昭通贴近摄影测量技术在文化遗产保护中的应用一

我国文化遗产资源丰富，据不完全统计，全国重点文物保护单位超过5000处、可移动文物超过1亿件（套）、历史建筑约2.47万处。1982年以来，已有130多座城市列入历史文化名城。

文化遗产保护的关键是数字化，测绘则是实现数字化的最主要手段之一。传统测绘方法存在效率低、精度低、仿真度低等技术瓶颈，立足生产实际，研究了一套文化遗产数字化生产的技术体系，较好解决了上述问题。

赤岗塔（市级文物保护单位）

昆虫研究所（历史建筑）

主要方法

1.传统方法

传统建筑立面测绘采用皮尺、测距仪、全站仪等测量工具，对建筑物的长宽高进行测量，效率和精度较低，对于高层建筑测量难度大。

2.三维激光

近年来，以地面架站式为主要形式的三维激光扫描仪在建筑测绘、文化遗存数字化领域得到广泛应用。其优势在于具有快速、无接触、高精度、全数字等特点，能将建筑立面以点云的形式展现。但局限性也很明显：由于点云存在显示不够直观、颜色匹配可能出错等问题，在提取特征点时容易出现人工偏差；在建筑立面测绘项目中常常需要同步获取建筑立面影像，通常采用人工拍摄照片手动拼接得到，工作量较大，成果存在变形、错位等问题；此外，高层建筑顶部数据获取难度也较大。

利用三维激光扫描仪测绘古建筑

建筑顶部激光点云稀疏

建筑立面纹理图（人工拼接）

3.倾斜摄影测量

用飞行载体搭载多镜头进行倾斜摄影，能自动化生产大范围的实景三维模型，在文化遗产测绘领域主要用于获取建筑顶部信息，经常与激光扫描方式结合使用，形成完整的建筑三维数据。

倾斜航飞数据与三维激光数据融合（动态展示）

文化遗产测绘的 新方法

针对传统文化遗产测绘方法中存在的不足，院研究团队基于贴近摄影测量方法，从硬件测试、作业流程、数据处理、应用试验四个方面开展研究，形成了一套基于贴近摄影测量的文化遗存测绘技术体系，提出贴近摄影测量用于文化遗产测绘的航摄参数建议，并在琶洲塔、明心书院等多个典型场景开展了生产试验。

1.贴近摄影测量

近年，武汉大学张祖勋院士团队针对五相机倾斜摄影中有效照片比例低、成果在某些方面不可用的问题，提出了“贴近摄影测量”（nap-of-the-object photogrammetry）概念，并陆续在地质灾害调查精细化摄影测量等方面进行了应用试验，取得了一定的经验成果。

（1）原理

贴近摄影测量技术利用旋翼无人机贴近目标物获取超高分辨率影像，通过三维地理信息提取，可高度还原物体的精细结构。

贴近摄影示意图（与垂直摄影、倾斜摄影对比）

（2）优势

■ 与三维激光扫描技术相比，贴近摄影测量技术能获取更完整的建筑立面数据；

■ 在内业制图中，由于具有影像纹理，贴近摄影测量技术能更准确地提取门、窗、台阶等目标物的角点数据，减少制图的人工偏差。

■ 利用建筑三维模型可投影生成无畸变的建筑立面影像。

■ 硬件门槛低，便于推广。

（3）不足

■ 适用场景具有一定局限性，要求建筑周边一定范围内较为空旷，没有树木、其他建筑等障碍物；

■ 贴近摄影利用具有一定重叠度的照片匹配计算得到成果，与倾斜摄影、近景摄影一样，模型精度、可靠性受建筑结构复杂程度影响较大，在建筑立面分层、镂空或纹理单一时，模型可能会出现明显的空洞或拉花。