攻克樂山大佛精細(xì)建模難題
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(tái)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,。

 攻克樂山大佛精細(xì)建模難題

      樂山大佛,，開鑿于唐代，通高 71 米,，是*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(shí)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*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(duì)最終在極短的時(shí)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(jì),、航線執(zhí)飛,、三維重建這幾個(gè)方面來介紹:

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(gè)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(diǎn)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(shí)，設(shè)計(jì)具有足夠重疊度的航線是巨大的挑戰(zhàn),，航測團(tuán)隊(duì)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(diǎn)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(jì)

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(yàn)

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

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

樂山大佛頭部自動(dòng)采集航線

為確保拍攝安全，作業(yè)團(tuán)隊(duì)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(diǎn)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(yàn),。大疆智圖不但可以準(zhǔn)確再現(xiàn)規(guī)劃的航點(diǎn)位置,，并且可以依據(jù)設(shè)定好的偏航、俯仰角度,，模擬航點(diǎn)位置錐體投射到模型上的效果,，從而檢查航線航點(diǎn)的安全性以及偏航、俯仰角度是否合理,。

自動(dòng)+手動(dòng)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(shí)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(jì) 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(qiáng)大的避障能力,，并且采用多冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(diǎn)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(shí)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(yàn)證，直觀反映出哪里需要補(bǔ)充影像,，幫助作業(yè)團(tuán)隊(duì)及時(shí)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(fèi)半天時(shí)間就順利完成,，甚至還有盈余的電量增加一些手動(dòng)補(bǔ)拍,。

大疆智圖 32 小時(shí)完成三維重建，*效率建模利器

數(shù)據(jù)采集完畢后,，團(tuán)隊(duì)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,。

整個(gè)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(gè)小時(shí)就完成了精細(xì)化的三維模型重建,，整個(gè)建模過程一鍵式全自動(dòng)，無需人為再進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,。

高精度實(shí)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,。

三維建模完成后如何在web端進(jìn)行發(fā)布展示,？

Wish3D·Earth平臺(tái)是圖新地球技術(shù)團(tuán)隊(duì)基于 WebGL技術(shù)自主研發(fā)的國產(chǎn)實(shí)景三維模型Web端發(fā)布展示平臺(tái)，全面支持大疆智圖,、ContextCapture（原Smart3D）實(shí)景三維模型,，支持發(fā)布大規(guī)模（TB級）各類二三維數(shù)據(jù),，包括衛(wèi)星影像,、地形、傾斜模型,、人工模型,、BIM模型等，真實(shí)還原了實(shí)景三維模型和人工模型同場景展示效果,，同時(shí)能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)布后一鍵分享到網(wǎng)頁端,、手機(jī)端進(jìn)行成果匯報(bào)展示。

        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(shí)驗(yàn)證了經(jīng)緯 M300 RTK 搭載 DJI P1 在貼近攝影測量應(yīng)用中的實(shí)戰(zhàn)能力，讓更多航測難題不再難,。

 攻克樂山大佛精細(xì)建模難題