高效、智能的新测绘模式，无人机助力文化遗产保护

我国历史悠久，文化遗产众多，其中也不乏一些大型建筑文物。建筑既是历史，也是见证，各个时代的建筑风格迥异，各具特色，是传承历史文脉的重要载体。保护、修缮甚至是重建历史建筑，都需要其基本信息的建档。随着无人机的发展，古建筑保护方面开始借助无人机来更高效、智能的完成测绘建档工作。

古建筑保护刻不容缓

根据资料显示，2011 年第三次全国文物普查核定登记中，全国不可移动文物一共 76.6 万处，古建筑以及代表性建筑约 40 多万处。在这其中，保存状态较差的占 17.77%，保存状况差的占 8.43%。也就是说有相当规模的古建筑或者代表性建筑都已经十分危险。

在第二次到第三次全国文物普查的 22 年期间，约有 4.4 万处不可移动文物登记已经消失，也就是说这些古建筑、代表性建筑已经损毁。不只是我国，还记得 2001 年阿富汗的巴米扬大佛吗，还记得 2019 年法国的巴黎圣母院大火吗，那些闻名世界的历史建筑也在经历意外和岁月的摧残。

2021 年 10 月，一场暴雨过后，山西南部新绛县闫家庄村的古楼魁星阁坍塌了，经历了百年风雨的历史遗迹就此消失。这也是给世人的一次警示，虽然这座古楼未被登记在册，但是却受到各界关注，由此引发的深思更是让人寻味。因此，对于古建筑这样的文物就更有保护和建档的必要了，而这里最重要的工作就是最开始提到的测绘。根据住建部的要求，从 2020 年开始到 2022 年，全国需完成历史建筑 100% 测绘及系统录入工作，并且明确鼓励采用摄影测量、三维激光等新技术来完成。

无人机成为测绘的最佳工具

近年来，越来越多的公司通过无人机来进行测绘工作，不仅提升了效率，而且获得了高精度的图像和数据。

不知道大家是否还记得今年 4 月份影视飓风的一则视频，他们前往河南洛阳老君山的道观群，利用无人机进行整座山的拍照扫描，由于有高精度 RTK 定位系统，因此可以实现厘米级的定位。通过软件对无人机指定精准的飞行航线设定，然后由无人机进行大范围的高精度拍照扫描。而在细小空间中，团队使用同样具备高精度定位系统的无人机进行拍照扫描。就这样，30 天 10000 张照片，他们在电脑中合成了高度还原的古建筑建模，并且可以在电脑中翱翔浏览各个细节之处。

有了这次经验，随后团队又前往湖北道教名山武当山，以同样的手法，对武当山的古建筑进行扫描建档。由于气候经常瞬变，武当山的拍照扫描难度更大，经常会突然袭来一片大雾，人眼和图传遥控器内已经什么都看不到了，因此就要依赖无人机的自动返航能力让无人机回到起飞点。可以看到，在使用无人机拍照扫描的时候，无人机自身的安全性能也至关重要。

2020 年底，一支测绘团队受到乐山文物部门邀请，前往四川对乐山大佛进行高精度航测建模。团队携带采用 " 由粗到细 " 的影像采集策略。由于无人机的高效工作，仅半天时间就完成了数据收集，再经过 32 小时完成三维重建，并且首次实现了毫米级分辨率的建模，大佛头部隐而不见的横向排水沟都可以清晰分辨，为国家文物保护工作带来了新的思路。

无人机测绘有何优势？

为什么这么多机构会选择无人机测绘？答案就是高效、高精度、智能。无人机测绘所使用的是贴近摄影测量 ( nap-of-the-object photogrammetry ) 技术，是张祖勋院士团队针对精细化测量需求提出的全新摄影测量技术，也是垂直摄影、倾斜摄影之外的第三种摄影方式，这种技术就需要依赖无人机这个新兴产品的特性才能得以实现。

传统的测绘仪器多数是基于点线面，也就是几何数据的测量和位置的测量。无人机的摄影测量技术获取的是影像数据，基于照片和摄影测量来完成三维建模。这样不仅可以得到古建筑的长度、高度、宽度等数据，可以获得古建筑的纹理、细节、色彩等等数据，让我们的测绘建档可以更加详细。

传统的测绘手段中，几乎都是依靠人力来完成。尤其是对于建筑这种高大物体的测绘，更是难度颇大，因此历时都会很久，效率非常低。另外就是很多古建筑所处地形非常复杂，人只能够站在地面或者建筑之上进行测量，还需要人工搭建测绘仪器，甚至需要人工丈量、临摹和描绘。有很多古迹、古建筑已经十分脆弱，或者处于修缮阶段，人员和测绘仪器直接接触古建筑，容易产生更多的破坏。无人机采用的是非接触式的测绘方式，在测量过程中，与古建筑没有任何接触，因此不会对古建筑造成二次伤害。

此外，无人机测绘效率更高，并且更加智能的完成工作。在山西洪洞县东北部霍山的广胜寺飞虹塔项目中，由于环境的束缚，人力完成测绘十分困难，但是通过无人机，可以快速完成作业。在测绘过程中，共规划了外业拍摄 16 层航线，累计拍摄照片 1451 张，最大程度的还原了塔身纹理和细节。

山西大同悬空寺的测绘中，采用了 " 由粗到细 " 的策略，先通过无人机拍摄少了图像，再此基础上，建立测量区的粗略模型。航线规划软件会通过这些粗略模型来生成精细拍摄所需的三维航迹，无人机将会通过这些航迹来实现近距离拍摄。随后查缺补漏，可以通过无人机在更合适的角度上补拍。最后，通过软件在照片的基础上进行精细化的三维重建。这种新方式是传统人力测绘无法达到的全面性和精细程度。