低空攝影測(cè)量及三維數(shù)據(jù)處理在磚石塔測(cè)繪中的實(shí)踐應(yīng)用

李哲　周成傳奇 閆宇 劉瑜

摘要：中國(guó)古塔兀立高聳且多歪閃病害，日常監(jiān)測(cè)難于實(shí)施。天津薊縣獨(dú)樂(lè)寺塔修復(fù)迄今jo余年，需要對(duì)其現(xiàn)狀進(jìn)行再次測(cè)量并開展相應(yīng)雛護(hù)。在以歪閃、傾斜等病害精確測(cè)量與表征為目的的獨(dú)樂(lè)寺塔“現(xiàn)狀測(cè)繪”實(shí)施過(guò)程中，采用低空攝影測(cè)量及數(shù)據(jù)處理新方法，在無(wú)人機(jī)近距離攝影測(cè)量獲得完整表面數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)多層剖切及形心計(jì)算得到古塔中軸偏心的總體歪閃數(shù)據(jù)，并生成彩正射圖、立面展開圈、變形偽彩分析圖等，不僅完成塔身測(cè)量數(shù)字化存檔，而且獲得表征傾斜、錯(cuò)位、漲裂、起鼓等各種病害數(shù)據(jù)，結(jié)合歷吏文獻(xiàn)、調(diào)研記錄，為修繕提供精確、全面、可靠的資料。此方法可擴(kuò)展到樓閣式木塔等多種塔類建筑目標(biāo)的現(xiàn)狀測(cè)繪，對(duì)于我國(guó)古塔類建筑的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、修繕具有普遍適用性。

關(guān)鍵詞

關(guān)鍵詞：磚石塔；獨(dú)樂(lè)寺塔；現(xiàn)狀測(cè)繪；低空攝影測(cè)量；三維數(shù)據(jù)外理

一、背景介紹

我

國(guó)古塔數(shù)量多、分布廣，且多兀立于山地，變形監(jiān)測(cè)難度高。本文通過(guò)薊縣獨(dú)樂(lè)寺塔測(cè)繪及變形量化分析的案例，提出在無(wú)人機(jī)近距離攝影測(cè)量獲得完整表面數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)多層剖切及形心計(jì)算得到古塔中軸偏心的總體歪閃數(shù)據(jù)，并生成彩正射圖、立面展開圖、變形偽彩分析圖等，不僅完成塔身測(cè)量數(shù)字化存檔，而且獲得表征傾斜、錯(cuò)位、漲裂、起鼓等各種病害數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史文獻(xiàn)、調(diào)研記錄，為修繕提供精確、全面、可靠的資料。

全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位天津薊縣獨(dú)樂(lè)寺塔（又稱觀音寺塔、白塔，古稱漁陽(yáng)郡塔）最早建于隋代，遼代復(fù)建，主體為磚制仿木結(jié)構(gòu)，由底部須彌座以及塔身、覆缽、十三天相輪和塔剎組成，高約30.6米，是中國(guó)現(xiàn)存遼塔中僅存的單檐式塔與覆缽塔（Stupa）結(jié)合的孤例，對(duì)于研究遼代磚塔的形制、演變具有極高的價(jià)值。該塔自建成以來(lái)屢遭自然災(zāi)害，最近一次是1976年唐山大地震，造成塔身從上至下多種破壞：

塔的頂部被震掉一截（圖1）。

塔身中上部嚴(yán)重開裂并扭轉(zhuǎn)。尤其是中上部，裂縫密布，最大裂縫寬度競(jìng)達(dá)20厘米，一條南北通縫從西側(cè)上方延伸向東側(cè)下方，從縫隙變化可看出塔體已沿中軸發(fā)生扭動(dòng)，縫兩側(cè)發(fā)生上下前后錯(cuò)動(dòng)…。裂縫在第一層檐（11.1米）之上普遍存在。

塔身下半部基本完整，但向東傾斜1°5，經(jīng)實(shí)測(cè)蓮座頂部的最大偏移值達(dá)3 7公分。

基座東北角石基開裂，縫寬約5公分，轉(zhuǎn)角磚砌體塌落。

由于塔的中上部結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，因此天津文物部門于1984年將塔拆至標(biāo)高11.85米處，該標(biāo)高以上部分重建，以下部分局部修繕（圖2）。施工前的測(cè)繪工作主要依靠攝影經(jīng)緯儀完成外業(yè)，在立體測(cè)圖儀上完成內(nèi)業(yè)繪圖，對(duì)于塔身上的大量裝飾細(xì)節(jié)，還要結(jié)合徒手補(bǔ)測(cè)完成。測(cè)繪圖是按照復(fù)原后的理想狀態(tài)繪制的（圖3），并不能全面記錄塔身所有細(xì)節(jié)以及殘損現(xiàn)狀，所以測(cè)繪的同時(shí)還拍照并文字記錄。

