“千年古寺”悬空寺基因重被激活 三维扫描助古建数字化保存// //

中新网太原4月19日电 题：“千年古寺”悬空寺基因重被激活 三维扫描助古建数字化保存

作者 杨杰英 张云

巴黎圣母院火灾之后 ， 修复工作成为摆在法国政府面前的一项重要工作 。 文物的数字化记录亦成为当前各个国家正在关注的话题 。 有着1500多年历史的、世界上现存建在悬崖绝壁上最早的木结构建筑群——山西大同北岳恒山悬空寺 ， 已于近日完成高精度实景三维模型的建立工作 。

“千年古寺”悬空寺基因重被激活 三维扫描助古建数字化保存// //

中国自古以来寺庙众多 ， 若论“奇、悬、巧” ， 当属悬在绝壁上的千年古寺——悬空寺 。 DJI大疆创新供图

“文物保护中 ， 建筑类容易受到火灾或者其他各种意外的破坏 ， 把古建筑进行数字化保存 ， 能够在后期出现不可避免的灾害时 ， 进行有效修复 ， 对文物保护有非常积极的意义 。 ”为“千年古寺”悬空寺提供数字化三维扫描技术服务的全球领先无人机系统及解决方案提供商代表DJI大疆创新高级总监谢阗地如是说 。

“千年古寺”悬空寺基因重被激活 三维扫描助古建数字化保存// //

位于山西省大同市浑源县恒山风景名胜区内的悬空寺 ， 始建于北魏后期 ， 是中国现存的唯一一座佛、道、儒三教合一的寺庙 。 DJI大疆创新供图

中国自古以来寺庙众多 ， 若论“奇、悬、巧” ， 当属悬在绝壁上的千年古寺——悬空寺 。 位于山西省大同市浑源县恒山风景名胜区内的悬空寺 ， 始建于北魏后期 ， 是中国现存的唯一一座佛、道、儒三教合一的寺庙 。 全寺距地面高约50米 ， 中国古代工匠根据道家“不闻鸡鸣犬吠之声”的要求建设了悬空寺 。

“千年古寺”悬空寺基因重被激活 三维扫描助古建数字化保存// //

“悬空寺”建筑极具特色 ， 以如临深渊的险峻而著称 。 DJI大疆创新供图

2010年 ， 悬空寺入选《时代周刊》世界岌岌可危十大建筑 。 “此次为悬空寺做高精度实景三维模型信息采集 ， 把古建筑数字化 ， 等于给人类的文物古迹加了一个双保险 ， 变成真正能传承万年的数字资产 。 ”谢阗地表示 ， 此举可为文物古迹数字化提供技术支持 ， 进而推动文物的研究、分析及保护 。

谢阗地介绍 ， 由武汉大学张祖勋院士团队和DJI大疆技术人员共同完成悬空寺的建模工作 ， 总共用时约半个月 。 此前 ， DJI大疆技术人员用时半个月用于部分前期开发工作 ， 包括大疆自主研发的三维建模软件大疆智图与精灵4RTK(一款可用于高精度航测的便携式多旋翼无人机)的功能开发适配 。 这其中 ， 包括如何设计此类航线以及如何实现航线规划 ， 以哪几种角度拍摄能够无死角拍摄悬空寺的结构 。

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全寺距地面高约50米 ， 中国古代工匠根据道家“不闻鸡鸣犬吠之声”的要求建设了悬空寺 。 DJI大疆创新供图

技术人员在悬空寺现场进行采集工作 ， 从实地踏勘 ， 到控制精灵4RTK采集照片 ， 使用大疆智图建出模型 ， 再到使用武汉大学张祖勋院士团队的脚本 ， 根据粗模型生成自动飞行航线 ， 执行自动飞行航线进行精细拍摄 ， 最后进行补拍 。 后期数据处理时间大约用时6小时 ， 完成了730张影像的高精度三维重建 。 整个建模过程全自动 ， 无需人为再进行参数调整 。

“悬空寺”建筑极具特色 ， 以如临深渊的险峻而著称 。 谢阗地坦言 ， 为悬空寺进行高精度实景三维模型工作中的难点较多 。 其中 ， 由于悬空寺本身位于双面悬崖峭壁中 ， 所以无人机的作业空间实际上是一个GNSS(全球卫星导航系统)信号受到严重遮挡的区域 。 而GNSS信号的质量直接决定精灵4RTK能否实现厘米级的定位精度 。 精灵4RTK上首先集成了两套GNSS系统 ， 一套高灵敏度 ， 一套高定位精度 ， 能够在狭谷区域也接收到15颗左右的卫星 ， 保证了定位精度的可靠性 。 同时 ， 精灵4RTK也将原始卫星观测值存储了下来 ， 可以使用PPK后处理解算出厘米级的精度 ， 有了双保险 。

同时 ， 悬空寺的地形中存在较大的峡谷风 ， 这就要求飞机在这种极端环境作业时 ， 飞手需要时刻准备切换回手控模式紧急抢回控制权 ， 避免由于环境因素导致飞机失控对古建筑造成伤害 。 精灵4RTK中自动飞行模式下遇到紧急情况可以紧急切回手动模式 ， 优先级高于自动执行的任务 ， 防止发生意外 。

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2010年 ， 悬空寺入选《时代周刊》世界岌岌可危十大建筑 。 DJI大疆创新供图

对于飞行路线的自动规划 ， 一般的飞行规划都是在水平面上飞行 ， 相机朝下 ， 对地大概100至200米 。 而悬空寺位于悬崖峭壁上 ， 且多有曲折 。 这就要求通过“从无到有 ， 从粗到细”的作业方法 ， 先通过手飞 ， 之后使用大疆智图重建出一个能反映悬空寺走势的粗略模型 ， 之后武大团队根据粗略模型能够生成精细采集的特征点与特征航线 。 大疆智图支持导入特征点与特征航线 ， 控制精灵4RTK进行自动化精细采集作业 。

虽然再好再完备的记录 ， 都不可能替代文物本身 。 但用数字化技术记录文物的信息 ， 却可在灾难后 ， 成为对文物进行修缮、保护和研究的重要参考 。 目前 ， 激光扫描技术、多图像三维建模技术和摄影测量技术等 ， 已经全面应用于以古建筑为代表的文化遗产数字化领域 。 谢阗地表示 ， 未来将有一系列的计划来推进古建筑资产数字化 ， 让人类文化古迹得到更好的传承 。 (完)

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