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保護(hù)古建筑刻不容緩

數(shù)據(jù)顯示，2011年第三次全國(guó)文物普查，全國(guó)共有不可移動(dòng)文物76.6萬處，古建筑和代表性建筑約40萬處。 其中，保存狀況較差的占17.77%，保存狀況較差的占8.43%。 也就是說，古建筑或者具有相當(dāng)規(guī)模的代表性建筑就已經(jīng)非常危險(xiǎn)了。

從第二次到第三次全國(guó)文物普查的22年間，約有4.4萬件不可移動(dòng)文物登記消失，這意味著這些古老而有代表性的建筑遭到破壞。 不只是我們國(guó)家，你還記得2001年阿富汗的巴米揚(yáng)大佛，或者2019年巴黎圣母院的火災(zāi)嗎？ 那些舉世聞名的歷史建筑也在經(jīng)歷著意外和時(shí)間的摧殘。

2021年10月，一場(chǎng)大雨過后，晉南新絳縣嚴(yán)家莊村古老的魁星閣倒塌建筑測(cè)繪儀器，經(jīng)歷了百年風(fēng)雨的歷史遺跡消失殆盡。 這也是對(duì)世界的警告。 這座古建筑雖然沒有登記，但卻引起了社會(huì)各界的關(guān)注。 其引發(fā)的深思更發(fā)人深省。 因此，對(duì)古建筑等文物古跡的保護(hù)和記載就更加有必要了，而這里最重要的工作就是開頭提到的測(cè)繪工作。 根據(jù)住建部要求，2020年至2022年，全國(guó)要完成歷史建筑100%測(cè)繪和系統(tǒng)錄入，并運(yùn)用攝影測(cè)量、三維激光等新技術(shù)明確鼓勵(lì)完成。

無人機(jī)成為測(cè)繪最佳工具

近年來，越來越多的機(jī)構(gòu)使用大疆無人機(jī)開展測(cè)繪工作，不僅提高了效率，而且獲得了高精度的圖像和數(shù)據(jù)。

不知道大家還記不記得今年四月份影視颶風(fēng)的一段視頻。 他們前往河南洛陽老君山道觀群，使用DJI M300 RTK和P1云臺(tái)對(duì)整座山進(jìn)行拍照和掃描。 由于采用高精度RTK定位系統(tǒng)，因此可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位。 軟件為無人機(jī)指定精確的飛行路線設(shè)置，然后無人機(jī)進(jìn)行大范圍的高精度攝影和掃描。 在狹小的空間內(nèi)，團(tuán)隊(duì)使用同樣具有高精度定位系統(tǒng)的 Phantom 4 RTK 無人機(jī)進(jìn)行拍照和掃描。 就這樣，他們?cè)?0天內(nèi)用1萬張照片，在電腦中合成了高度還原的古建筑模型，并可以通過電腦翱翔瀏覽每一個(gè)細(xì)節(jié)。

帶著這一經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)隨后前往湖北道教名山武當(dāng)山，用同樣的技術(shù)對(duì)武當(dāng)山的古建筑進(jìn)行掃描歸檔。 由于氣候變化頻繁，武當(dāng)山拍照掃描難度較大。 大霧常常突然襲來，人眼和圖傳遙控器再也看不到任何東西。 所以，我們就得依賴大疆無人機(jī)的自動(dòng)控制。 返航能力允許無人機(jī)返回起飛點(diǎn)。 可見建筑測(cè)繪儀器，在使用無人機(jī)拍照、掃描時(shí)，無人機(jī)本身的安全性能也至關(guān)重要。