二、復(fù)測(cè)需求與外業(yè)實(shí)施

獨(dú)樂(lè)寺塔修復(fù)迄今30余年，需要對(duì)其現(xiàn)狀進(jìn)行再次測(cè)量并相應(yīng)維護(hù)。鑒于已有線劃復(fù)原圖，因此本次測(cè)繪并非要圖紙存檔，而是以歪閃、傾斜等病害精確測(cè)量與表征為目的的“現(xiàn)狀測(cè)繪”：

1.通過(guò)精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，鑒定塔身主體是否有后續(xù)變形、傾斜問(wèn)題。“塔體被拆到要求標(biāo)高后（11.845米），發(fā)現(xiàn)上層的開裂延續(xù)到此層的很多，尤其南北向大開裂，仍向塔體內(nèi)部發(fā)展，對(duì)此我們進(jìn)行了壓力灌漿…這樣僅靠灌漿是不能提高多少砌體強(qiáng)度的，因?yàn)楣酀{只能灌進(jìn)裂縫，把裂縫粘結(jié)起來(lái)?！芭f”地震的破壞非常嚴(yán)重，雖經(jīng)緊急修復(fù)，但30余年后是否有更多變化，需要精確的測(cè)量數(shù)據(jù)佐證。

2.快速完成表面細(xì)微殘損調(diào)查。在30米高塔頂部難以實(shí)施人工檢查，要求在不搭建腳手架的條件下快速地對(duì)塔身表面詳細(xì)檢查。

3.提供現(xiàn)狀測(cè)繪圖。新的圖紙要能夠直觀反映塔身變形、表面殘損等病害，作為修繕工程資料。

由于塔身高大且塔院狹小、障礙物多，地面激光掃描易受遮擋干擾，貼近掃描則仰角過(guò)大構(gòu)件相互遮擋而產(chǎn)生盲區(qū)，都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不完整，因此本項(xiàng)目嘗試使用無(wú)人機(jī)近距離攝影測(cè)量。豎向航線升降移動(dòng)成為外業(yè)飛行過(guò)程中主要模式，以躲避樹木、電線等障礙物（圖4），在上升過(guò)程中相機(jī)上仰拍攝以獲得各個(gè)凹凸構(gòu)件的底面數(shù)據(jù)，下降過(guò)程中下俯拍攝以獲得所有上表面數(shù)據(jù)，這樣逐一升降拍攝構(gòu)成環(huán)繞塔身閉合的拍攝航線以及足夠的圖像重疊率（圖6），相機(jī)的俯仰雙角度拍攝保證了對(duì)線腳的無(wú)盲區(qū)三維獲取。當(dāng)然圖6僅是理想模式圖，受到無(wú)人機(jī)自身定位精度的限制，尤其為了避開樹木等障礙物，豎直航線會(huì)略帶漂移或人為調(diào)整（圖5）。

攝影測(cè)量外業(yè)僅用約2個(gè)小時(shí)就全部完成了，所用相機(jī)為SONY A7R+35mmLens，3600萬(wàn)像素，實(shí)際拍攝距離約為4—5米，圖像分辨率高于15像素/厘米，有效照片數(shù)量為922張，攝影測(cè)量軟件做完空三匹配后給出的質(zhì)量報(bào)告顯示圖像平均匹配誤差僅為0.16878像素，因此生成的三維點(diǎn)云具有亞毫米級(jí)的點(diǎn)密度和相對(duì)測(cè)量精度，塔身三維點(diǎn)總數(shù)量約3億個(gè)。此外為了獲得精確的塔身傾斜、歪閃角度，還使用了LeicaTS30全站-儀獲得塔身不同高度、朝向的8個(gè)控制點(diǎn)坐標(biāo)，給點(diǎn)云模型賦以正確的水W豎直軸向。

三、數(shù)據(jù)處理與傾斜測(cè)定

將航空攝影測(cè)量與微型無(wú)人機(jī)結(jié)合主要達(dá)到外業(yè)高效、實(shí)施便利的目的，不僅適應(yīng)復(fù)雜的周邊環(huán)境，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的完整、細(xì)膩獲取。但要給出古塔調(diào)查所需的現(xiàn)狀結(jié)論，還需要經(jīng)過(guò)內(nèi)業(yè)對(duì)塔體“掰開揉碎”式的檢查與測(cè)量。

