付嬈

（遼寧省自然資源事務(wù)服務(wù)中心，遼寧沈陽(yáng) 110032）

作為城市歷史的“活化石”，古建筑具有重要的文化歷史傳承價(jià)值?！皞€(gè)性”消失的背后意味著文化歷史傳承的斷檔。城鎮(zhèn)化城市化進(jìn)程中，包括古建筑在內(nèi)的一些具有歷史文化傳承價(jià)值的建筑如何保護(hù)和延續(xù)。僅僅短短30年間，全國(guó)已消失4萬(wàn)多處不可移動(dòng)文物，歷史建筑遭到近乎毀滅性拆除，取而代之是大批喪失個(gè)性的高樓大廈。如何從根本上解決城市開發(fā)與文物保護(hù)及文化傳承的矛盾，是城市發(fā)展中面臨的緊迫命題[1]。

隨著數(shù)字技術(shù)和無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來(lái)貼近攝影測(cè)量的技術(shù)日益成熟。利用拍攝設(shè)備貼近物體表面攝影，獲取亞厘米級(jí)高清影像并進(jìn)行攝影測(cè)量處理[2,3]，從而恢復(fù)被攝對(duì)象的精確坐標(biāo)和精細(xì)形狀結(jié)構(gòu)來(lái)重建精細(xì)三維模型，彌補(bǔ)了其他攝影測(cè)量無(wú)法達(dá)到的精度要求[4,5]，其成果可為文保部門提供重要的基礎(chǔ)參考。

一、技術(shù)流程

無(wú)人機(jī)貼近攝影的總體技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 無(wú)人機(jī)貼近攝影技術(shù)流程圖

二、實(shí)際案例

1.文物簡(jiǎn)介

本次結(jié)合沈陽(yáng)市歷史建筑測(cè)繪建檔工作，需要對(duì)沈陽(yáng)市中山廣場(chǎng)的毛主席雕像進(jìn)行無(wú)人機(jī)貼近攝影。該文物為1969年制作，距今已超過(guò)50年，為省級(jí)文物保護(hù)單位（圖2）。該文物總高20米，歷經(jīng)多次修繕。由于其整體高度以及雕塑群的高低錯(cuò)落，三維激光掃描等常規(guī)方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)隱蔽部位數(shù)據(jù)采集。為此，受相關(guān)部門委托于2020年6月對(duì)其進(jìn)行了無(wú)人機(jī)貼近攝影，以獲取三維模型等產(chǎn)品用于文物管理。

圖2 中山廣場(chǎng)雕塑實(shí)景

2.前期準(zhǔn)備

本次影像采集硬件采用飛馬D200旋翼無(wú)人機(jī)搭配單頭2400萬(wàn)像素的超高精度D-0P300五鏡頭模組（圖3），并采用手動(dòng)控制模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)雕塑的貼近攝影。

圖3 飛馬D200搭配D-0P300五鏡頭模組

采用Bentley Context Capture軟件（圖4）用于處理數(shù)據(jù)并生成產(chǎn)品。計(jì)算硬件方面，使用高性能的集群顯著降低生產(chǎn)時(shí)間。

圖4 Bentley Context Capture軟件及集群

3.數(shù)據(jù)采集加工

現(xiàn)場(chǎng)采集時(shí)由于為手動(dòng)控制，對(duì)于飛手的要求非常高。除了常規(guī)的環(huán)繞飛行之外（表1，圖5），針對(duì)重點(diǎn)的隱蔽區(qū)域，如人物雕像與主雕像的相間區(qū)域均需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整甚至懸停拍攝，總計(jì)拍攝照片1068張，地面分辨率達(dá)2.1357毫米/像素。

圖5 環(huán)飛場(chǎng)景覆蓋

表1 連接點(diǎn)質(zhì)量度量

數(shù)據(jù)生產(chǎn)時(shí)，重點(diǎn)考慮了模型的精細(xì)化程度，故在Context Capture軟件中選擇了最高處理參數(shù)，空三處理時(shí)間2小時(shí)，生成OSGB模型時(shí)間4小時(shí)，模型修飾加回滾時(shí)間8小時(shí)，共生成60塊瓦片，分辨率范圍從0.0058米至0.047米。

針對(duì)模型的部分細(xì)節(jié)不夠精細(xì)，分析了具體原因，進(jìn)行了技術(shù)處理（圖6）。

圖6 空三中像片與實(shí)景關(guān)系

5.數(shù)據(jù)發(fā)布

數(shù)據(jù)生產(chǎn)完畢之后，考慮到文保部門的具體需求，采用Bentley Context Capture Viewer軟件進(jìn)行了數(shù)據(jù)發(fā)布并于文保部門安裝了客戶端，以方便其管理（圖7，圖8）。

圖7 最終模型效果圖

圖8 最終模型發(fā)布效果圖

三、結(jié)論

貼近攝影測(cè)量作為目前最精細(xì)化的采集手段，從實(shí)際案例來(lái)看，最終的成果分辨率范圍從0.0058米至0.047米，僅耗時(shí)1天即可完成單體建筑的建模和發(fā)布，精度和效率處于領(lǐng)先地位。目前，貼近攝影技術(shù)還受到天氣、人員能力、技術(shù)設(shè)備門檻等各類條件限制，距離普適化應(yīng)用還有一段距離。隨著云計(jì)算的不斷成熟和低成本化，以及無(wú)人機(jī)設(shè)備的越來(lái)越智能化，未來(lái)將廣泛地用于文物數(shù)字化及文物保護(hù)領(lǐng)域并發(fā)揮著重要的作用。