箭扣長(zhǎng)城年內(nèi)實(shí)現(xiàn)“數(shù)字孿生”！無(wú)人機(jī)如何運(yùn)行？現(xiàn)場(chǎng)揭秘
2022-04-18北京日?qǐng)?bào)客戶端
不用親臨現(xiàn)場(chǎng)，在電腦上就能看清長(zhǎng)城上的每一條磚縫，了解凍融、降水、地震等自然現(xiàn)象對(duì)長(zhǎng)城本體的影響，掌握長(zhǎng)城病害發(fā)生規(guī)律……近日，懷柔區(qū)長(zhǎng)城數(shù)字化展示工程（箭扣段）啟動(dòng)，今年年底完工。屆時(shí)將形成基礎(chǔ)信息、監(jiān)測(cè)保護(hù)、科學(xué)研究3大中心，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)信息可視化、病害及安防監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、宣傳傳播形象化，箭扣長(zhǎng)城也將完成“數(shù)字孿生”。
組裝設(shè)備
翼展近2米的固定翼無(wú)人機(jī)、搭載的相機(jī)有5個(gè)鏡頭的傾斜攝影無(wú)人機(jī)、白色的小型無(wú)人機(jī)……4月14日早上8點(diǎn)多，記者驅(qū)車下了京承高速、經(jīng)過(guò)雁棲島，又走了30多公里盤山路，來(lái)到被箭扣長(zhǎng)城環(huán)抱的雁棲鎮(zhèn)西柵子村。
拍攝前的準(zhǔn)備
村西長(zhǎng)城腳下，五架無(wú)人機(jī)一字排開(kāi)，技術(shù)人員正在組裝調(diào)試。當(dāng)天，它們分工合作在長(zhǎng)城內(nèi)外、上下進(jìn)行拍攝、采集數(shù)據(jù)。
“懷柔區(qū)長(zhǎng)城數(shù)字化展示工程（箭扣段）項(xiàng)目分三個(gè)階段進(jìn)行，包括基礎(chǔ)信息采集階段、監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)階段、軟件平臺(tái)研發(fā)階段。”懷柔區(qū)文物所所長(zhǎng)張彤告訴記者。數(shù)據(jù)采集階段近期剛剛開(kāi)始，要趁樹(shù)葉全長(zhǎng)出來(lái)遮擋墻體之前完成。
數(shù)據(jù)采集采用傾斜攝影（采集分辨率1厘米）、激光雷達(dá)（可穿透植被、獲取墻體三維數(shù)據(jù)）、三維激光雷達(dá)等多源融合、空地融合技術(shù)，盡可能完整的獲取長(zhǎng)城高精度三維數(shù)據(jù)。“長(zhǎng)城隨著山體高低起伏，從平面上看也是彎轉(zhuǎn)的。傾斜攝影的無(wú)人機(jī)上搭載的相機(jī)有5個(gè)鏡頭，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的航線，能夠隨著山體起伏、高低彎轉(zhuǎn)貼著長(zhǎng)城飛行，5個(gè)攝像頭可以從5個(gè)角度同時(shí)拍攝到墻體、地面等等，采集到更完整、更精準(zhǔn)的長(zhǎng)城數(shù)據(jù)。”現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人亢瑋介紹。對(duì)于無(wú)人機(jī)飛不了的敵臺(tái)，就用人工拿相機(jī)拍攝作為補(bǔ)充，一個(gè)保存相對(duì)完整的敵臺(tái)需要拍攝3000張左右的照片。
不光科技含量高，此次數(shù)據(jù)采集的范圍也擴(kuò)大了，從長(zhǎng)城本體拓展到城墻兩側(cè)3公里范圍內(nèi)，采集內(nèi)容除長(zhǎng)城本體外，還納入了兩側(cè)的附屬文物，長(zhǎng)城所在區(qū)域的植被水系等生態(tài)環(huán)境、人文環(huán)境，以期最客觀的反映長(zhǎng)城所處的環(huán)境。
第二階段是監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)階段，將圍繞長(zhǎng)城本體及周邊環(huán)境，布設(shè)氣象、環(huán)境、災(zāi)害等多種智能傳感設(shè)備，建立長(zhǎng)城本體及周邊環(huán)境的智能監(jiān)測(cè)體系。有了智能監(jiān)測(cè)體系，長(zhǎng)城有一點(diǎn)風(fēng)吹草動(dòng)數(shù)據(jù)都會(huì)同步到監(jiān)測(cè)平臺(tái)上，便于管理者即時(shí)掌握長(zhǎng)城動(dòng)態(tài)，按需作出科學(xué)處置。而且可以持續(xù)、連貫地收集、積累數(shù)據(jù)，為科學(xué)研究提供依據(jù)。
第三階段是軟件平臺(tái)研發(fā)，即如何科學(xué)有效地利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展長(zhǎng)城保護(hù)和病害規(guī)律、修繕技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)研究。包括通過(guò)圖像識(shí)別、大數(shù)據(jù)分析并結(jié)合長(zhǎng)城病害、歷史記錄等研究資料，實(shí)現(xiàn)一定程度的病害自動(dòng)識(shí)別監(jiān)測(cè)，建立起長(zhǎng)城數(shù)字保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系等。
項(xiàng)目完成時(shí)，將建起三個(gè)中心——基礎(chǔ)信息中心、監(jiān)測(cè)保護(hù)中心、科學(xué)研究中心。公眾可以通過(guò)基礎(chǔ)信息中心在“數(shù)字博物館”身臨其境欣賞長(zhǎng)城之美；監(jiān)測(cè)保護(hù)中心可以幫助監(jiān)測(cè)人員和主管部門提高長(zhǎng)城保護(hù)水平；科學(xué)研究中心開(kāi)展明代磚石長(zhǎng)城保護(hù)規(guī)律和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究，為全國(guó)做示范。三個(gè)中心將實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)城文物的保存、分析、研究、再現(xiàn)和傳播。
有五個(gè)鏡頭的無(wú)人機(jī)相機(jī)
據(jù)了解，作為長(zhǎng)城國(guó)家文化公園北京段的核心展區(qū)，箭扣段長(zhǎng)城具有歷史文化價(jià)值厚重、景觀類型豐富、保存規(guī)模較大的特點(diǎn)。2020年，全國(guó)第一家“長(zhǎng)城保護(hù)修復(fù)實(shí)踐基地”落戶在箭扣長(zhǎng)城腳下。2021年底，《長(zhǎng)城國(guó)家文化公園（北京段）建設(shè)保護(hù)規(guī)劃》發(fā)布，將實(shí)施10項(xiàng)標(biāo)志性項(xiàng)目，含3個(gè)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目。
箭扣段長(zhǎng)城研究性保護(hù)修繕工程是10個(gè)項(xiàng)目中的“示范樣板工程”，也是3個(gè)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目之一，將探索長(zhǎng)城保護(hù)、考古、研究的新模式，形成可復(fù)制推廣的長(zhǎng)城保護(hù)修繕理念和技術(shù)方法，以引領(lǐng)全國(guó)長(zhǎng)城保護(hù)修繕行動(dòng)。懷柔區(qū)長(zhǎng)城數(shù)字化展示工程（箭扣段）正是該項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容之一。
人工用相機(jī)在敵臺(tái)內(nèi)拍攝
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