通常，塔身傾斜歪閃測(cè)量是調(diào)查的基本內(nèi)容，因此內(nèi)業(yè)首先對(duì)塔身進(jìn)行多層水平剖切以尋找中心偏移量。用GeoMagic軟件對(duì)密集點(diǎn)云進(jìn)行封裝處理成DSM（表面模型），導(dǎo)出到Rhino軟件（圖7）。在Rhino中編寫Grasshopper程序（圖8），自動(dòng)對(duì)塔身從下至上每隔0.5米高度連續(xù)進(jìn)行水平剖切，對(duì)于少量位置不理想的剖面予以人工剔除，最后從底部到頂部依次計(jì)算得到共計(jì)5 0個(gè)剖切面及其形心。

上述傾斜數(shù)據(jù)直觀再現(xiàn)了當(dāng)年的修繕過(guò)程。例如修繕記錄是將塔拆至標(biāo)高11.85米處重建，而新測(cè)得的數(shù)據(jù)顯示塔身在12.5米標(biāo)高處出現(xiàn)從東到西的突變并在17米標(biāo)高處恢復(fù)到原有中心位置，說(shuō)明施工過(guò)程正是利用這5—6米高度層努力將塔的偏心問(wèn)題糾正回來(lái)，后續(xù)17—30米段可以被認(rèn)為向東傾斜的問(wèn)題已經(jīng)糾正完畢，基本是在向上豎直施工?！坝捎谡鸷蟮乃w已向東傾斜，在塔拆至要求標(biāo)高后，為找到真正的中心點(diǎn)取消偏心，將塔基中心用經(jīng)緯儀交匯到塔室頂部，再把它垂到塔室底盤固定位置，整個(gè)塔體砌筑以此為準(zhǔn)?！?/p>

新舊測(cè)量數(shù)據(jù)的對(duì)比也反映出這三十年中古塔的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。震后實(shí)測(cè)塔身向東傾斜1°5，大于當(dāng)前的0獨(dú)44.15”，同時(shí)重建的塔身上半部分似乎并非以0標(biāo)高形心為中心，而是向西北偏移了約5厘米。經(jīng)緯儀施工控制不會(huì)導(dǎo)致這樣大的誤差，唯一合理的解釋就是塔身傾斜度在30年間略微回復(fù)（減少）。地震強(qiáng)烈的水平作用力使得塔身向東偏南傾倒，導(dǎo)致東側(cè)地基的壓實(shí)程度高于西側(cè)，若不加處理，偏移的重心將阻礙塔身自動(dòng)恢復(fù)豎直狀態(tài)，但是上半部的人為拆解和按照原有幾何中心重建，使得地基卸載并恢復(fù)壓力均衡狀態(tài)，因此多年后伴隨凍融等細(xì)微作用西側(cè)基礎(chǔ)重新壓實(shí)，塔身略微恢復(fù)是合理的。

利用低空攝影測(cè)量獲得的三維數(shù)據(jù)不僅可以分析塔體的復(fù)雜歪閃問(wèn)題，而且能夠快速完成測(cè)繪成圖任務(wù)，例如基于帶有真實(shí)色彩的正射影像，迅速生成頂視圖、各向立面圖，不需要人工描圖而且能夠反映表面起鼓、開裂等病害問(wèn)題。若將圖9中的各形心點(diǎn)水平投影到各立面圖中并對(duì)各種必要數(shù)值進(jìn)行標(biāo)注，添加格網(wǎng)、圖例，就構(gòu)成了基本的現(xiàn)狀測(cè)繪圖（圖10），塔身歪閃情況一目了然。

但現(xiàn)狀測(cè)繪的新標(biāo)準(zhǔn)、新內(nèi)容不止于此。塔身各個(gè)高度水平線腳的水平度（或傾斜方向、角度）也是塔體歪閃的重要表征，因此在立面圖中標(biāo)注兩側(cè)線腳高度差、人工度量線腳傾斜角度并匯集到表1（對(duì)1 2.5米標(biāo)高以下南北立面上七個(gè)水平線腳分別測(cè)量得到的數(shù)據(jù)組）中都是可行并有價(jià)值的，但這些數(shù)據(jù)既缺少直觀性也無(wú)法反映細(xì)微變化，并非本文討論的新手段、新成果。圖1 1是使用三維分析軟件PointCloud Compare對(duì)塔身1 0.5米左右標(biāo)高水平線腳做的高度分析，可清晰看出地震造成塔身向東傾倒的問(wèn)題（西紅東綠）。和表1相比，圖1 1更具有直觀性，尤其對(duì)于細(xì)微變化的表征能力更強(qiáng)，同理也可用于鼓脹等病害檢測(cè)，因此是今后古塔以及其他古建筑現(xiàn)狀測(cè)繪的發(fā)展趨勢(shì)和必要成果。

