南有武當(dāng)金頂，北有老君鐵頂。

　　不管是日暮遠(yuǎn)山紅，還是落雪飛滿山，沒(méi)有人能拒絕與老君山雪景、武當(dāng)山煙霧繚繞同頻共振。

　　近日，B站UP主“影視颶風(fēng)”頻道出品《無(wú)人機(jī)掃描整座山！耗費(fèi)30天，用10000張照片還原世界文化遺產(chǎn)》作品，聯(lián)合大疆行業(yè)應(yīng)用、山西文達(dá)通團(tuán)隊(duì)用攝影測(cè)量技術(shù)復(fù)刻河南老君山和湖北武當(dāng)山全貌。

　　而能吸引近290萬(wàn)流量的原因，更多在于用戶對(duì)能復(fù)刻雄偉巍峨古建筑群技術(shù)的百般驚嘆與好奇。

鎖定自動(dòng)航線，苦等飛行時(shí)機(jī)

　　3月份的老君山，雪景還未散盡，早已征服了眾多游客。

　　在老君山的山頂，坐落著一座氣勢(shì)恢宏的金頂?shù)烙^群。受大疆行業(yè)應(yīng)用邀約，由山西文達(dá)通的技術(shù)負(fù)責(zé)人張兵偕同影視颶風(fēng)團(tuán)隊(duì)前往山頂進(jìn)行攝影測(cè)量。

　　雪景雖美，倘若選擇的拍攝時(shí)機(jī)不對(duì)，想拍出大片，將景色的三維數(shù)字模型裝進(jìn)電腦并不容易。

　　據(jù)張兵介紹，“老君山所處的地勢(shì)比較險(xiǎn)峻，而且天氣環(huán)境變化多樣，時(shí)常云霧環(huán)繞，光影變化極快?！边@也意味著，團(tuán)隊(duì)若想在有效時(shí)間或有效光影的前提下完成整個(gè)數(shù)據(jù)采集任務(wù)并非易事。

　　于拍攝團(tuán)隊(duì)而言，較為理想的時(shí)間段一定是游客稀少的早晨和傍晚，最好還是陰天。

　　不過(guò)，在選取合適拍攝時(shí)機(jī)之前，張兵介紹稱，團(tuán)隊(duì)優(yōu)先要做的是，針對(duì)測(cè)區(qū)的概況與技術(shù)要求進(jìn)行航線規(guī)劃：先用大疆經(jīng)緯M300 RTK拍攝較大的場(chǎng)景，再用精靈4 RTK拍攝較為狹窄的區(qū)域。

　　更確切地說(shuō)，在保持固定分辨率的同時(shí)，航測(cè)團(tuán)隊(duì)采用由粗到細(xì)、空地融合、由小到大的影像采集策略：經(jīng)緯M300 RTK搭載DJI P1采集老君山粗模→使用大疆智圖輸出粗模點(diǎn)云成果→確認(rèn)粗模結(jié)構(gòu)完整，提取必要參數(shù)進(jìn)行航線設(shè)計(jì)→針對(duì)不同結(jié)構(gòu)目標(biāo)進(jìn)行航線規(guī)劃→在大疆智圖導(dǎo)入粗模和航線文件進(jìn)行安全校驗(yàn)→無(wú)人機(jī)貼近攝影測(cè)量數(shù)據(jù)采集。

　　具體的技術(shù)操作如下：

　　1、粗模影像數(shù)據(jù)采集

　　采用經(jīng)緯M300 RTK+DJI P1進(jìn)行測(cè)區(qū)大范圍擺動(dòng)采集傾斜數(shù)據(jù)，并且通過(guò)大疆智圖輸出低分辨率的三維粗模與點(diǎn)云模型，用于了解測(cè)區(qū)整體概況與自動(dòng)貼近攝影測(cè)量航線的規(guī)劃規(guī)劃。

　　2、基于粗模的自動(dòng)航線規(guī)劃與手動(dòng)航線分區(qū)