2020年底，測(cè)繪團(tuán)隊(duì)受樂山文物部門邀請(qǐng)，赴四川對(duì)樂山大佛進(jìn)行高精度航測(cè)建模。 團(tuán)隊(duì)攜帶大疆M300 RTK無人機(jī)和P1云臺(tái)，配合大疆地圖軟件使用，采用“由粗到精”的圖像采集策略。 由于無人機(jī)的高效工作，僅用了半天時(shí)間就完成了數(shù)據(jù)采集，又用了32小時(shí)完成了三維重建。 首次實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)分辨率建模，佛頭隱藏的水平排水溝清晰可見。 此次鑒定給全國(guó)文物保護(hù)工作帶來了新思路。

2021年底，大疆行業(yè)應(yīng)用聯(lián)合社會(huì)各界舉辦的“2021文化遺產(chǎn)數(shù)字無人機(jī)近距離攝影測(cè)量大賽”圓滿落幕。 大賽覆蓋28個(gè)省市，共提交作品170余件，涉及20多個(gè)行業(yè)。 比賽中，梵凈山測(cè)繪隊(duì)使用DJI M300 RTK+P1云臺(tái)和DJI Phantom 4 RTK對(duì)梵凈山進(jìn)行拍照和測(cè)繪。 共采集有效照片21000張，利用大疆智能模型進(jìn)行圖形化保存和歸檔梵凈山精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。 此后，武夷三半塔、盤龍山長(zhǎng)城、沉陽故宮大政殿等歷史文物古跡的準(zhǔn)確資料也被歸檔保存。 通過大賽，讓人們看到了新技術(shù)在保護(hù)古建筑方面的力量，讓社會(huì)看到了數(shù)字化在文化遺產(chǎn)保護(hù)中的重要性。

無人機(jī)測(cè)繪有哪些優(yōu)勢(shì)？

為什么這么多組織選擇無人機(jī)測(cè)繪？ 答案就是高效、高精度、智能化。 無人機(jī)測(cè)繪采用物體小睡攝影測(cè)量技術(shù)。 它是張祖訓(xùn)院士團(tuán)隊(duì)為滿足精細(xì)化測(cè)量需求而提出的攝影測(cè)量新技術(shù)。 這也是除了垂直攝影和傾斜攝影之外的第三種技術(shù)。 這種攝影方式需要依靠無人機(jī)這一新興產(chǎn)品的特性來實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)測(cè)繪儀器大多基于點(diǎn)、線、面，即幾何數(shù)據(jù)的測(cè)量和位置測(cè)量。 無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)基于照片和攝影測(cè)量獲取圖像數(shù)據(jù)并完成三維建模。 這樣我們不僅可以獲取古建筑的長(zhǎng)、高、寬等數(shù)據(jù)，還可以獲取古建筑的紋理、細(xì)節(jié)、色彩等數(shù)據(jù)，讓我們的測(cè)繪文獻(xiàn)能夠更加詳細(xì)。

傳統(tǒng)的測(cè)繪方法幾乎都是由人力完成。 尤其是對(duì)于建筑物等高大物體的測(cè)繪，難度很大，因此會(huì)花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，效率很低。 此外，許多古建筑坐落在地形非常復(fù)雜的地方。 人們只能站在地面或建筑物頂部進(jìn)行測(cè)量。 他們還需要手工搭建測(cè)繪儀器，甚至需要手工測(cè)量、復(fù)制和描述。 許多古跡、古建筑已經(jīng)非常脆弱或者正處于修復(fù)階段。 人員和測(cè)量?jī)x器與古建筑直接接觸，很容易造成更大的破壞。 無人機(jī)采用非接觸式測(cè)量方法。 測(cè)量過程中與古建筑沒有任何接觸，因此不會(huì)對(duì)古建筑造成二次損壞。

此外，無人機(jī)測(cè)繪更加高效，更加智能地完成工作。 在山西洪洞縣東北部霍山廣勝寺飛鴻塔項(xiàng)目中，由于環(huán)境限制，完成人工測(cè)繪難度很大。 不過，有了大疆無人機(jī)，這項(xiàng)工作就能很快完成。 在測(cè)繪過程中，大疆行業(yè)應(yīng)用合作伙伴規(guī)劃了16層的實(shí)地拍攝路線，共拍攝了1451張照片，最大程度地還原了塔樓的質(zhì)感和細(xì)節(jié)。

