Artec Eva揭秘后维京时代埋藏829年之久的沉船秘密

在德国Mecklenburg-Western Pomerania扩建维斯马港口时，考古学家发现了几艘沉船。其中之一，也是最新发现的一艘，仅位于水下9.8英尺（3米）的距离。

因为海港海底厌氧、低碱度、无菌无腐、无虫蛀的环境，波罗的海和港口的淤泥完好保存了沉船木材。

这艘带有露天甲板的大型船只长78.7英尺（24米），宽13英尺（4米），可追溯至1188年。之后的3D扫描显示，这艘船是完全通过斧头和扁斧制作的，树木年代学研究显示，这艘船的橡木和松木来自瑞典。据估算，船员人数约为8-12人。

“这是一艘后维京时代的船，”海洋考古学家兼项目负责人Jens Auer博士说道，“几个世纪以来，这艘船都被埋在砂石和淤泥之下。”他继续说道，“这是一艘重型大吨位货船，北欧设计，制作精良，坚固耐用…有重叠松木木板，焦炭风格，船身曲线优美…应该是在和平年代所建，当年很有可能运输过木材、石块，甚至大量啤酒。”

“从海底吊起沉船后，我们惊讶地发现，松木状态依旧完好，就好像是前一天刚砍的一样，” Auer说道。

接下来，需要比较三艘船的原始建筑风格。前两艘一艘是平底船，另一艘是尖头船、维京风格，而第三艘船，我们称之为“大船”，是一艘非常坚固的货船，挂着横帆，在波罗的海周围运输大量货物。

下一步，考古学家决定深入研究这艘船，并做好记录，这既能保护这件宝贵的文化遗产，又能帮助今后的研究者和世人深入了解这件独特的文物。

但这也是一场同时间的赛跑。冬天到来后，这些刚被发现的木材埋在淤泥水下，很容易受到伤害。他们必须立刻行动，把沉船从海港底部吊起，并在严格保护下，尽快开始研究和建档工作，保护这艘幸免于难的船只。

Auer了解了他们过去进行3D扫描和建档的方式，以及当时的技术，他立刻意识到，这种方式不可能在一年内对228件大船木材完成清洗、扫描、加工、描述、标注、照相等工序。

Auer尽可能组建了一支优秀的专家团队：他邀请了来自Ubi3D的3D记录专家和海洋考古学家Thomas Van Damme，他带来了可在Rhino中扫描并标注3D网格的独特方法（见下文解释），他还邀请到了负责3D扫描的海洋考古学家Massimiliano Ditta，以及比利时摄影测量和3D记录专家Marie Couwenberg，和丹麦海洋考古学家Benjamin Halkier。

“我们只花了一周时间，就决定了扫描方式、整个流程和方法，以及精确的顺序，”Auer说道。

他们过去使用的是Faro Arm接触式3D开云体育官方首页登录入口 。接触式扫描时通过收集单独的点，再转换成固体，最后制作成3D模型。这一过程非常漫长，而且需要专业人员才能保证不会出错。

过去的经验表明，即便一整天都在扫描，那一天最快也只能对1.5块木材完成扫描和全部标注。228块木材，则需要超过一年的时间。这速度太慢了，所以只能寻求他法。

在Auer进行前一个项目的生态影响评估和沉船保护时，来自Artec金牌授权经销商KLIB的一位专家，见多识广，经验丰富，他向Auer介绍了专业3D开云体育官方首页登录入口 Artec Eva。Eva是一款质量轻便、全彩色3D开云体育官方首页登录入口，广泛用于考古、逆向工程等领域。Auer被眼前的一切所震撼。他最后用Eva在一些潮湿的木头上进行了尝试。当他发现这款手持式结构光开云体育官方首页登录入口 居然能够又快又准地捕获木材的全部细节，他立刻决定选择Eva。

