盡管已經(jīng)年逾八旬，但中國工程院院士、國際歐亞科學院院士，著名攝影測量與遙感學家張祖勛從未停止對科技難題的鉆研，不僅親自參與科研項目，也堅持為學生授課。今年年初張祖勛院士提出的貼近攝影測量震動業(yè)界，被稱為區(qū)別于豎直航空攝影測量、傾斜攝影測量的第三種攝影測量方式。

　　張祖勛院士

　　近日張祖勛院士接受了泰伯網(wǎng)專訪，談起工作和生活中的趣事，張院士風趣幽默，而對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展及科研落地，他則持相當嚴謹?shù)膽B(tài)度。

　　01“濟南女婿”回家

　　“我雖然是江蘇人，但也是半個山東人。我們家的另外一位張老師，她是1955年從濟南到了同濟（大學），我是從蘇州到了同濟（大學），就這樣，我擁有了一份濟南情懷。”張祖勛院士家的“另一位張老師”，指的是他的妻子，武漢大學遙感信息工程學院張世興教授。

　　“第一次到濟南是1963年，給我留下了深刻的印象：風景秀麗、人杰地靈，可惜當時條件有限，沒有留下很好的照片。2016年的春節(jié)我是在濟南過的，在五龍?zhí)逗筱~元局后街附近，有位男士在小河里洗衣服，剛好被我記錄了下來。這個場景還是我小時候在蘇州河邊住的時候經(jīng)?？吹降?。第一個感想是，以前聽到傳言說北方男人有些大男子主義，但我看到的濟南男士竟如此勤勞；第二個感想是，現(xiàn)在大城市里面，還能有如此清澈的水，應該是并不多見的；第三個感想是，云計算、大數(shù)據(jù)、智能化時代，有了人工智能，機器智能了，人變傻了就麻煩了，人還是要做很多小事，對我們的健康會更有利。”

　　11月9日，張祖勛院士工作站在濟南正式揭牌，這也是山東省航測遙感領域的首家院士工作站。揭牌儀式上，自稱為“半個山東人”的他談起這份對濟南的獨特情感。張院士曾多次到山東就地理信息進行交流，而本次建立的工作站將致力于地理信息產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新、成果轉化，為山東省國土空間規(guī)劃、智慧城市建設、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等提供基礎數(shù)據(jù)支撐和高精度位置服務。

　　在現(xiàn)場，張祖勛院士介紹了“云控與貼近攝影測量”的相關情況。

　　貼近攝影測量被稱為區(qū)別于豎直航空攝影測量、傾斜攝影測量的第三種攝影測量方式，它利用旋翼無人機貼近物體表面攝影，獲?。▉喞迕准墸└咔逵跋瘢⑦M行攝影測量處理，從而恢復被攝對象的精確坐標和精細形狀結構。

　　張祖勛院士最初提出“貼近攝影測量”這一概念，是因為看到地質調查人員在懸崖峭壁上像“蜘蛛人”一樣作業(yè)的危險場景。他發(fā)現(xiàn)，盡管應用領域不斷拓展，但在地質災害監(jiān)測預警領域，無論是單相機的豎直攝影還是五相機的傾斜攝影測量，在“巖崩、滑坡”等地質治理工作中都只能作為一種輔助手段，還是不得不靠人工冒著生命危險去采集數(shù)據(jù)。

　　地調人員在峭壁作業(yè)

　　“現(xiàn)在常用的五相機傾斜攝影，（在上面的場景中）多余的照片遠遠超過有用的照片，效率實在太低了，提供的結果基本不能用”。張祖勛院士意識到，必須要找到一種能高度還原地物地貌本身精細結構，快速獲取高精度影像并進行處理的攝影測量方式。

　　“貼近攝影測量”應運而生。

　　這一名詞參考了直升機的“貼地飛行”，由已有的對“地”觀測演變?yōu)閷?ldquo;面”觀測，是一種更為精細的觀測方式。自年初提出起，張院士團隊利用該技術進行了包括古建筑精細化重建、地質災害調查精細化攝影測量等應用實驗，獲取了多方面寶貴的案例經(jīng)驗。