　　對(duì)于周邊環(huán)境空闊以及大型結(jié)構(gòu)建筑單體采用經(jīng)緯M300 RTK+DJI P1執(zhí)行自動(dòng)航線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，保證影像質(zhì)量的同時(shí)提高采集的效率。對(duì)于空間狹小與結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑物采用精靈4 RTK進(jìn)行手動(dòng)航線補(bǔ)拍，保證細(xì)節(jié)的完整。

　　3、精細(xì)化模型影像數(shù)據(jù)采集

　　為了能夠保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，選擇在陰天時(shí)進(jìn)行常規(guī)傾斜攝影航線、自動(dòng)化貼近攝影測(cè)量航線、手動(dòng)補(bǔ)拍航線的數(shù)據(jù)采集。參數(shù)設(shè)置方面，經(jīng)緯M 300 RTK與精靈4 RTK采用高精度RTK定位與精度維持功能，提高影像空三平差的精度與效率。相機(jī)設(shè)置參數(shù)采用快門優(yōu)先與對(duì)角無(wú)窮遠(yuǎn)模式，降低照片采集的像素點(diǎn)位移。感光ISO為200-400左右，降低影像的噪點(diǎn)，保證有效像素點(diǎn)的比例。針對(duì)局部低光區(qū)域，DJI P1具備低噪高感成像模式，ISO即使在1000左右，仍然可以保證影像的畫質(zhì)。

　　4、影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入大疆智圖重建

　　基于先進(jìn)的三維重建算法，在大疆智圖導(dǎo)入多角度拍攝所得影像，可短時(shí)間內(nèi)處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，輸出高質(zhì)量三維模型。

　　當(dāng)三維模型呈現(xiàn)在眼前，張兵不得不感慨，為了一個(gè)光線均勻柔和的陰天，經(jīng)歷了“遠(yuǎn)赴人間驚鴻宴，老君山上吃泡面”的體驗(yàn)以及在山頂足足五天的等待很值得。

　　在保證建筑檐下構(gòu)筑清晰度的基礎(chǔ)上，加上游戲引擎的白雪、云彩渲染，建模后的老君山不失一種漫天云霧中云頂天宮的輝煌場(chǎng)景。

單體測(cè)量，構(gòu)造精細(xì)美

　　即便在拍攝之前做了大量詳實(shí)的規(guī)劃，航測(cè)團(tuán)隊(duì)依然無(wú)法規(guī)避客流量大的問(wèn)題。

　　“經(jīng)過(guò)一整天的翻山越嶺，等我們抵達(dá)武當(dāng)山時(shí)，整個(gè)景區(qū)人頭攢動(dòng)，游客密密麻麻，包括走廊、平整的空地上幾乎都站滿了人?！睆埍貞浀?。

　　按照以往的經(jīng)驗(yàn)，倘若在這種環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集完的數(shù)據(jù)質(zhì)量不會(huì)太好?！斑M(jìn)行三維模型重建，我們需要在后期通過(guò)影像的方式呈現(xiàn)整體建筑的三維結(jié)構(gòu)。而移動(dòng)的人或物體，必然會(huì)干擾整個(gè)建模效果?！?/p>

　　不得已之下，張兵表示，“我們只能趁著游客早晨上索道抵達(dá)核心景區(qū)的空隙時(shí)間，抓緊時(shí)間采集數(shù)據(jù)，下午在游客提前離開景區(qū)時(shí)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集?！?/p>

　　雖然兩個(gè)景區(qū)作業(yè)環(huán)境相差不多，但相比老君山道觀群，張兵表示，武當(dāng)山的建筑空間相對(duì)狹窄，每個(gè)單體建筑物都比較小。

遙控航線規(guī)劃界面

測(cè)區(qū)整體模型

　　也就是說(shuō)，在采集武當(dāng)山數(shù)據(jù)的過(guò)程當(dāng)中，航測(cè)團(tuán)隊(duì)很難采用經(jīng)緯M300 RTK對(duì)單體進(jìn)行自動(dòng)航線拍攝，而更多是使用小型無(wú)人機(jī)精靈4 RTK采集單體數(shù)據(jù)。

