建筑是人類物質(zhì)文明和精神文明的產(chǎn)物，是人類歷史的見證和保留。由于自然、地理、氣候等原因，歷史建筑逐漸破滅，保護(hù)歷史建筑繼承歷史迫在眉睫。近年來(lái)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)三維技術(shù)對(duì)歷史建筑進(jìn)行精細(xì)重建，可以有效實(shí)現(xiàn)文物的全方位、三維數(shù)字化管理歸檔，有利于形成文物數(shù)字化管理的新格局。

項(xiàng)目背景本項(xiàng)目生產(chǎn)了兩個(gè)故居，一個(gè)是黃興故居，另一個(gè)是徐光達(dá)故居。其中，黃興故居建于清朝同治初年，是辛亥革命偉大元?jiǎng)S興的故居，現(xiàn)為國(guó)家重點(diǎn)文物保護(hù)單位，占地約6.45畝；徐光達(dá)故居建于清光緒34年，是中國(guó)人民解放軍開國(guó)大將、軍事家徐光達(dá)的故居?，F(xiàn)為湖南省第五批愛國(guó)主義教育基地，占地約1.62畝。

根據(jù)傳統(tǒng)建筑的特點(diǎn)和實(shí)際需要，該項(xiàng)目需要高分辨率和高精度（分辨率應(yīng)為1cm內(nèi))建筑真實(shí)場(chǎng)景模型。同時(shí)，建筑的細(xì)部結(jié)構(gòu)，特別是立面、屋檐下的建筑元素(如斗拱、柱子、挑檐等)，以及文化元素(如楹聯(lián)、牌匾、裝飾等)應(yīng)該清楚地顯示出來(lái)。

黃興故居

徐光達(dá)故居痛點(diǎn)分析傳統(tǒng)三維建模主要采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影建模，但由于以下困難，無(wú)人機(jī)建模遠(yuǎn)不能滿足上述項(xiàng)目需求：

一、角度、距離等原因，立面紋理不夠精細(xì)；

二、由于傳統(tǒng)建筑屋檐較寬，斗拱、牌匾等屋檐下的建筑紋理無(wú)法拍攝；

三、建筑周圍種植茂密的樹木，無(wú)人機(jī)無(wú)法立面紋理。

因此，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)不能滿足建筑精細(xì)建模的項(xiàng)目需求。為了彌補(bǔ)無(wú)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補(bǔ)充：一是手動(dòng)控制無(wú)人機(jī)建筑立面和細(xì)節(jié)，該方法僅適用于高層建筑，建筑周圍有足夠的空間，項(xiàng)目故居只有一層，附近有高樹，安全風(fēng)險(xiǎn)大，不適合使用；二是地面手動(dòng)使用普通相機(jī)，更適合住宅建筑，但由于普通相機(jī)照片不準(zhǔn)確POS位置數(shù)據(jù)，與航空測(cè)試照片缺乏有效的分層和重疊。在后期行業(yè)處理中，與航空測(cè)試照片集成的空三建模操作將非常繁瑣，普通相機(jī)與航空測(cè)試相機(jī)仍存在較大差異（分辨率和CMOS點(diǎn)尺寸等）。

針對(duì)項(xiàng)目痛點(diǎn)，實(shí)施方案采用中海達(dá)影像RTK?V5(以下簡(jiǎn)稱中海達(dá)影像RTK）+無(wú)人機(jī)協(xié)同作業(yè)方案生產(chǎn)精細(xì)三維模型。其中，空中采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影收集屋頂和立面圖像，地面采用中海達(dá)影像RTK針對(duì)屋檐、斗拱、牌匾等屋檐下部分采集建筑立面圖像，后期內(nèi)部行業(yè)分別進(jìn)行空三，然后直接結(jié)合空三結(jié)果進(jìn)行三維建模。

空地融合建模技術(shù)路線圖

該方案有兩大優(yōu)勢(shì)，一是中海達(dá)影像RTK是一款將GNSS RTK與近景攝影測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的圖像RTK，它的特點(diǎn)是拍攝的圖像準(zhǔn)確POS數(shù)據(jù)（RTK等級(jí)精度)；第二，無(wú)人機(jī)圖像和地面圖像都有相同的坐標(biāo)系統(tǒng)POS數(shù)據(jù)、內(nèi)業(yè)空三計(jì)算時(shí)，空中圖像和地面圖像無(wú)需設(shè)置連接點(diǎn)或圖像控制點(diǎn)，內(nèi)部操作簡(jiǎn)化，大大降低了內(nèi)部操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

項(xiàng)目?jī)?nèi)外業(yè)實(shí)施外業(yè)實(shí)施外業(yè)實(shí)施

(1)無(wú)人機(jī)傾斜攝影空中傾斜攝影采用國(guó)內(nèi)某品牌無(wú)人機(jī)，采用傾斜攝影航拍。

(2)影像RTK對(duì)于需要重點(diǎn)收集的建筑立面和被樹木覆蓋的墻面，采用中海達(dá)影像RTK近景攝影補(bǔ)拍。

拍攝方法一般以立面為對(duì)象，相鄰有重疊，位置有遠(yuǎn)近，視角可傾斜。

在外業(yè)實(shí)施過(guò)程中，無(wú)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(shí)，必須采用相同的坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)。本項(xiàng)目采用中國(guó)移動(dòng)CORS基站，國(guó)家2000坐標(biāo)系。經(jīng)過(guò)兩個(gè)小時(shí)的工作，兩個(gè)故居成功完成了外業(yè)數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)處理將無(wú)人機(jī)采集的航拍照片和中海達(dá)影像RTK進(jìn)行數(shù)據(jù)處理RTK地面采集的建筑近景照片分別進(jìn)行空三處理，最后結(jié)合所有空三結(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)

通過(guò)生成的三維模型可以看到結(jié)果顯示，使用中海達(dá)影像RTK在地面上拍攝的照片大大提高了建筑立面的紋理效果，補(bǔ)充了無(wú)人機(jī)傾斜攝影缺失的屋檐構(gòu)件和樹木遮擋缺失造成的建筑模型。

黃興故居三維模型整體效果圖與徐光達(dá)故居三維模型整體效果圖通過(guò)與無(wú)人機(jī)傾斜攝影三維模型結(jié)果相比，生成的三維模型可以清晰地展示建筑的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，無(wú)論是立面、屋檐、樹下建筑元素，還是建筑文化元素可以精細(xì)展示，滿足項(xiàng)目的需要。

通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，可以得出以下結(jié)論：

（1）使用中海達(dá)影像RTK在補(bǔ)充地面拍攝的同時(shí)，可與無(wú)人機(jī)航空攝影合作，兩小時(shí)內(nèi)完成總面積8.07畝的兩個(gè)故居數(shù)據(jù)采集，效率高；

（2）中海達(dá)影像RTK帶有拍攝的照片POS數(shù)據(jù)，與無(wú)人機(jī)航空照片坐標(biāo)系相同，內(nèi)部建模不需要使用連接點(diǎn)，可直接合并空三成果建模，簡(jiǎn)化內(nèi)部操作流程，減少內(nèi)部工作量，提高內(nèi)部處理效率；

（3）無(wú)人機(jī)和中海達(dá)影像RTK兩者相關(guān)參數(shù)接近，圖像分辨率差異小，建模一體化強(qiáng)，生成自然、精細(xì)的三維模型；

（4）中海達(dá)影像RTK在地面上拍攝的照片有效地補(bǔ)充和改善了建筑的局部細(xì)節(jié)和紋理，解決了屋檐下和樹木遮擋的建筑紋理獲取問(wèn)題。

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