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古建筑建模

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產(chǎn)品簡(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

詳細(xì)介紹

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)。

高效工作流

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(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 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(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。

多旋翼無(wú)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(wú)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(cè)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

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)。

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(cè)解決方案

本次懸空寺航測(cè)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(cè)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(cè)，大疆精靈 4 RTK 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?！?/p>

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(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。

關(guān)于武漢大學(xué)張祖勛院士團(tuán)隊(duì)

張祖勛教授是我國(guó)的攝影測(cè)量與遙感學(xué)家,院士,國(guó)際歐亞院士，武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院的學(xué)術(shù)帶頭人之一，在航空(天)影像測(cè)圖自動(dòng)化方面取得了國(guó)際的研究成果，獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)等一系列國(guó)家和部委的獎(jiǎng)勵(lì)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集

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