多元“破圈”，摄影测量筑梦“天上宫阙”-技术圈

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南有武当金顶，北有老君铁顶。

不管是日暮远山红，还是落雪飞满山，没有人能拒绝与老君山雪景、武当山烟雾缭绕同频共振。

近日，B站UP主“影视飓风”频道出品《无人机扫描整座山！耗费30天，用10000张照片还原世界文化遗产》作品，联合大疆行业应用、山西文达通团队用摄影测量技术复刻河南老君山和湖北武当山全貌。

而能吸引近290万流量的原因，更多在于用户对能复刻雄伟巍峨古建筑群技术的百般惊叹与好奇。

锁定自动航线，苦等飞行时机

3月份的老君山，雪景还未散尽，早已征服了众多游客。

在老君山的山顶，坐落着一座气势恢宏的金顶道观群。受大疆行业应用邀约，由山西文达通的技术负责人张兵偕同影视飓风团队前往山顶进行摄影测量。

雪景虽美，倘若选择的拍摄时机不对，想拍出大片，将景色的三维数字模型装进电脑并不容易。

据张兵介绍，“老君山所处的地势比较险峻，而且天气环境变化多样，时常云雾环绕，光影变化极快。”这也意味着，团队若想在有效时间或有效光影的前提下完成整个数据采集任务并非易事。

于拍摄团队而言，较为理想的时间段一定是游客稀少的早晨和傍晚，最好还是阴天。

不过，在选取合适拍摄时机之前，张兵介绍称，团队优先要做的是，针对测区的概况与技术要求进行航线规划：先用大疆经纬M300 RTK拍摄较大的场景，再用精灵4 RTK拍摄较为狭窄的区域。

更确切地说，在保持固定分辨率的同时，航测团队采用由粗到细、空地融合、由小到大的影像采集策略：经纬 M300 RTK 搭载 DJI P1 采集老君山粗模→使用大疆智图输出粗模点云成果→确认粗模结构完整，提取必要参数进行航线设计→针对不同结构目标进行航线规划→在大疆智图导入粗模和航线文件进行安全校验→无人机贴近摄影测量数据采集。

具体的技术操作如下：

1、粗模影像数据采集

采用经纬M300 RTK+DJI P1 进行测区大范围摆动采集倾斜数据，并且通过大疆智图输出低分辨率的三维粗模与点云模型，用于了解测区整体概况与自动贴近摄影测量航线的规划规划。

2、基于粗模的自动航线规划与手动航线分区

对于周边环境空阔以及大型结构建筑单体采用经纬 M300 RTK+DJI P1 执行自动航线进行数据采集，保证影像质量的同时提高采集的效率。对于空间狭小与结构复杂的建筑物采用精灵 4 RTK 进行手动航线补拍，保证细节的完整。

3、精细化模型影像数据采集

为了能够保证数据的质量，选择在阴天时进行常规倾斜摄影航线、自动化贴近摄影测量航线、手动补拍航线的数据采集。参数设置方面，经纬 M300 RTK 与精灵 4 RTK 采用高精度RTK 定位与精度维持功能，提高影像空三平差的精度与效率。相机设置参数采用快门优先与对角无穷远模式，降低照片采集的像素点位移。感光 ISO 为 200-400 左右，降低影像的噪点，保证有效像素点的比例。针对局部低光区域，DJI P1 具备低噪高感成像模式，ISO即使在 1000 左右，仍然可以保证影像的画质。

4、影像数据导入大疆智图重建

基于先进的三维重建算法，在大疆智图导入多角度拍摄所得影像，可短时间内处理大规模数据，输出高质量三维模型。

当三维模型呈现在眼前，张兵不得不感慨，为了一个光线均匀柔和的阴天，经历了“远赴人间惊鸿宴，老君山上吃泡面”的体验以及在山顶足足五天的等待很值得。

在保证建筑檐下构筑清晰度的基础上，加上游戏引擎的白雪、云彩渲染，建模后的老君山不失一种漫天云雾中云顶天宫的辉煌场景。

单体测量，构造精细美

即便在拍摄之前做了大量详实的规划，航测团队依然无法规避客流量大的问题。

“经过一整天的翻山越岭，等我们抵达武当山时，整个景区人头攒动，游客密密麻麻，包括走廊、平整的空地上几乎都站满了人。”张兵回忆道。

按照以往的经验，倘若在这种环境下进行数据采集，采集完的数据质量不会太好。“进行三维模型重建，我们需要在后期通过影像的方式呈现整体建筑的三维结构。而移动的人或物体，必然会干扰整个建模效果。”

不得已之下，张兵表示，“我们只能趁着游客早晨上索道抵达核心景区的空隙时间，抓紧时间采集数据，下午在游客提前离开景区时，再进行数据采集。”

