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大疆與武大攜手 “重建”懸空寺
2019年04月18日 10:58:06來源:大疆點(diǎn)擊量:33501
導(dǎo)讀今年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)。
  【安防展覽網(wǎng) 品牌專欄】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(shí)代周刊》世界岌岌可危建筑。
 


 

  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)。
 
  工作流
 
  采用張祖勛院士團(tuán)隊(duì)提出的“由粗到細(xì)”的影像采集策略:
 
  1.  精靈 Phantom 4 RTK 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(jìn)行三維航線規(guī)劃; 
  4.  精靈 Phantom 4 RTK 自動(dòng)貼近飛行; 
  5.  將精細(xì)飛行后的 730 張照片導(dǎo)入大疆智圖進(jìn)行三維重建。
 
  立面近景影像采集
 


 

  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。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)的近景攝影測量方式一般是人工手持或者安裝腳架進(jìn)行拍攝、測量,這樣具有極大的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),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(xiǎn)峻的峭壁環(huán)境無法為固定翼飛機(jī)提供足夠的起降空間;即便從遠(yuǎn)處起飛,固定翼飛機(jī)因無法懸停,同樣難以采集到立面影像。
 


 

  多旋翼無人機(jī)起降靈活,可在空中自由懸停,特殊的飛行能力賦予了多旋翼無人機(jī)在各種地理環(huán)境中輕松采集高空影像數(shù)據(jù)的能力,成為立面測量影像采集的得力助手。
 
  本次采集數(shù)據(jù)使用的精靈 Phantom 4 RTK 軸距僅 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 Phantom 4 RTK 克服了穿堂風(fēng)的阻礙成功起飛。在沒有地面控制點(diǎn)的情況下,精靈 Phantom 4 RTK 仍可通過 RTK 提供的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。
 
  三維建模還原
 
  整座寺廟呈“一院兩樓”般布局,總長約 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)建模過程全自動(dòng),無需人為再進(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)。
 
距離測量
 
  工作人員在三維模型上點(diǎn)擊目標(biāo)部位,可以輕松測量出對(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)。
 
  一站式航測解決方案
 
  本次懸空寺航測任務(wù)采用了精靈 Phantom 4 RTK 和大疆智圖軟件組成的一站式航測解決方案。武漢大學(xué)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,大疆精靈 4 RTK 無人機(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,是一款的三維實(shí)景建模軟件。軟硬件之間無縫銜接,形成了一套率、高精度的攝影測量解決方案。“
 
  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(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 Phantom 4 RTK 和大疆智圖組成的高精度、率、低成本、低門檻的航測解決方案,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。
關(guān)鍵詞 大疆武大懸空寺
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