于是，在Auer的强烈推荐下，团队开始采用Eva扫描大船。

“正常情况下，过去的方法需要一年时间才能完成所有木材的扫描和标注，但使用Eva，只需要一个月！”Auer说道。

Eva的木材扫描流程如下：

在离著名什未林城堡不远的什未林仓库开始扫描。

“每天7块木材，包括清洗、扫描、标注、描述、照相…228块可以由一个4人团队在33天内完成，” Massimiliano Ditta说道。

每天备好7块木材等待扫描，其中2块拍干，一次性扫描，剩下的5块盖上湿布。这是因为暴露在空气中20-30分钟，干燥的空气会让木材变形碎裂。

“扫描一块26.2英尺（8米）长、7.1英尺（2-3米）厚的木材四个表面只需要5-10分钟，” Massimiliano Ditta说道。

“即使Eva对我来说很陌生，但没多久我就学会如何使用了，非常喜欢…它为我们节省了大量时间，而且和Faro接触式开云体育官方首页登录入口 相比，用起来也很舒适，” Ditta表示。

他继续说道，“我们扫描了部分木材的侧面，但有些因为平放时略有压弯，所以不得不把它们用绳子从天花板吊起，然后再进行扫描。”

Van Damme解释了整个流程，他和Auer、Ditta等其他项目人员一起制作并进行了调整，然后将成果带去了ISBSA会议。

“首先，扫描每块木材的四个表面，然后，在Artec Studio中将扫描数据加工成美观彩色的纹理网格。这些是效果最好的木材数据模型了。随后，将这些数据以OBJ文件格式导出至Rhino 5进行标注。”

“在Rhino中，木材的每个特征都会通过PolylineOnMesh功能进行完善的标注，存于单独的图层，精确记录它在木材上的位置。标注包括每一处切痕、钉眼，每一处划痕、木纹，使用的钉子类型，是铁钉还是木栓，当初使用了哪些工具，是否有维修痕迹，使用了何种木材，甚至包括木材取自于树木的哪个部位，树干还是树枝等等。”

“标注过程中，我们看到的不仅是数字化的纹理网格，还可以亲眼感受到真实的木材，这就是我们标注的对象。”

“这两步完成后，我们为所有木材一件一件、完整详尽地制作了2D工程图。这些工程图都是基于3D模型精简的，只涵盖对研究人员有用的解读信息，包括反应木材外形的木材轮廓和横截面，以及在Rhino标注木材特征的彩色线段。有了木材的2D工程图，研究员可以对木材的特征一目了然，” Van Damme说道。

“和摄影测量法相比，Artec Eva最大的优点就是用户友好，换句话说，即便没有3D扫描经验的人也能完成建档工作，另外，其设计也使整个木材扫描变得非常有趣和高效，不用再为每块木材从奇奇怪怪的角度拍摄300多张照片了，” Van Damme解释道。

这些工程图和木材纹理网格2D视图，以及书面描述，都会载入发布报告结尾的木材记录中，这么做可以让研究人员观察到每块木材的细节。木材记录还包括一段文字说明，解释工程图上不同色彩的不同含义。

“过去，木材的每个边缘都得用接触式开云体育官方首页登录入口 （如FaroArm）追踪，这一过程非常耗时。而我们的方式有一项优势，就是Rhino的工具可以直接将标注的扫描数据（3D纹理网格+解读木材的多线段图层）转换成工程图。所以，2D工程图事实上是根据扫描标注自动生成的，不需要我们去记录木材轮廓，”Van Damme说道。

但如果要通过高分辨率网格直接数字化重建这艘船，并不是毫无困难：一些木材保存得没有另一些好。Auer解释了他们的解决方案，“靠近港口的那一侧，状态几乎完美，所以我们用Eva扫描了那一侧，然后镜像处理，就能根据Eva捕获的数据制作出一艘美观的船只了。”

Massimiliano Ditta对所有木材进行了3D打印，制作了一艘迷你船。“我用石膏粉制作了1:20的沉船3D模型，和原始船体完全一样，好找到一些松散元件的位置。”

缩放的模型也被用于一系列科学分析，如流体静力学、CFD（计算流体动力学）等，还向公众开放，通过互联网向世界传播，让世人了解这艘船的真实面貌。

Auer和Ditta使用新购置的Artec Space Spider扫描了大船模型，这是一款超高精度彩色3D开云体育官方首页登录入口，能为精密物体制作完美的数字模型。

Auer表示，整个项目非常顺利，Mecklenburg-Vorpommern文化保护部门最新也购置了Artec最新款手持式专业3D开云体育官方首页登录入口 Artec Leo，且很快就会到货。Leo是一款已获殊荣的革命性3D开云体育官方首页登录入口，搭载内置触摸屏，能带来真正的无线扫描体验。