在歷史的長(zhǎng)流里

「文物」與「古建筑」

承載著人類文明的發(fā)展

但隨著時(shí)代的變遷這些“寶藏”

也經(jīng)歷著風(fēng)吹雨打與人為損壞

在久經(jīng)磨難后它們?nèi)绾伪恍蘅樦亟ǎ?/p>

而對(duì)于古建筑的保護(hù)又有什么更有效的方式呢？

DJI 大疆行業(yè)應(yīng)用給出了專業(yè)的答案

  今年3月，DJI大疆行業(yè)應(yīng)用與武漢大學(xué)張祖勛院士團(tuán)隊(duì)合作，為山西大同懸空寺建立高精度實(shí)景三維模型，為文物古跡數(shù)字化提供技術(shù)支持，進(jìn)而推動(dòng)文物的研究、分析及保護(hù)。

  -懸空寺簡(jiǎn)介-

  懸空寺位于山西省大同市渾源縣恒山金龍峽西側(cè)翠屏峰的峭壁間，以如臨深淵的險(xiǎn)峻而著稱。其原名為“玄空閣”，“玄”取自于中國(guó)傳統(tǒng)宗教道教教理，“空”則來(lái)源于佛教的教理，后因整座寺院就像懸掛在懸崖之上而改名為“懸空寺”。金庸先生稱其：“于松不能生，猿不能攀之處，發(fā)偌大愿力，憑空建寺”。2010年，懸空寺入選《時(shí)代周刊》世界岌岌可危十大建筑。

  影像采集的挑戰(zhàn)

  懸空寺主體利用峭壁的凹凸部分巧妙地依勢(shì)而建，素有“懸空寺，半天高，三根馬尾空中吊”的俚語(yǔ)。驚險(xiǎn)的地理位置對(duì)寺廟的三維建模是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

  傳統(tǒng)的近景攝影測(cè)量方式一般是人工手持或者安裝腳架進(jìn)行拍攝、測(cè)量，這樣具有極大的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，并且無(wú)法拍攝到高空的立面場(chǎng)景。如果采用固定翼航測(cè)方式，險(xiǎn)峻的峭壁環(huán)境無(wú)法為固定翼飛機(jī)提供足夠的起降空間；即便從遠(yuǎn)處起飛，固定翼飛機(jī)因無(wú)法懸停，同樣難以采集到立面影像。

  而對(duì)于可在空中自由懸停的多旋翼無(wú)人機(jī)而言，這些挑戰(zhàn)迎刃而解。本次采集數(shù)據(jù)使用的是精靈Phantom4RTK，它的軸距僅有350毫米，重量1391克，可由單人攜帶并且可在狹窄的空間自由起飛。懸空寺所在的金龍峽是一個(gè)南北通透的峽谷，精靈Phantom4RTK克服了穿堂風(fēng)的阻礙成功起飛。在沒(méi)有地面控制點(diǎn)的情況下，精靈Phantom4RTK仍可通過(guò)RTK提供的精準(zhǔn)定位信息和高精度成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高達(dá)3厘米的平面精度和5厘米的高程精度。

  三維建模精準(zhǔn)還原

  為了更高效完成3D測(cè)繪的工作，本次作業(yè)采用由張祖勛院士團(tuán)隊(duì)提出的“由粗到細(xì)”的影像采集策略：

  1.精靈Phantom4RTK拍攝少量影像

  2.大疆智圖建立測(cè)量區(qū)域的粗略模型

  3.在粗略模型上進(jìn)行三維航線規(guī)劃

  4.精靈Phantom4RTK自動(dòng)貼近飛行拍攝

  5. 將細(xì)拍的730張照片導(dǎo)入大疆智圖進(jìn)行三維重建

  整座寺廟呈“一院兩樓”般布局，總長(zhǎng)約32米，樓閣殿宇40間，構(gòu)件變化繁多，建模工作量巨大。大疆智圖在6個(gè)小時(shí)內(nèi)就完成了730張影像的高精度三維重建。整個(gè)建模過(guò)程全自動(dòng)，無(wú)需人為再進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

  懸空寺布局極為緊湊，六座殿閣相互交叉，棧道飛架，虛實(shí)相生，空間層次豐富。大疆智圖重建的高精度三維模型精準(zhǔn)還原了建筑內(nèi)的錯(cuò)落變化，大到滑坡，小至建筑內(nèi)的一根木頭斷裂，皆可清晰重現(xiàn)。

距離測(cè)量

  工作人員在三維模型上點(diǎn)擊目標(biāo)部位，可以輕松測(cè)量出對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)、距離、面積和體積，將原本只能由人工定性描述的問(wèn)題數(shù)據(jù)化。在模型上發(fā)現(xiàn)受破壞或腐蝕的部位，還可進(jìn)行標(biāo)注并導(dǎo)出，為針對(duì)性的修復(fù)提供依據(jù)。

  張祖勛院士團(tuán)隊(duì)對(duì)該解決方案給予了高度肯定：

  “相對(duì)于傳統(tǒng)航測(cè)，大疆精靈4RTK無(wú)人機(jī)大大降低了數(shù)據(jù)采集成本，并提供了高精度的影像位置信息，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理流程。另外，大疆智圖軟件的建模效果很驚艷，是一款優(yōu)秀的三維實(shí)景建模軟件。軟硬件之間無(wú)縫銜接，形成了一套高效率、高精度的攝影測(cè)量解決方案。“

  文物數(shù)字化已成趨勢(shì)

  文物古跡是人類不可再生、不可永生的寶貴資源，是人類文明發(fā)展的見(jiàn)證。文物古跡測(cè)繪不僅是一種保存文物數(shù)據(jù)的方法，也是展示人類文明的有效途徑。國(guó)家文物局已專門發(fā)文要求全國(guó)各級(jí)文物行政部門和文物收藏單位要高度重視預(yù)防性保護(hù)和數(shù)字化保護(hù)利用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)的研究、應(yīng)用和推廣，加強(qiáng)組織管理，加大人員、經(jīng)費(fèi)的支持保障力度。

  大疆精靈Phantom4RTK和大疆智圖組成的高精度、高效率、低成本、低門檻的航測(cè)解決方案，將大力推動(dòng)文物古跡的數(shù)字化進(jìn)程，為保護(hù)文化遺產(chǎn)貢獻(xiàn)科技力量。