獲得塔身各層水平線腳的水平度偽彩圖集，配合前述的中軸線偏移圖進(jìn)行綜合分析，就是塔身歪閃的充要表征。

不僅如此，對(duì)于塔身雕刻、圖案等細(xì)節(jié)的檢查也不再僅依靠無(wú)人機(jī)多角度拍攝的高分辨率照片或使用新的正射影像及偽彩分析圖，其實(shí)還可以利用三維軟件將近似圓柱形的塔體做展開處理，構(gòu)成展開圖（圖12），因三維點(diǎn)密度已經(jīng)達(dá)到毫米級(jí)，因此用此類圖不僅可以作為圓柱形表面雕飾的存檔資料，便于準(zhǔn)確復(fù)制、影印，而且可用來(lái)比較原各個(gè)立面上圖案、色彩等的變化，檢查細(xì)微變形、破損或施工誤差等情況。展開圖的價(jià)值在于突破了原各向立面圖的各自投影局限性、獨(dú)立性，因此是傳統(tǒng)投影圖的有效補(bǔ)充，對(duì)于古塔類建筑尤其具有實(shí)際意義。

基于上述各種計(jì)算和分析，可以確定該塔目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，主要?dú)垞p集中在表面。塔身上半部與下半部的偏心問(wèn)題相互抵消，重心與形心的重合度很高。在各個(gè)剖面上也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新的塔身錯(cuò)動(dòng)，震后裂縫灌漿修復(fù)的耐久性得到驗(yàn)證。建議設(shè)立永久基準(zhǔn)點(diǎn)，方便定期進(jìn)行歪閃、傾斜的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

四、磚石塔現(xiàn)狀測(cè)繪新方法評(píng)價(jià)

低空攝影測(cè)量方法包含以下幾個(gè)特征/流程：

1.“空一地協(xié)同”的外業(yè)。低空飛行平臺(tái)的引入是大勢(shì)所趨，無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，更易于避開障礙物，保證無(wú)盲區(qū)拍攝以及高于15像素/厘米的圖像分辨率，即使在復(fù)雜地貌條件下，測(cè)繪人員也不再需要搭架作業(yè)，外業(yè)效率獲得極大提高。但更要強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)建立“空一地協(xié)同”的作業(yè)方法，不僅意味著在飛行的同時(shí)需要全站儀提供少量的地面控制點(diǎn)坐標(biāo)，而且對(duì)于有室內(nèi)空間的塔體，還需要室內(nèi)激光掃描或者攝影測(cè)量的協(xié)同采集，才能獲得真正完整的三維數(shù)據(jù)。

2.優(yōu)化的實(shí)施方法。測(cè)量專業(yè)缺少古建筑低空飛行測(cè)繪的成熟方法或技巧，需要針對(duì)不同類型古塔的特點(diǎn)通過(guò)實(shí)踐進(jìn)行專門總結(jié)。例如同為磚石塔的蔚縣南安寺塔，其造型、周邊環(huán)境不同，就可以改用完全不同的“水平環(huán)繞飛行拍攝”以獲得更高的效費(fèi)比（圖1 3）。對(duì)于航線調(diào)整的原因、效果差別，以及針對(duì)木結(jié)構(gòu)塔優(yōu)化的航線，還需要另文進(jìn)行深入分析。

3.達(dá)到“現(xiàn)狀測(cè)繪”要求的病害細(xì)致度量與可視化。正射影像圖可以反映和測(cè)量明顯的歪閃，也可以標(biāo)注表面裂縫、剝落等，轉(zhuǎn)變?yōu)榛镜默F(xiàn)狀測(cè)繪圖。但現(xiàn)狀測(cè)繪還應(yīng)使用更深入的三維后處理技術(shù)，利用偽彩分析等手段，達(dá)到從塔身整體到裝飾細(xì)節(jié)、從歪閃變形到殘損病害的全面量化與可視化，更好地為現(xiàn)狀評(píng)估服務(wù)。

