航空遙感讓文物古建在數(shù)字世界永存

　　近日，故宮博物院與騰訊共同簽署深化戰(zhàn)略合作協(xié)議，在文物數(shù)字化采集與文化研究等領(lǐng)域深入助力“數(shù)字故宮”建設(shè)。當(dāng)前的數(shù)字技術(shù)正在推動(dòng)整個(gè)社會(huì)發(fā)生廣泛而深刻的“數(shù)字變革”，文物古建的數(shù)字化保護(hù)成了這場(chǎng)變革在文化傳承方面的落腳點(diǎn)。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)五院508所古建筑數(shù)字化保護(hù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人徐崇斌告訴科技日?qǐng)?bào)記者，航空遙感具有快速、精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)，利用該技術(shù)對(duì)歷史文化古跡三維空間信息進(jìn)行采集與綜合建模，正是數(shù)字化保護(hù)傳承新模式。

　　遙感技術(shù)精準(zhǔn)獲得文物古建信息

　　任何物體都具有光譜特性，具有不同的吸收、反射、輻射光譜的性能。而遙感技術(shù)正是基于這種特性，從遠(yuǎn)距離感知目標(biāo)反射的或自身輻射的電磁波、可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)，以此對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的技術(shù)。

　　徐崇斌解釋說(shuō)，根據(jù)平臺(tái)不同，遙感技術(shù)可分為天基、空基和地基三種，其中，空基遙感也稱(chēng)為航空遙感。航空遙感是指高度在100米以上，100公里以下，利用在大氣層內(nèi)飛行的各類(lèi)飛機(jī)、飛艇、氣球等作為遙感平臺(tái)，進(jìn)行資源調(diào)查、空中偵察、攝影測(cè)量等的一種手段。

　　古建往往是無(wú)法移動(dòng)的，并與周?chē)h(huán)境形成了不可分離的歷史風(fēng)貌。而獲取大尺度、空間高分辨率的多維度文物信息，是航空遙感的優(yōu)勢(shì)。

　　首先，遙感技術(shù)可以不用直接接觸目標(biāo)物體而獲取信息，極大程度降低在文化遺產(chǎn)保護(hù)工作中對(duì)目標(biāo)對(duì)象造成破壞的幾率，其次，航空器材往往具有平臺(tái)靈活、操作簡(jiǎn)便、不受地形影響等優(yōu)勢(shì)，能夠降低信息更新成本，提高數(shù)據(jù)更新速度。更重要的是，利用航空遙感技術(shù)采集所獲取的數(shù)據(jù)具有高分辨率、多維度信息的特點(diǎn)，在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的豐富程度。不僅如此，在航空遙感數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，其結(jié)果表現(xiàn)形式多樣，能夠?yàn)楹罄m(xù)數(shù)據(jù)分析、呈現(xiàn)以及遺產(chǎn)管理、規(guī)劃等工作提供有力支撐。因此，航空遙感非常適合應(yīng)用于古建筑三維場(chǎng)景的真實(shí)建模。

　　無(wú)人機(jī)攜手衛(wèi)星進(jìn)行混合成像

　　針對(duì)歷史文化古跡單體與群體的實(shí)體建模需求，中國(guó)航天科技集團(tuán)五院508所古建筑數(shù)字化保護(hù)團(tuán)隊(duì)運(yùn)用平方米級(jí)無(wú)人機(jī)三維掃描、平方公里級(jí)的衛(wèi)星混合成像，來(lái)支持實(shí)體精準(zhǔn)建模。

　　無(wú)人機(jī)搭載多光譜相機(jī)進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)采集，由于光譜分辨率與空間分辨率高，在清晰顯示地物細(xì)節(jié)的同時(shí)也保證了地物在光譜上的譜維度。所獲取的數(shù)據(jù)同時(shí)包含光譜、地形、形態(tài)、紋理等多種特征信息。

　　徐崇斌具體解釋說(shuō)，在采集過(guò)程中，首先利用無(wú)人機(jī)從不同角度對(duì)古建拍攝多幅照片，照片間需要具有重疊區(qū)域。通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)圖像進(jìn)行特征提取和對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)鄰接圖像間的對(duì)應(yīng)，依據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)計(jì)算攝像機(jī)的光學(xué)參數(shù)、攝像機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的變化關(guān)系；接著，依據(jù)圖像間的匹配特征點(diǎn)對(duì)，利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)原理計(jì)算圖像中目標(biāo)物體的三維空間坐標(biāo)；最后，對(duì)重建得到的空間三維點(diǎn)云進(jìn)行網(wǎng)格化處理及紋理映射，以實(shí)現(xiàn)三維重建。

　　徐崇斌說(shuō)，無(wú)人機(jī)和衛(wèi)星“打配合”，最終使古建三維建模更高效、更精準(zhǔn)。

　　可廣泛應(yīng)用于救災(zāi)、環(huán)保等領(lǐng)域

　　巴黎圣母院的大火給這一巴黎地標(biāo)建筑造成了難以估量的損失。但值得慶幸的是，之前
　　美國(guó)瓦薩學(xué)院的專(zhuān)家為巴黎圣母院建造了三維模型存檔，這份逼真準(zhǔn)確的數(shù)字檔案可為巴黎圣母院災(zāi)后修復(fù)提供巨大幫助。

　　“巴黎圣母院正是由于做了精細(xì)建模，修復(fù)工作才不至于無(wú)從進(jìn)行。”徐崇斌說(shuō)，此前中國(guó)航天科技集團(tuán)五院508所古建筑數(shù)字化保護(hù)團(tuán)隊(duì)針對(duì)塔爾寺古建筑群的數(shù)字化保護(hù)工作，除了對(duì)整個(gè)塔爾寺保護(hù)區(qū)進(jìn)行空間信息綜合建模外，還對(duì)重要單體建筑進(jìn)行精細(xì)化建模，并首次針對(duì)古建筑進(jìn)行藏式風(fēng)格元素的提取。經(jīng)過(guò)精細(xì)化建模，古建一旦遭受損失，修復(fù)和重建工作則可據(jù)此開(kāi)展。

　　除了在古建筑等文物數(shù)字化方面的應(yīng)用，基于航空航天遙感的三維建模技術(shù)還能在智慧城市、測(cè)繪導(dǎo)航、環(huán)境保護(hù)、備災(zāi)救災(zāi)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。如快速生成地形三維影像、數(shù)字模型等，為智慧城市建設(shè)提供三維實(shí)景地理信息數(shù)據(jù)支撐；建立備災(zāi)救災(zāi)三維地理信息應(yīng)急系統(tǒng)，災(zāi)害發(fā)生后，迅速獲取災(zāi)區(qū)圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行三維重建，通過(guò)與災(zāi)前數(shù)據(jù)對(duì)比，為準(zhǔn)確評(píng)估災(zāi)害、制訂救災(zāi)方案、實(shí)施災(zāi)后重建提供決策依據(jù)；對(duì)荒漠化、水土流失等進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，為環(huán)保與治理提供科學(xué)依據(jù)等。

　　轉(zhuǎn)自：科技日?qǐng)?bào)

　　【版權(quán)及免責(zé)聲明】凡本網(wǎng)所屬版權(quán)作品，轉(zhuǎn)載時(shí)須獲得授權(quán)并注明來(lái)源“中國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)力。凡轉(zhuǎn)載文章及企業(yè)宣傳資訊，僅代表作者個(gè)人觀(guān)點(diǎn)，不代表本網(wǎng)觀(guān)點(diǎn)和立場(chǎng)。版權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系：010-65367254。

延伸閱讀