記錄歷史,傳承文明—影像RTK助力歷史建筑保護(hù) 中海達(dá)V5 北斗海達(dá)TS6
廣東歷史建筑是人類物質(zhì)文明和精神文明的產(chǎn)物,是人類歷史的見證留存。由于自然地理氣候等原因,歷史建筑逐漸破敗消亡,保護(hù)歷史建筑傳承歷史刻不容緩。近年來,通過實(shí)景三維技術(shù)對歷史建筑進(jìn)行精細(xì)化重建,能夠有效的實(shí)現(xiàn)文物全方位的、立體化的數(shù)字化管理存檔,有利于形成文物數(shù)字治理新格局。
項目背景本項目對兩處故居進(jìn)行了精細(xì)化三維模型的生產(chǎn),一處是黃興故居,二處是許光達(dá)故居。其中,黃興故居建于清同治初年,是偉大的辛亥革命元勛黃興的故居,現(xiàn)為全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位,占地面積約6.45畝;許光達(dá)故居建于清光緒三十四年,是中國人民解放軍開國大將、軍事家許光達(dá)的故居,現(xiàn)為第五批湖南省愛國主義教育基地,占地面積約1.62畝。
根據(jù)傳統(tǒng)建筑的特點(diǎn)與實(shí)際需求,項目要求生成具備高分辨率和高精細(xì)度(分辨率應(yīng)在1cm內(nèi))的建筑實(shí)景模型。同時,建筑的細(xì)部構(gòu)造,特別是立面、檐下的建筑要素(如斗拱、立柱、挑檐等)、文化要素(如楹聯(lián)、牌匾、裝飾等)均應(yīng)清晰展現(xiàn)。
黃興故居
許光達(dá)故居痛點(diǎn)分析傳統(tǒng)三維建模多采用無人機(jī)傾斜攝影建模,但由于以下難點(diǎn),僅靠無人機(jī)建模遠(yuǎn)不能滿足上述項目需求:一、角度、距離等原因,拍攝的立面紋理不夠精細(xì);二、由于傳統(tǒng)建筑具有較寬的屋檐,斗拱、牌匾等檐下建筑紋理無法拍攝到;三、建筑周圍栽種有茂密的樹木,在樹木的遮擋下,無人機(jī)無法采集到建筑立面的紋理。
因此,滿足大比例尺測圖需要的無人機(jī)傾斜攝影技術(shù),無法滿足建筑精細(xì)建模的項目需求。為彌補(bǔ)無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)建模方法的缺陷,我們通常采用以下方法加以補(bǔ)充:一是手動控制無人機(jī)對建筑立面和細(xì)部進(jìn)行補(bǔ)拍,這種方法只適用于高大建筑且建筑周邊有足夠凈空的情況,本項目拍攝的故居只有一層,加上旁邊有高大樹木,該方法實(shí)施有較大安全風(fēng)險,不宜使用;二是地面上人工持普通相機(jī)對建筑立面和細(xì)部進(jìn)行補(bǔ)拍,這種方法比較適合民居建筑,但是由于普通相機(jī)照片不帶有精確的POS位置數(shù)據(jù),且與航測照片缺乏有效的分層與重疊,后期內(nèi)業(yè)處理時,與航測照片融合空三建模操作會非常繁瑣,而且普通相機(jī)與航測相機(jī)還存在較大差異(分辨率與CMOS像點(diǎn)尺寸等)。
實(shí)施方案針對項目痛點(diǎn),項目采用了中海達(dá)影像RTK V5(下稱中海達(dá)影像RTK)+無人機(jī)協(xié)同作業(yè)的方案進(jìn)行精細(xì)化三維模型的生產(chǎn)。其中,空中利用無人機(jī)傾斜攝影采集屋頂和立面的影像,地面使用中海達(dá)影像RTK針對屋檐、斗拱、牌匾等檐下部分采集建筑立面的影像,后期內(nèi)業(yè)分別進(jìn)行空三,然后直接合并空三結(jié)果進(jìn)行三維建模。
空地融合建模技術(shù)路線圖
這套方案擁有兩大優(yōu)勢,一是中海達(dá)影像RTK是一款將GNSS RTK和近景攝影測量技術(shù)相結(jié)合的影像RTK,它最大的特點(diǎn)就是拍攝的影像都帶有準(zhǔn)確的POS數(shù)據(jù)(RTK級別的精度);二是無人機(jī)影像和地面影像均具有相同坐標(biāo)系統(tǒng)的POS數(shù)據(jù),內(nèi)業(yè)空三計算時,無需通過設(shè)置連接點(diǎn)或者像控點(diǎn)來融合空中影像和地面影像,內(nèi)業(yè)操作變繁為簡,極大減輕了內(nèi)業(yè)操作人員的勞動強(qiáng)度。
中海達(dá)-北斗海達(dá)影像小碟RTK TS6(同中海達(dá)V5同款)
項目內(nèi)外業(yè)實(shí)施外業(yè)實(shí)施
(1)無人機(jī)傾斜攝影空中傾斜攝影使用國內(nèi)某品牌無人機(jī),采用傾斜攝影航拍。
