记录历史,传承文化!无人机航测技术助力古祝山客家围屋焕发生机

摘要:2024年1月,有着近300年历史的碧山村古祝山客家围屋重建工程完工。天宝耐特技术团队受客户邀请,为重建的古祝山客家围屋开展数字化存档工作,为后续的研究、保护和展示提供技术支持。

千年积淀历久弥新

科技创新助力文化传承

在历史的长河中

【古建筑】作为民族文化的瑰宝

承载着无数的故事与智慧

然而,随着岁月侵蚀和人为破坏

这些民族文化瑰宝面临着严重的威胁

幸运的是,随着科技的进步

无人机航测技术为古建筑的保护与传承

带来了新的希望

今天,让我们一起走进古祝山客家围屋

探索无人机航测技术

如何重塑这座近300年历史的古建筑!

2024年1月,有着近300年历史的碧山村古祝山客家围屋重建工程完工。天宝耐特技术团队受客户邀请,为重建的古祝山客家围屋开展数字化存档工作,为后续的研究、保护和展示提供技术支持。

2024年8月30日,国务院办公厅发布了《实景三维中国2025年初步建成》的通知,标志着我国实景三维建设进入了新的发展阶段。人工智能、大数据、云计算等新兴技术的应用,初步实现了海量空间地理数据的轻量化处理、语义化建模、大范围地理场景数据获取以及三维数据可视化。

在应用上,自然资源部基于时空基准、时空关联、时空分析、时空智能、时空安全五个核心功能,积极引导和培育实景三维中国的应用需求,形成了涵盖灾害防治、智慧安防与调度、历史文化保护、国土空间规划、耕地保护、节约集约用地、生态保护、在线旅游等22大类、100余种应用场景。古建筑作为历史文化的重要组成部分,实景三维中国建设的推进,为古建筑保护与传承开辟了新的道路。

平山街道碧山村位于惠东县城东南部,作为全省首批“百千万工程”典型村,立足特色客家文化,实施了一系列具有乡村特色和文化内涵的项目。古祝山客家围屋,作为惠州市第二批历史建筑,始建于1737年,由当时考中举人的陈姓祖辈所建,占地约5000平方米,整体呈椭圆形结构,按照“三进三堂四横一围龙”的布局,共设9厅18井,99间房,顶部装饰10堵马头墙,具有典型客家围龙屋的特点。

修缮前、修缮后实拍图

与传统古建筑保护测绘相比,无人机航测解决方案具有不接触对象本体、成果处理简单自动化、精度高、效率高等优点。无人机可对古建筑进行贴近摄影测量,通过拍摄多张连续的空中图像,结合空间坐标信息进行空中三角测量,实现快速、自动化、全方位的厘米级三维精细建模,满足数字化存档和测量需求。

本次项目采用的是DJI精灵4 RTK无人机,这是一款小型多旋翼高精度航测无人机,具备厘米级导航定位系统和高性能成像系统,能够大幅提升航测精度,简化作业流程,降低时间成本,便携易用。

● 一体化飞行平台:飞行器、云台、相机、RTK模块高精度集成

● 厘米级导航定位:提供高精度定位信息,平面建图水平绝对精度5CM

● 免相控解决方案:高精度RTK模块,精准的时间同步,实时位置补偿

● 高精度成像:1英寸 2000万像素CMOS传感器捕捉高清影像,机械快门支持高速飞行拍摄,消除果冻效应,有效避免建图精度降低。

● 航测模块丰富:GS RTK APP提供摄影测量2D、摄影测量3D、航带飞行、仿地飞行、一控多机等多种专业化航线规划

1、像控点布设

为保证航测精度,天宝耐特技术人员采用PPK+RTK+像控点的方式采集数据,事先在地面使用RTK均匀布设5个像控点,最大程度上确保输出的成果在可控误差范围内。

2、航线规划

古祝山客家围屋在山区,地形起伏大,为保证飞行安全和满足精度要求,将飞行高度设置为80米;丘陵地段,植被茂密,本次测区我们将航线重叠率设为80%,旁向重叠率设为70%。

3、内业处理

(1)导入照片

(2)空中三角测量。将带有EXIF信息的航飞照片导入空三后处理软件,例如iTwin Capture Modeler(CC)、Metashape(PhotoScan)、Smart 3D、Pix 4D、、重建大师等。本次案例采用重建大师进行空中三角测量处理。

空三报告

(3)由于RTK布设像控点和无人机航测时使用的网络CORS,均选用国家2000坐标系统,高程为大地高。故统一投影坐标系统为:CGCS2000/3-degree Gauss-Kruger CM 114E EPSG:4547

(4)导入控制点

(5)在每个控制点上选取多张照片,对像控点标靶中心进行刺点

(6)提交2D、3D重建工程

(7)等待程序运行直至重建完成

经过无人机航测和后续的内业处理工作,我们成功构建了古祝山客家围屋的三维模型。这些模型包括真彩点云模型、数字正射影像DOM、数字表面模型DSM以及实景三维模型等。通过这些模型,我们可以清晰地看到围屋的建筑布局、结构体系和构件尺寸等信息。同时,这些模型还可以用于文物保护、教育、旅游等多个领域,为古建筑的传承与发展提供了新的动力。

1、真彩点云模型(Point Cloud)

2、数字正射影像DOM(Digital Ortho Map)

3、数字表面模型DSM(Digital Surface Model)

4、实景三维模型(Texture Mesh)

无人机航测技术的出现,为古建筑的保护与传承提供了一种新的工作方式;同时,利用无人机航测技术生成的高精度三维模型,让不可移动的文物展示进入全新的数字化时代,不仅为古迹的维护与展示提供了数字化信息支持,还为文物保护工作提供了科学的理论依据。随着无人机技术的发展和应用领域的不断拓展,无人机航测技术将会更广泛的应用于文物建筑保护工作中,成为文物建筑科技保护工作的重要方式。

天宝耐特作为测绘地理信息服务商,也将在时代的号召下,为客户提供更多高精度、高效率、低成本、低门槛的航测解决方案,助力推动历史建筑保护的数字化进程,为保护历史建筑贡献科技力量。

来源:济南旅游

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