　　結(jié)合武當(dāng)山核心景區(qū)建筑物空間狹小與結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)仍然選擇在陰天采用精靈4 RTK進(jìn)行手動(dòng)航線補(bǔ)拍，保證細(xì)節(jié)的完整。（參數(shù)設(shè)置方面可參考老君山的數(shù)據(jù)）

　　好在，景區(qū)單體建筑物小但集中?！霸诮ㄖ锊杉倪^(guò)程當(dāng)中，我們著重凸顯出武當(dāng)山建筑的精細(xì)美，如對(duì)銅柱、磚雕或者牌匾之類的裝飾小構(gòu)件重點(diǎn)采集?！?/p>

精細(xì)模型成果細(xì)節(jié)

　　不論是二維與三維測(cè)量數(shù)據(jù)，導(dǎo)入多角度拍攝武當(dāng)山所得影像，都可通過(guò)大疆智圖先進(jìn)的三維重建算法，在短時(shí)間內(nèi)處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，輸出高質(zhì)量重建結(jié)果。

數(shù)據(jù)空三處理界面

　　回顧山上美景之時(shí)，張兵直言，仙氣飄飄的武當(dāng)山，因能見度低，四圍俱是朦朧一片。也正因如此，如果依靠傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式，恐怕難以實(shí)現(xiàn)自主作業(yè)。

　　“在數(shù)據(jù)采集的過(guò)程當(dāng)中，前一秒無(wú)人機(jī)還在天空中正常飛行，后一秒便開始出現(xiàn)云霧繚繞，有可能可視距離不到5米。最后，還是得依靠大疆無(wú)人機(jī)的智能返航功能來(lái)保證無(wú)人機(jī)的安全作業(yè)?！?/p>

　　不難看出，從功能到形式，大疆無(wú)人機(jī)影像捕捉到了僅憑人眼難以捕捉到的絕美瞬間，同時(shí)將這極致影像盡數(shù)展現(xiàn)在武當(dāng)山的每一幀畫面之中。這也為文化遺產(chǎn)攝影測(cè)量帶來(lái)別樣的藝術(shù)效果。

出圈，不止于文化遺產(chǎn)

　　可以說(shuō)，此次攝影測(cè)量無(wú)疑是無(wú)人機(jī)在文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的一次關(guān)鍵“亮相”。

　　“測(cè)繪和攝影測(cè)量領(lǐng)域本身就是一個(gè)比較小的圈子，而攝影測(cè)量的范疇比測(cè)繪還要小得多。”深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司測(cè)繪行業(yè)負(fù)責(zé)人魏坤嶺坦言。

　　而截止目前為止，此次老君山和武當(dāng)山攝影測(cè)量視頻的公開瀏覽量仍在不斷上漲，“僅線上評(píng)論就超過(guò)6000條?！?/p>

　　真正令魏坤嶺興奮的是，評(píng)論之中大概有20%是有關(guān)于測(cè)繪的內(nèi)容。

　　攝影測(cè)量出圈，雖是意料之外，但在情理之中。

　　“大疆文化遺產(chǎn)數(shù)字化無(wú)人機(jī)貼近攝影測(cè)量大賽，順勢(shì)在全國(guó)范圍內(nèi)挖掘出了大量用無(wú)人機(jī)貼近攝影測(cè)量建模的案例，相關(guān)的技術(shù)方案與案例一下子達(dá)到了近200個(gè)?！蔽豪X表示。

　　某種意義上，從2017年開始對(duì)建筑進(jìn)行精細(xì)化數(shù)據(jù)采集的張兵團(tuán)隊(duì)，剛好親歷了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

　　“當(dāng)時(shí)有一個(gè)古墓文化遺產(chǎn)保護(hù)單位找到我們，想通過(guò)無(wú)人機(jī)的方式記錄挖掘現(xiàn)場(chǎng)。我們采集完數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，他們對(duì)一些模型的細(xì)節(jié)要求不是特別高，而那時(shí)候我們采用的還是航拍消費(fèi)級(jí)機(jī)型，能盡量做到的事情就是還原一些死角或者不容易直視的地方及相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)?！睆埍貞浄Q。