4.多種成果配合使用，避免人工描圖等內(nèi)業(yè)重復(fù)性勞動(dòng)。人工線劃圖適于繪制法式測(cè)繪圖或理想狀態(tài)圖，難于表現(xiàn)建筑變形、殘損等現(xiàn)狀，因此推薦使用基于正射影像以及病害分析圖作為現(xiàn)狀測(cè)繪主要成果，達(dá)到釋放內(nèi)業(yè)人力資源的目的。基于修繕施工的傳統(tǒng)要求，修繕施工圖可以在前述測(cè)繪成果基礎(chǔ)上繪制理想狀態(tài)圖并標(biāo)注各維修內(nèi)容（圖14），在修繕過(guò)程中彩色現(xiàn)狀影像圖與黑白線劃施工圖，以及各種傾斜、殘損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)配合對(duì)照使用，是為最佳配伍。

上述效果是在精確數(shù)據(jù)獲取的基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)的，天氣選擇、航線規(guī)劃、飛行質(zhì)量、相機(jī)類型、成像品質(zhì)都影響低空攝影測(cè)量精度，而攝影測(cè)量精度與地面全站儀的全網(wǎng)控制精度、室內(nèi)掃描精度也都影響最終點(diǎn)云模型的數(shù)據(jù)可靠性及隨后的內(nèi)業(yè)評(píng)估質(zhì)量。在內(nèi)業(yè)方面也需要多達(dá)6—7種軟件的相互配合才能完成整個(gè)流程。

五、中外塔類建筑測(cè)繪方法的比較

獨(dú)樂(lè)寺塔三十年前后測(cè)量中存在的一致性與差異充分體現(xiàn)了本領(lǐng)域調(diào)查手段的不斷推進(jìn)。一致性表現(xiàn)在雖然前后使用了不同的設(shè)備，但新測(cè)量數(shù)據(jù)與1 983年的測(cè)量記錄基本吻合，驗(yàn)證了當(dāng)時(shí)的調(diào)查結(jié)論并推演塔體運(yùn)動(dòng)過(guò)程；差異在于和經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量手段相比較，當(dāng)今數(shù)據(jù)獲取量更大、更密集，檢查更全面、速度更快，成果可視化程度更高。

低空攝影測(cè)量與地面激光掃描是當(dāng)前兩種最主流的密集三維數(shù)據(jù)獲取手段，低空攝影測(cè)量的普及度還不及地面激光掃描，但更為機(jī)動(dòng)靈活，更適用于塔類等高大的建筑遺產(chǎn)測(cè)繪，而且器材購(gòu)置成本更低，兩者的協(xié)同作業(yè)是今后技術(shù)手段發(fā)展的趨勢(shì)。從國(guó)外同期研究中也可以發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律，例如參考文獻(xiàn)5和6是使用地面激光掃描對(duì)意大利鐘樓建筑進(jìn)行掃描和變形檢測(cè)的論文，從圖1 5（引自參考文獻(xiàn)5）中可以看出，西方的鐘樓建筑大多處于交叉路口和廣場(chǎng)旁邊，所以更容易獲得掃描站位，不過(guò)受街道限制，總的掃描站數(shù)量不多，尤其掃描仰角很大，還好鐘樓表面的凹凸變化和中式佛塔相比非常少，平面為簡(jiǎn)單正方形，因此在主體變形檢測(cè)中頂部數(shù)據(jù)的不細(xì)膩、不完整基本可以接受。但在參考文獻(xiàn)7中，德國(guó)格賴夫斯瓦爾德市圣尼古拉教堂更為高大，塔樓構(gòu)造變化更多，地面激光掃描的遮擋問(wèn)題嚴(yán)重，數(shù)據(jù)存在明顯的缺損（圖16，引自參考文獻(xiàn)7），因此亦引入無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量以達(dá)到空一地配合的目的。

中國(guó)古塔經(jīng)過(guò)歷朝歷代的多次破壞、修繕，其歪閃變形等保存現(xiàn)狀比較復(fù)雜，僅用全站儀單點(diǎn)或數(shù)點(diǎn)測(cè)量的方法不能全面表征，而且塔周邊環(huán)境大多狹窄、擁擠或地勢(shì)陡峭，不利于地面激光掃描，因此和國(guó)外相比更需建立“空.地協(xié)同”的新作業(yè)模式。