　　以巫山箭穿洞為例，張院士團隊利用貼近攝影測量獲取數(shù)據(jù)，生成了剖面正交影像圖。由于箭穿洞危巖接近垂直，傳統(tǒng)正射影像上壓縮很大，難以辨識，對于地質調查幾乎沒有價值，而在正交影像圖上則可清晰識別巖體及裂縫，高精度重塑地質地貌。

　　據(jù)張祖勛院士介紹，“貼近”并不意味著在運用這項技術時，所有情況下都要與物體表面貼得很“近”。一般來說，無人機“貼近”的距離在5-50米左右，但在調查范圍較大，比如對整個三峽庫區(qū)做整體的滑坡調查時，影像必然是大尺度的，飛行距離可能達到150-200米。

　　張院士也強調，貼近攝影測量這一概念誕生還不足一年，對于新技術應該持謹慎態(tài)度，現(xiàn)階段仍需各方合作，多加驗證。

　　02“重建”懸空寺背后的故事

　　上半年，張院士團隊因“重建”懸空寺而屢屢刷屏，這也是貼近攝影測量的典型案例之一。

　　懸空寺

　　懸空寺，建成于公元491年，位于山西省大同市渾源縣恒山金龍峽西側翠屏峰峭壁間，整座寺院就像懸掛在懸崖上，是佛、道、儒三教合一的獨特寺廟。網(wǎng)絡中對懸空寺的描述為“半插飛梁為基，巧借巖石暗托，梁柱上下一體，建筑極具特色”，但也正因如此，懸空寺的數(shù)據(jù)獲取及文物保護工作有相當高的難度，2010年，懸空寺入選《時代周刊》世界岌岌可危十大建筑。

　　張祖勛院士向泰伯網(wǎng)談起“重建”懸空寺背后的故事。

　　張祖勛院士表示，懸空寺“重建”之所以引發(fā)媒體爭相報道，原因有二，一是借助無人機利用貼近攝影測量技術拍攝懸空寺，對其建成高精度實景三維模型具有典型意義，二是巴黎圣母院失火引發(fā)了輿論對文物保護話題的關注。

　　但其實要用無人機為懸空寺進行“重建”，前期還需要大量的聯(lián)系和溝通工作。張院士團隊開具介紹信，輾轉聯(lián)系到各級相關部門（包括當?shù)氐淖匀毁Y源部門、文物保護單位、景區(qū)管理單位等），才獲準對懸空寺進行拍攝。懸空寺身處山谷中間，山谷間吹來的“穿堂風”達到六級，谷底GPS信號也不太好。從早上9點進入景區(qū)開始準備數(shù)據(jù)采集工作，直至下午五六點鐘才飛完，最終成功“重建”數(shù)字懸空寺。

　　鮮為人知的是，當時張院士團隊還對山西省另一重點保護文物應縣木塔（又名“釋迦塔”）進行了數(shù)據(jù)采集和高精度實景三維建模，而這背后還有一段小插曲。

　　位于山西應縣城內的應縣木塔是目前世界上現(xiàn)存最高、最古老的純木結構建筑。這座木塔建于九百多年前的遼代，通體沒用一顆鐵釘，全部架構均由卯榫咬合而成，千年承重數(shù)千噸而不下沉，被稱為建筑界的奇跡。正因如此，應縣木塔與埃菲爾鐵塔、意大利比薩斜塔和埃及金字塔齊名，每年希望對應縣木塔進行學術研究的團隊非常多。

　　在確定應縣木塔管理責任時，張院士團隊就頗費了一番工夫：從自然資源部門問到文物保護部門，最終才找到山西省應縣木塔文物管理所。在團隊到達時，主管部門卻并未第一時間同意對該塔進行數(shù)據(jù)采集的申請。對方查看了介紹信，又反復確認了張祖勛院士拍攝應縣木塔的方式、目的和團隊并補簽協(xié)議后，才同意進行數(shù)據(jù)采集。

　　雖然過程很曲折，但好在當天天氣條件比較好，最終，團隊于當日三點多完成了對應縣木塔的數(shù)據(jù)采集，為其建立了高精度實景三維模型。

　　應縣木塔高精度實景三維模型

　　張院士感嘆，“做事情其實不是那么容易”，真正將攝影測量和三維建模技術運用到文物保護當中，還需要技術團隊和文物主管部門多方交流與磨合，大范圍推廣還需要比較長的時間。

