無人機告訴你，如何用航測“重建”古建筑？

發(fā)布日期：2019-04-17??來源：DJI大疆創(chuàng)新我要投稿我要評論

在歷史的長流里

「文物」與「古建筑」

承載著人類文明的發(fā)展

但隨著時代的變遷這些“寶藏”

也經(jīng)歷著風吹雨打與人為損壞

在久經(jīng)磨難后它們?nèi)绾伪恍蘅樦亟ǎ?/p>

而對于古建筑的保護又有什么更有效的方式呢？

DJI 大疆行業(yè)應用給出了專業(yè)的答案

今年3月，DJI大疆行業(yè)應用與武漢大學張祖勛院士團隊合作，為山西大同懸空寺建立高精度實景三維模型，為文物古跡數(shù)字化提供技術支持，進而推動文物的研究、分析及保護。

-懸空寺簡介-

懸空寺位于山西省大同市渾源縣恒山金龍峽西側翠屏峰的峭壁間，以如臨深淵的險峻而著稱。其原名為“玄空閣”，“玄”取自于中國傳統(tǒng)宗教道教教理，“空”則來源于佛教的教理，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而建，素有“懸空寺，半天高，三根馬尾空中吊”的俚語。驚險的地理位置對寺廟的三維建模是一個巨大的挑戰(zhàn)。

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

而對于可在空中自由懸停的多旋翼無人機而言，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南北通透的峽谷，精靈Phantom4RTK克服了穿堂風的阻礙成功起飛。在沒有地面控制點的情況下，精靈Phantom4RTK仍可通過RTK提供的精準定位信息和高精度成像系統(tǒng)實現(xiàn)高達3厘米的平面精度和5厘米的高程精度。

三維建模精準還原

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

1.精靈Phantom4RTK拍攝少量影像

2.大疆智圖建立測量區(qū)域的粗略模型

3.在粗略模型上進行三維航線規(guī)劃

4.精靈Phantom4RTK自動貼近飛行拍攝

5. 將細拍的730張照片導入大疆智圖進行三維重建

整座寺廟呈“一院兩樓”般布局，總長約32米，樓閣殿宇40間，構件變化繁多，建模工作量巨大。大疆智圖在6個小時內(nèi)就完成了730張影像的高精度三維重建。整個建模過程全自動，無需人為再進行參數(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，虛實相生，空間層次豐富。大疆智圖重建的高精度三維模型精準還原了建筑內(nèi)的錯落變化，大到滑坡，小至建筑內(nèi)的一根木頭斷裂，皆可清晰重現(xiàn)。

距離測量

工作人員在三維模型上點擊目標部位，可以輕松測量出對應的坐標、距離、面積和體積，將原本只能由人工定性描述的問題數(shù)據(jù)化。在模型上發(fā)現(xiàn)受破壞或腐蝕的部位，還可進行標注并導出，為針對性的修復提供依據(jù)。

張祖勛院士團隊對該解決方案給予了高度肯定：

“相對于傳統(tǒng)航測，大疆精靈4RTK無人機大大降低了數(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)秀的三維實景建模軟件。軟硬件之間無縫銜接，形成了一套高效率、高精度的攝影測量解決方案。“

文物數(shù)字化已成趨勢

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)展的見證。文物古跡測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。國家文物局已專門發(fā)文要求全國各級文物行政部門和文物收藏單位要高度重視預防性保護和數(shù)字化保護利用有關標準、技術的研究、應用和推廣，加強組織管理，加大人員、經(jīng)費的支持保障力度。