中國(guó)建筑的類型化、范式化特點(diǎn)便于我們總結(jié)成熟的作業(yè)方法和操作技巧，達(dá)到事半功倍的效果，例如前文已述在飛行器升降航線過(guò)程中采用俯仰雙向拍攝模式，獲得各個(gè)構(gòu)件上下表面的完整數(shù)據(jù)，航線從地面0標(biāo)高起飛和拍攝，保證用單一低空攝影測(cè)量手段也可以獲得完整塔身的彩色三維數(shù)據(jù)。與此相比，圖17（引自參考文獻(xiàn)7）中航線局限于建筑頂部，并未考慮對(duì)建筑下半部的數(shù)據(jù)獲取，航線規(guī)劃顯得隨意（圖17右），并未針對(duì)教堂等目標(biāo)進(jìn)行模式化、定量化的航線總結(jié)，此外針對(duì)局部塔樓的拍攝角度主要為單一水平拍攝，沒(méi)有把設(shè)備的性能發(fā)揮到極致。不過(guò)這也與建筑構(gòu)造特點(diǎn)和項(xiàng)目條件、目的有關(guān)，鐘樓的上下凹凸線腳不及中國(guó)古塔復(fù)雜或細(xì)密，而且該教堂的立面及下半部分主要由激光掃描儀負(fù)責(zé)測(cè)繪?？傊?，中國(guó)古建筑的構(gòu)造復(fù)雜性和客觀技術(shù)條件局限性要求對(duì)設(shè)備更深的性能挖掘和更全面、更專業(yè)化、有針對(duì)性的作業(yè)技巧總結(jié)。

在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)分析與利用方面，國(guó)內(nèi)外基本沒(méi)有方法和操作水平的代差，在密集三維數(shù)據(jù)獲取的基礎(chǔ)上，于三維分析軟件內(nèi)對(duì)建筑變形等病害的自動(dòng)計(jì)算、比較、可視化表征甚至變遷趨勢(shì)分析已經(jīng)是遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的主流成果類型和必要內(nèi)容。對(duì)于單一數(shù)據(jù)來(lái)源，例如參考文獻(xiàn)5、6，可以用不同激光掃描站點(diǎn)獲得的同一立面數(shù)據(jù)進(jìn)行相互比較、校核，達(dá)到測(cè)量質(zhì)量要求以后，再進(jìn)行表面病害分析，并制作偽彩示意圖（圖1 8，引自參考文獻(xiàn)5）。對(duì)于多數(shù)據(jù)源項(xiàng)目例如圣尼古拉教堂，內(nèi)業(yè)首先是低空攝影測(cè)量與地面或室內(nèi)激光掃描兩種源數(shù)據(jù)的融合、精度校核，之后進(jìn)行教堂本身的三維計(jì)算和分析。

六、結(jié)語(yǔ)

在古塔測(cè)繪與調(diào)查領(lǐng)域引入低空攝影測(cè)量及數(shù)據(jù)處理新方法，一次性滿足了快速繪制現(xiàn)狀測(cè)繪圖、計(jì)算復(fù)雜變形、表面殘損可視化等多項(xiàng)調(diào)查與檢測(cè)需求，甚至還能夠擴(kuò)展到修繕土方量估算、力學(xué)計(jì)算、災(zāi)害模擬等多個(gè)方面。這一方法融合了當(dāng)今多種學(xué)科的技術(shù)成果，達(dá)到了作業(yè)高效、數(shù)據(jù)高精度、成果高可視化的水平，是今后古塔調(diào)查的發(fā)展趨勢(shì)。

獨(dú)樂(lè)寺塔三十年前的簡(jiǎn)易測(cè)繪數(shù)據(jù)亦展現(xiàn)了其不可替代的價(jià)值，周期性的監(jiān)測(cè)、記錄及前后對(duì)比使得建筑遺產(chǎn)的歷史軌跡、保存現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。新技術(shù)的高效與成熟不僅提高了檢測(cè)精度，而且明顯縮小了監(jiān)測(cè)的周期與成本，有利于解決目前我國(guó)古塔監(jiān)測(cè)力量不足的難題。

相關(guān)技術(shù)的發(fā)展速度很快、利用潛力不可限量。例如在本項(xiàng)目中，若無(wú)人機(jī)拍攝距離接近到1米左右，細(xì)節(jié)分辨力可以超過(guò)5點(diǎn)/毫米，這樣的精度已經(jīng)超越人眼的視覺(jué)能力，接近微觀記錄與分析的層面，考慮到今后相機(jī)性能的進(jìn)一步提高，非接觸式的“空。地協(xié)同”作業(yè)必將成為古塔以及其他建筑遺產(chǎn)的普及化調(diào)研手段。