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)建筑的特點與實際需求，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，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?！?/p>

　　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像點尺寸等）。

　　實施方案針對項目痛點，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)置連接點或者像控點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)實施外業(yè)實施

（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，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。

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