無人機(jī)攝影測量作為一種高科技測繪技術(shù)，為我國文化遺產(chǎn)的保護(hù)工作帶來了革命性的影響，隨著經(jīng)緯M300 RTK和DJI P1的推出，三軸穩(wěn)定云臺和高精度的飛行航線控制、POS數(shù)據(jù)，為張祖勛院士所提出的“貼近攝影測量”提供了全新可能，直接將模型成果的分辨率提高到毫米級別。

樂山大佛，開鑿于唐代，通高71米，是中國最大的一尊崖面石刻造像。2020年底，應(yīng)樂山文物部門邀請，成都攜恩科技聯(lián)合南京韋博智控在大疆行業(yè)應(yīng)用的支持下，實施了樂山大佛的高精度數(shù)字化建模作業(yè)。此次航測建模過程中，遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，借助經(jīng)緯M300 RTK、DJI P1、大疆智圖等軟硬件設(shè)備，團(tuán)隊最終在極短的時間內(nèi)高效完成作業(yè)，攻克樂山大佛毫米級建模任務(wù)，助力樂山大佛的古跡保護(hù)工作。

我們將分別從航線設(shè)計、航線執(zhí)飛、三維重建這幾個方面來介紹本次作業(yè)是如何實現(xiàn)的，快來看看吧！

樂山大佛

特殊內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，

“由粗到細(xì)”為樂山大佛量身定制航線

樂山大佛由山體向內(nèi)開鑿而成，形成一個上小下大的復(fù)雜內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，給本次作業(yè)造成了極大的困難。

放大后的航線可以清晰看到航點的序號、位置和偏航角度

針對樂山大佛這樣極不規(guī)則的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)體，如何在保持固定分辨率的同時，設(shè)計具有足夠重疊度的航線是巨大的挑戰(zhàn)，航測團(tuán)隊采用“由粗到細(xì)”影像采集策略：

1.經(jīng)緯M300 RTK搭載DJI P1采集樂山大佛粗模

2.使用大疆智圖輸出粗模點云成果

3.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

4.使用第三方軟件針對不同結(jié)構(gòu)目標(biāo)進(jìn)行航線規(guī)劃

5.在大疆智圖導(dǎo)入粗模和航線文件進(jìn)行安全校驗

粗模成果需滿足幾何結(jié)構(gòu)完整、絕對精度高這兩點要求。經(jīng)緯M300 RTK搭載DJI P1實現(xiàn)微秒級時間同步，提供實時厘米級POS數(shù)據(jù)，顯著提升模型成果的絕對精度。

粗模空三成果

樂山大佛整個內(nèi)凹結(jié)構(gòu)分為頭部、軀干、腿部三個部分，通過第三方航線規(guī)劃軟件，分別生成針對三個部分結(jié)構(gòu)特色的航線規(guī)劃方案。

樂山大佛頭部自動采集航線

樂山大佛軀干自動采集航線

樂山大佛腿部自動采集航線

為確保拍攝安全，作業(yè)團(tuán)隊使用大疆智圖進(jìn)行航線檢查。航線規(guī)劃完后，借助大疆智圖航點飛行功能，導(dǎo)入粗模和規(guī)劃好的航線文件進(jìn)行多視角校驗。大疆智圖不但可以準(zhǔn)確再現(xiàn)規(guī)劃的航點位置，并且可以依據(jù)設(shè)定好的偏航、俯仰角度，模擬航點位置錐體投射到模型上的效果，從而檢查航線航點的安全性以及偏航、俯仰角度是否合理。

自動+手動飛行，

全畫幅相機(jī)P1確保更安全的操作空間

對于樂山大佛這類文化遺產(chǎn)，測繪作業(yè)時確保古跡的安全是重中之重。在此需求下，DJI P1全畫幅的優(yōu)勢特別明顯。同樣設(shè)計1mm的分辨率，精靈4 RTK的相對距離為3.65m，而DJI P1配合35mm焦段鏡頭的相對距離為8 m，更換50mm鏡頭后相對距離為11m。更大的相對距離帶來更安全的操作空間，高效獲取超高分辨率的數(shù)據(jù)影像。

經(jīng)緯M300 RTK搭載了六向雙目視覺傳感器，擁有更強大的避障能力，并且采用多冗余系統(tǒng)設(shè)計，保障復(fù)雜環(huán)境下的飛行安全。航線飛行支持協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎過點不停，大幅提升作業(yè)效率與面積。

此次樂山大佛建模的難度還來自于測區(qū)紋理非常復(fù)雜，容易導(dǎo)致紋理拉花空洞、幾何結(jié)構(gòu)的缺失。得益于大疆智圖的高效處理能力和DJI P1準(zhǔn)確的內(nèi)外參，1,000張照片空三解算時間大約為13分鐘，2,000張照片大約35分鐘，能夠快速對拍攝數(shù)據(jù)進(jìn)行空三驗證，直觀反映出哪里需要補充影像，幫助作業(yè)團(tuán)隊及時調(diào)整航線和作業(yè)流程。

整體外業(yè)作業(yè)非常順利，主要結(jié)構(gòu)部分的數(shù)據(jù)采集只花費半天時間就順利完成，甚至還有盈余的電量增加一些手動補拍。

經(jīng)緯M300 RTK自動航線采集

大疆智圖32小時完成三維重建，

極致效率建模利器

數(shù)據(jù)采集完畢后，團(tuán)隊選擇性能優(yōu)異的大疆智圖進(jìn)行三維重建，生產(chǎn)出符合交付要求的精細(xì)化模型，模型成果獲得用戶認(rèn)可。

樂山大佛空三成果

整個樂山大佛共采集4,537張照片，建模工作量大。對于這種不規(guī)則的照片數(shù)據(jù)，使用大疆智圖單機(jī)僅32個小時就完成了精細(xì)化的三維模型重建，整個建模過程一鍵式全自動，無需人為再進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

高精度實景三維模型精準(zhǔn)還原了樂山大佛的立體面貌和大佛周邊的石刻造像，細(xì)節(jié)完整清晰，連大佛頭部隱而不見的橫向排水溝都能夠輕松辨別。

模型細(xì)節(jié)：大佛發(fā)髻處的排水系統(tǒng)

文化遺產(chǎn)保護(hù)是世界難題，樂山大佛在漫長歲月中飽受自然風(fēng)雨侵蝕，數(shù)據(jù)難以采集保存。本次樂山大佛數(shù)字化任務(wù)的圓滿完成，為后續(xù)的古跡遺址研究和保護(hù)工作提供了超高分辨率、多維度的信息，同時驗證了經(jīng)緯M300 RTK搭載DJI P1在貼近攝影測量應(yīng)用中的實戰(zhàn)能力，讓更多航測難題不再難。