　　那時(shí)候，業(yè)內(nèi)更多利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行常規(guī)航線的主體采集。而無(wú)人機(jī)能夠把建筑結(jié)構(gòu)還原出來(lái)，已經(jīng)是一個(gè)巨大的突破了。

　　隨著客戶對(duì)實(shí)景三維模型的了解越來(lái)越多、越來(lái)越深入，文化遺產(chǎn)保護(hù)單位對(duì)無(wú)人機(jī)攝影的要求也開始高了起來(lái)。張兵介紹稱，“比如說(shuō)，他們希望通過(guò)無(wú)人機(jī)的方式進(jìn)一步體現(xiàn)部分壁畫或者檐下的彩繪?！?/p>

　　正是在大疆無(wú)人機(jī)設(shè)備更新迭代的支撐下，建筑壁畫、檐下彩畫畫質(zhì)以及紋理以更高精度、更清晰的方式呈現(xiàn)出來(lái)的效果才得以實(shí)現(xiàn)。

　　魏坤嶺也表示，能夠用實(shí)景三維模型的方式將建筑的位置、距離、形狀、姿態(tài)，包括其中精美絕倫的紋理、精細(xì)的構(gòu)筑件、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)等復(fù)刻出來(lái)，也恰恰是文化遺產(chǎn)保護(hù)、測(cè)繪領(lǐng)域相關(guān)單位相融合的關(guān)鍵點(diǎn)。

　　而作為市場(chǎng)參與方之一，魏坤嶺指出，大疆仍將繼續(xù)從軟硬件產(chǎn)品出發(fā)，提升產(chǎn)品相關(guān)的性能、安全性、可靠性、應(yīng)用性等。

　　具體來(lái)說(shuō)，提高無(wú)人機(jī)在航線不規(guī)整、空間狹小等復(fù)雜環(huán)境下的安全性、可靠性；完善無(wú)人機(jī)硬件與軟件結(jié)合程度，在完成外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，將整個(gè)作業(yè)方案和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)做得更簡(jiǎn)單化、更易用化；實(shí)現(xiàn)整個(gè)古建筑在不同光照條件下的色彩和紋理的均一化；在建模之前或者建模過(guò)程當(dāng)中，降低移動(dòng)的人、物體影像對(duì)建模效果的干擾等。

　　在業(yè)內(nèi)的設(shè)想之中，涵蓋攝影測(cè)量在內(nèi)的測(cè)繪行業(yè)，有望破圈并賦能到文化遺產(chǎn)、游戲等各行各業(yè)，甚至走得更遠(yuǎn)。

　　某種程度上，此次測(cè)量比以往任何一次作業(yè)難度都大得多，也令業(yè)內(nèi)相信，有關(guān)文化遺產(chǎn)貼近攝影測(cè)量的精細(xì)化建模技術(shù)和方案的完善程度，代表著這一技術(shù)已經(jīng)距離產(chǎn)業(yè)化更近了一步。

　　“此次外業(yè)數(shù)據(jù)采集花了10天左右時(shí)間，而再細(xì)化到有效采集的時(shí)間，基本上3天左右就可以采集完這兩個(gè)景區(qū)的整體數(shù)據(jù)。”張兵補(bǔ)充道。

　　而與此同時(shí)，此次航測(cè)團(tuán)隊(duì)也對(duì)各位業(yè)內(nèi)同行或愛好者作出重要提醒：攝影測(cè)量本質(zhì)上屬于測(cè)繪，高精度測(cè)繪數(shù)據(jù)是屬于國(guó)家嚴(yán)格保密的數(shù)據(jù)，如果做大型的攝影測(cè)量一定要有相關(guān)資質(zhì)和提前申請(qǐng)好空域；大家在對(duì)古建筑貼近攝影測(cè)量的過(guò)程中，保護(hù)設(shè)備安全的同時(shí)更要避免對(duì)古建筑主體的二次損壞。