在山西大同懸空寺測(cè)繪中，采取了“由粗到精”的策略。 首先，大疆無人機(jī)拍攝圖像，然后在此基礎(chǔ)上通過大疆地圖建立勘測(cè)區(qū)域的粗略模型。 航線規(guī)劃軟件將利用這些粗略模型生成精準(zhǔn)拍攝所需的三維軌跡，大疆無人機(jī)將利用這些軌跡實(shí)現(xiàn)近距離拍攝。 然后檢查是否有不足之處并將其補(bǔ)齊，然后您可以使用無人機(jī)以更合適的角度拍攝額外的照片。 最后利用軟件根據(jù)照片進(jìn)行精細(xì)的三維重建。 這種新方法的全面性和精密性是傳統(tǒng)手工測(cè)繪無法達(dá)到的。

大疆創(chuàng)新助力保護(hù)文化遺產(chǎn)

目前，大疆創(chuàng)新?lián)碛幸徽诇y(cè)繪解決方案，包括飛行平臺(tái)、航測(cè)有效載荷、定位服務(wù)、軟件、培訓(xùn)和售后。

硬件方面，除了M300 RTK、Phantom 4 RTK等大家熟悉的行業(yè)無人機(jī)外，大疆在9月底剛剛發(fā)布了Mavic 3行業(yè)系列Mavic 3E。 Mavic 3E配備了20兆4/3幀外底傳感器設(shè)計(jì)。 與RTK模塊配合使用，可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位精度。 因此，它可以更好地記錄高精度、高質(zhì)量的照片，更好地保護(hù)文化遺產(chǎn)。 提供強(qiáng)大、智能的技術(shù)支持。

在軟件方面，大疆地圖可以提供自主航線規(guī)劃、飛行航拍、2D正射影像和3D模型重建的支持。 而且，這款軟件是完全自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)軟件，可以深度匹配大疆無人機(jī)采集的數(shù)據(jù)，完成整個(gè)計(jì)劃和工作流程。

在硬件和軟件的支持下，可以更好地服務(wù)于文化遺產(chǎn)保護(hù)。 傳統(tǒng)測(cè)繪工具價(jià)格昂貴、操作難度大、門檻極高。 大疆創(chuàng)新將無人機(jī)航測(cè)技術(shù)引入古建筑測(cè)繪領(lǐng)域，推動(dòng)測(cè)繪方法價(jià)格、技術(shù)和應(yīng)用的民主化，同時(shí)降低購(gòu)買和運(yùn)營(yíng)門檻。 正是這樣，文化遺產(chǎn)保護(hù)的方法才能轉(zhuǎn)型升級(jí)，在提高效率的同時(shí)，達(dá)到更高的精度和更好的效果，讓文化遺產(chǎn)數(shù)字化的過程變得更加簡(jiǎn)單、順暢。

“2021文化遺產(chǎn)數(shù)字無人機(jī)近距離攝影測(cè)量大賽”成功讓大疆創(chuàng)新與社交媒體平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)深度接觸，也是一次成功的宣傳。 通過大疆的解決方案和宣傳，越來越多的人開始關(guān)注文化遺產(chǎn)保護(hù)和行業(yè)從業(yè)者的努力，甚至開始深入研究文化遺產(chǎn)保護(hù)并貢獻(xiàn)自己的力量。 大疆創(chuàng)新的期望遠(yuǎn)不止于此。 大疆創(chuàng)新希望無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)不僅能夠服務(wù)于中國(guó)的文化遺產(chǎn)保護(hù)，也能夠助力世界文化遺產(chǎn)的數(shù)字化。 這與大疆創(chuàng)新的理念是一致的，即希望能為人類做點(diǎn)什么。

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