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懸空寺位于山西省大同市渾源縣恒山金龍峽西側(cè)翠屏峰的峭壁間，以如臨深淵的險峻而著稱。其原名為“玄空閣”，“玄”取自于中國傳統(tǒng)宗教道教教理，“空”則來源于佛教的教理，后因整座寺院就像懸掛在懸崖之上而改名為 “懸空寺”。金庸先生稱其：“于松不能生，猿不能攀之處，發(fā)偌大愿力，憑空建寺”。2010 年，懸空寺入選《時代周刊》世界岌岌可危十大建筑。
今年 3 月，DJI 大疆行業(yè)應(yīng)用與武漢大學張祖勛院士團隊合作，為山西大同懸空寺建立高精度實景三維模型，為文物古跡數(shù)字化提供技術(shù)支持，進而推動文物的研究、分析及保護。
高效工作流
采用張祖勛院士團隊提出的“由粗到細”的影像采集策略：
1. 精靈 Phantom 4 RTK 拍攝少量影像；
2. 大疆智圖建立測量區(qū)域的粗略模型；
3. 在粗略模型上進行三維航線規(guī)劃；
4. 精靈 Phantom 4 RTK 自動貼近飛行；
5. 將精細飛行后的 730 張照片導(dǎo)入大疆智圖進行三維重建。
立面近景影像采集
懸空寺主體利用峭壁的凹凸部分巧妙地依勢而建，素有“懸空寺，半天高，三根馬尾空中吊”的俚語。驚險的地理位置對寺廟的三維建模是一個巨大的挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)的近景攝影測量方式一般是人工手持或者安裝腳架進行拍攝、測量，這樣具有極大的作業(yè)風險，并且無法拍攝到高空的立面場景。如果采用固定翼航測方式，險峻的峭壁環(huán)境無法為固定翼飛機提供足夠的起降空間；即便從遠處起飛，固定翼飛機因無法懸停，同樣難以采集到立面影像。
多旋翼無人機起降靈活，可在空中自由懸停，特殊的飛行能力賦予了多旋翼無人機在各種地理環(huán)境中輕松采集高空影像數(shù)據(jù)的能力，成為立面測量影像采集的得力助手。
本次采集數(shù)據(jù)使用的精靈 Phantom 4 RTK 軸距僅 350 毫米，重量 1391 克，可由單人攜帶并且可在狹窄的空間自由起飛。懸空寺所在的金龍峽是一個南北通透的峽谷，精靈 Phantom 4 RTK 克服了穿堂風的阻礙成功起飛。在沒有地面控制點的情況下，精靈 Phantom 4 RTK 仍可通過 RTK 提供的精準定位信息和高精度成像系統(tǒng)實現(xiàn)高達 3 厘米的平面精度和 5 厘米的高程精度。
三維建模精準還原
整座寺廟呈“一院兩樓”般布局，總長約 32 米，樓閣殿宇 40 間，構(gòu)件變化繁多，建模工作量巨大。大疆智圖在 6 個小時內(nèi)就完成了 730 張影像的高精度三維重建。整個建模過程全自動，無需人為再進行參數(shù)調(diào)整。
懸空寺布局極為緊湊，六座殿閣相互交叉，棧道飛架，虛實相生，空間層次豐富。大疆智圖重建的高精度三維模型精準還原了建筑內(nèi)的錯落變化，大到滑坡，小至建筑內(nèi)的一根木頭斷裂，皆可清晰重現(xiàn)。
工作人員在三維模型上點擊目標部位，可以輕松測量出對應(yīng)的坐標、距離、面積和體積，將原本只能由人工定性描述的問題數(shù)據(jù)化。在模型上發(fā)現(xiàn)受破壞或腐蝕的部位，還可進行標注并導(dǎo)出，為針對性的修復(fù)提供依據(jù)。
一站式航測解決方案
本次懸空寺航測任務(wù)采用了精靈 Phantom 4 RTK 和大疆智圖軟件組成的一站式航測解決方案。武漢大學張祖勛院士團隊對該解決方案給予了高度肯定：“相對于傳統(tǒng)航測，大疆精靈 4 RTK 無人機大大降低了數(shù)據(jù)采集成本，并提供了高精度的影像位置信息，簡化了數(shù)據(jù)處理流程。另外，大疆智圖軟件的建模效果很驚艷，是一款優(yōu)秀的三維實景建模軟件。軟硬件之間無縫銜接，形成了一套高效率、高精度的攝影測量解決方案?！?/p>
文物數(shù)字化已成趨勢
文物古跡是人類不可再生、不可永生的寶貴資源，是人類文明發(fā)展的見證。文物古跡測繪不僅是一種保存文物數(shù)據(jù)的方法，也是展示人類文明的有效途徑。國家文物局已專門發(fā)文要求全國各級文物行政部門和文物收藏單位要高度重視預(yù)防性保護和數(shù)字化保護利用有關(guān)標準、技術(shù)的研究、應(yīng)用和推廣，加強組織管理，加大人員、經(jīng)費的支持保障力度。
關(guān)于武漢大學張祖勛院士團隊
張祖勛教授是我國著名的攝影測量與遙感學家,中國工程院院士,國際歐亞科學院院士，武漢大學遙感信息工程學院的學術(shù)帶頭人之一，在航空(天)影像測圖自動化方面取得了國際一流的研究成果，獲國家自然科學獎、國家科技進步獎等一系列國家和部委的獎勵。