　　03得數(shù)據(jù)者得天下

　　張祖勛院士強調，攝影測量必須要有“云控”。事實上，“云控”與“貼近”是兩個概念，前者是有關攝影測量的控制，后者是有關攝影測量的數(shù)據(jù)獲取。

　　“無控”一直是攝影測量追求的目標，而在大數(shù)據(jù)與智能化的今天，云控制開拓了“無控”的新思路。之前外業(yè)要測點，內業(yè)要轉點，工作流程非常復雜。通過云控制，攝影測量可以簡化以往復雜的工作流程，提高工作效率。特別是“LiDAR點云”可以作為攝影測量的“控制”，有可能成為“城市的控制框架”。

　　張院士介紹，“控制場”其實是一個新的概念，但其實在智慧城市建設過程中，大家多多少少都用到了，只是有些人是主動用，有些人是被動用。傳統(tǒng)的CORS站網(wǎng)需要一級一級的控制，但點云本身已經(jīng)提供了一套具有一定精度的平面和高程控制，控制場只需要通過點云控制即可。之前用點云做三維重建，現(xiàn)在要用點云做控制網(wǎng)。無論是先飛的還是后飛的，無論是誰飛的，只要把點云數(shù)據(jù)拿過來就可以做成果，而且不需進行大量的控制工作。

　　在大數(shù)據(jù)時代，“云控”的前景可能更為廣闊。張院士表示，必須轉變傳統(tǒng)觀念，要看到隨著時代發(fā)展，云控制、集群控制的重要作用，在新一代信息技術的基礎上轉變傳統(tǒng)測繪地理信息獲取的工作模式。

　　張祖勛院士攝影作品

　　地理信息產(chǎn)業(yè)正在轉向高質量發(fā)展階段，在張祖勛院士看來，高質量發(fā)展必須要重視科技的前沿發(fā)展。2000年之后，尤其是最近幾年，地信產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，天空地一體化的發(fā)展速度是之前難以想象的。最最重要的一點是，老百姓能夠看得見地理信息的應用方向，這其實不是地信產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展的結果，而是地理信息與其他科技相結合的產(chǎn)物。比如，現(xiàn)在大家都會用手機GPS定位，用手機地圖導航，大家都意識到了空間信息的作用，這也是社會需求發(fā)展的產(chǎn)物。

　　與此同時，地信企業(yè)也受到來自新一代信息技術的沖擊。不過張祖勛院士認為，有競爭其實是好事，競爭能夠促進發(fā)展，激發(fā)創(chuàng)造力。

　　張院士表示，現(xiàn)在科技前沿技術發(fā)展的確很快，但地信企業(yè)在面對挑戰(zhàn)時，也要對自己有信心，積極迎接挑戰(zhàn)，無需盲目悲觀。測繪地信不光是現(xiàn)有能看到的技術，根據(jù)需求還產(chǎn)生了很多新的發(fā)展方向。高質量發(fā)展必須要依靠技術優(yōu)勢，需要不斷提高科技含量，如果只依靠低價比拼，地信產(chǎn)業(yè)無法形成良性競爭態(tài)勢。

　　張祖勛院士引用中國工程院院士陳鯨的表述：“大數(shù)據(jù)面臨的挑戰(zhàn)復雜艱巨，未來信息世界是'三分技術、七分數(shù)據(jù)'，得數(shù)據(jù)者得天下。”

　　科技發(fā)展到了今天，數(shù)據(jù)本身就是資源，一般來說地信產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)出來都是給別人用的，但業(yè)內人士此前往往沒想到數(shù)據(jù)可以自己利用，網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)有很多都沒有利用起來。數(shù)據(jù)本身就是生產(chǎn)力，這一點必須要重視。

　　有句話叫“隔行如隔山”，如何打破地信企業(yè)與其他企業(yè)之間的壁壘是個關鍵問題。張祖勛院士認為，技術交流是個很好的形式，借助交流會等平臺，促進企業(yè)之間的互動，有助于解決這一問題。此外也要注意宣傳普及，尤其是對數(shù)據(jù)應用拓展、一體化平臺服務等方面，信息時代要借助網(wǎng)絡力量進行宣傳拓展，利用現(xiàn)代手段將不同行業(yè)間的距離縮短。