?。?)影像RTK地面近景攝影對需要重點(diǎn)采集的建筑立面,以及被樹木遮擋的墻面,使用中海達(dá)影像RTK進(jìn)行近景攝影補(bǔ)拍。
攝拍攝方法一般以一個立面為對象,進(jìn)行相鄰有重疊、機(jī)位有遠(yuǎn)近、視角可傾斜的拍攝。
在外業(yè)實(shí)施過程中,無人機(jī)傾斜攝影和中海達(dá)影像RTK地面近景攝影補(bǔ)拍時,必須采用相同坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)。本項目使用中國移動CORS基站,國家2000坐標(biāo)系,大地高。經(jīng)過兩個小時的作業(yè),兩個故居順利完成了外業(yè)數(shù)據(jù)采集。
數(shù)據(jù)處理將無人機(jī)采集的航攝照片與中海達(dá)影像RTK地面采集的建筑近景照片各自進(jìn)行空三處理,最后再合并所有空三結(jié)果進(jìn)行三維建模。
中海達(dá)影像RTK單獨(dú)空三結(jié)果(黃興故居院門正立面)
成果展示通過生成的三維模型可以看到,采用中海達(dá)影像RTK在地面補(bǔ)拍的照片,極大地改善了建筑立面的紋理效果,并補(bǔ)充了無人機(jī)傾斜攝影缺失的檐下構(gòu)件和樹木遮擋缺失導(dǎo)致的建筑模型拉花空洞等問題。
黃興故居三維模型整體效果圖圖片許光達(dá)故居三維模型整體效果圖通過與無人機(jī)傾斜攝影的三維模型成果對比,此次生成的三維模型能清晰的展現(xiàn)建筑的細(xì)部構(gòu)造,無論是立面、檐下、樹下的建筑要素,還是建筑配套的文化要素均能得到精細(xì)化的展示,滿足了項目的需求。
▲黃興故居正立面模型對比(左側(cè)展示的是融合無人機(jī)與中海達(dá)影像RTK數(shù)據(jù)后的三維模型成果,右側(cè)展示的是無人機(jī)傾斜攝影的三維模型成果)
▲黃興故居屋后被樹木遮擋部分的模型對比(左側(cè)展示的是融合無人機(jī)與中海達(dá)影像RTK數(shù)據(jù)后的三維模型成果,右側(cè)展示的是無人機(jī)傾斜攝影的三維模型成果)
▲許光達(dá)故居讓銜碑模型對比(左側(cè)展示的是融合無人機(jī)與中海達(dá)影像RTK數(shù)據(jù)后的三維模型成果,右側(cè)展示的是無人機(jī)傾斜攝影的三維模型成果)
項目總結(jié)通過本項目的實(shí)施,可以得出以下結(jié)論:(1)使用中海達(dá)影像RTK在地面進(jìn)行補(bǔ)拍的同時,可以與無人機(jī)航拍協(xié)同作業(yè),兩個小時完成占地總面積8.07畝的兩個故居外業(yè)數(shù)據(jù)采集,作業(yè)效率高;(2)中海達(dá)影像RTK拍攝的照片帶有POS數(shù)據(jù),且與無人機(jī)航空照片具有相同的坐標(biāo)系,內(nèi)業(yè)建模時無需使用連接點(diǎn),可以直接合并空三成果建模,簡化了內(nèi)業(yè)操作流程,減少了內(nèi)業(yè)工作量,提高了內(nèi)業(yè)處理效率;(3)無人機(jī)和中海達(dá)影像RTK兩者相關(guān)參數(shù)接近,影像分辨率差異小,建模融合性強(qiáng),生成的三維模型自然、精細(xì);(4)采用中海達(dá)影像RTK在地面補(bǔ)拍的照片,有效補(bǔ)充和改善了建筑局部細(xì)節(jié)、紋理,解決了屋檐下和被樹木遮擋的建筑紋理獲取難題。
聲明:以上內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)文章轉(zhuǎn)載,轉(zhuǎn)自中海達(dá)小碟應(yīng)用文章,素材來源:湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院路橋?qū)W院無人機(jī)工作室和建筑工程學(xué)院,出于傳遞信息及學(xué)習(xí)之目的,不代表本網(wǎng)站的觀點(diǎn)、立場,本網(wǎng)站不對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。素材來源:湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院路橋?qū)W院無人機(jī)工作室和建筑工程學(xué)院
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