，创新性地将LED结构光与第二光源集于一款设备，两种光源的碰撞，给予手持3D扫描仪更广泛的应用可能性。

EinScan H2特点核心优势

传承经典，焕新升级EinScan H2搭载500万像素高清纹理相机，具有出色的色彩捕捉能力，可轻松重现物体全彩信息；

配备3组高品质VCSEL红外激光投射器，场景和材质兼容性更强，搭配超大扫描幅面，可满足多尺寸、多材质、多场景的扫描需求；

0.2mm-3mm可调点距，优化算法，兼顾扫描细节与效率。最高精度可达0.05mm，可充分满足人体、艺术品及家具等中大型物体的高品质数据要求，质量更有保障。

艺术人像定制

EinScan H2凭借其强大的色彩还原能力及细节捕捉能力，可以快速获取高质量真彩人像三维模型，为基于人像3D数据的实物创作提供可靠的数据支撑。

→ 真人3D手办

→ 蜡像定制

→ 人像雕塑

虚拟数字人

EinScan H2可精确捕捉真实人物的容貌特征、体态信息，打造更逼真的视觉外观；相较传统流程，建模门槛更低，效率更高。

→ 虚拟模特

→ 虚拟主播

→ 影视数字替身

→ 数字人游戏角色

精准医疗

EinScan H2焕新升级，测量精度更高（最高精度高达0.05mm），抗干扰能力更强，立体构建图像更逼真，与三维设计、3D打印技术相结合，形成完整的3D数字化链条解决方案，深度应用于数字骨科、医疗整形、康复器械定制等领域。

→ 术前方案规划 → 手术模型预演

→ 术后效果跟踪 → 康复器械定制

→ 医疗教学模型

数智赋能，点亮设计灵感

简单快捷的使用模式、流畅丝滑的扫描体验、高度还原的色彩信息、精准完备的数据品质，让EinScan H2成为线上展示、元宇宙、数字资产生产、产品设计等领域的有力创作工具。

一键上传，多端浏览

采集到的高精度真彩三维数据，可上传至先临三维数字云，无需下载软件或APP，即可在电脑端、移动端无死角浏览优质3D内容。

百尺竿头更进一步，中流击水正当其时。新时代赋予文物工作新使命、新要求，作为三维数字化扫描服务商泰来三维事业愿参与到文物保护发展机遇大军中，为文物保护技术装备领域开启新的征程献一份力量，数字孪生三维扫描赋能中国文物-制器为先

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