虽然两个景区作业环境相差不多，但相比老君山道观群，张兵表示，武当山的建筑空间相对狭窄，每个单体建筑物都比较小。

遥控航线规划界面

测区整体模型

也就是说，在采集武当山数据的过程当中，航测团队很难采用经纬 M300 RTK 对单体进行自动航线拍摄，而更多是使用小型无人机精灵 4 RTK 采集单体数据。

结合武当山核心景区建筑物空间狭小与结构复杂的特点，团队仍然选择在阴天采用精灵 4 RTK 进行手动航线补拍，保证细节的完整。（参数设置方面可参考老君山的数据）

好在，景区单体建筑物小但集中。“在建筑物采集的过程当中，我们着重凸显出武当山建筑的精细美，如对铜柱、砖雕或者牌匾之类的装饰小构件重点采集。”

精细模型成果细节

不论是二维与三维测量数据，导入多角度拍摄武当山所得影像，都可通过大疆智图先进的三维重建算法，在短时间内处理大规模数据，输出高质量重建结果。

数据空三处理界面

回顾山上美景之时，张兵直言，仙气飘飘的武当山，因能见度低，四围俱是朦胧一片。也正因如此，如果依靠传统的数据采集方式，恐怕难以实现自主作业。

“在数据采集的过程当中，前一秒无人机还在天空中正常飞行，后一秒便开始出现云雾缭绕，有可能可视距离不到5米。最后，还是得依靠大疆无人机的智能返航功能来保证无人机的安全作业。”

不难看出，从功能到形式，大疆无人机影像捕捉到了仅凭人眼难以捕捉到的绝美瞬间，同时将这极致影像尽数展现在武当山的每一帧画面之中。这也为文化遗产摄影测量带来别样的艺术效果。

出圈，不止于文化遗产

可以说，此次摄影测量无疑是无人机在文化遗产领域的一次关键“亮相”。

“测绘和摄影测量领域本身就是一个比较小的圈子，而摄影测量的范畴比测绘还要小得多。”深圳市大疆创新科技有限公司测绘行业负责人魏坤岭坦言。

而截止目前，此次老君山和武当山摄影测量视频的公开浏览量仍在不断上涨，“仅线上评论就超过6000条。”

真正令魏坤岭兴奋的是，评论之中大概有20%是有关于测绘的内容。

摄影测量出圈，虽是意料之外，但在情理之中。

“大疆文化遗产数字化无人机贴近摄影测量大赛，顺势在全国范围内挖掘出了大量用无人机贴近摄影测量建模的案例，相关的技术方案与案例一下子达到了近200个。”魏坤岭表示。

某种意义上，从2017年开始对建筑进行精细化数据采集的张兵团队，刚好亲历了整个行业的发展。

“当时有一个古墓文化遗产保护单位找到我们，想通过无人机的方式记录挖掘现场。我们采集完数据后发现，他们对一些模型的细节要求不是特别高，而那时候我们采用的还是航拍消费级机型，能尽量做到的事情就是还原一些死角或者不容易直视的地方及相关建筑结构。”张兵回忆称。

那时候，业内更多利用无人机进行常规航线的主体采集。而无人机能够把建筑结构还原出来，已经是一个巨大的突破了。

随着客户对实景三维模型的了解越来越多、越来越深入，文化遗产保护单位对无人机摄影的要求也开始高了起来。张兵介绍称，“比如说，他们希望通过无人机的方式进一步体现部分壁画或者檐下的彩绘。”

正是在大疆无人机设备更新迭代的支撑下，建筑壁画、檐下彩画画质以及纹理以更高精度、更清晰的方式呈现出来的效果才得以实现。

魏坤岭也表示，能够用实景三维模型的方式将建筑的位置、距离、形状、姿态，包括其中精美绝伦的纹理、精细的构筑件、复杂的结构等复刻出来，也恰恰是文化遗产保护、测绘领域相关单位相融合的关键点。

而作为市场参与方之一，魏坤岭指出，大疆仍将继续从软硬件产品出发，提升产品相关的性能、安全性、可靠性、应用性等。

具体来说，提高无人机在航线不规整、空间狭小等复杂环境下的安全性、可靠性；完善无人机硬件与软件结合程度，在完成外业数据采集和内业数据处理的基础上，将整个作业方案和数据处理系统做得更简单化、更易用化；实现整个古建筑在不同光照条件下的色彩和纹理的均一化；在建模之前或者建模过程当中，降低移动的人、物体影像对建模效果的干扰等。

在业内的设想之中，涵盖摄影测量在内的测绘行业，有望破圈并赋能到文化遗产、游戏等各行各业，甚至走得更远。

某种程度上，此次测量比以往任何一次作业难度都大得多，也令业内相信，有关文化遗产贴近摄影测量的精细化建模技术和方案的完善程度，代表着这一技术已经距离产业化更近了一步。

“此次外业数据采集花了10天左右时间，而再细化到有效采集的时间，基本上3天左右就可以采集完这两个景区的整体数据。”张兵补充道。

而与此同时，此次航测团队也对各位业内同行或爱好者作出重要提醒：摄影测量本质上属于测绘，高精度测绘数据是属于国家严格保密的数据，如果做大型的摄影测量一定要有相关资质和提前申请好空域；大家在对古建筑贴近摄影测量的过程中，保护设备安全的同时更要避免对古建筑主体的二次损坏。

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