基于無(wú)人機(jī)技術(shù)的歷史建筑保護(hù)數(shù)字化資源建設(shè)與利用

莊東曉

摘 要：無(wú)人機(jī)便攜、機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，適合作為歷史建筑保護(hù)數(shù)字化資源采集的工具。無(wú)人機(jī)相關(guān)的影像處理軟件、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)與展示技術(shù)、線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)，助力歷史建筑保護(hù)數(shù)字化資源的利用。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)技術(shù)；歷史建筑保護(hù)；數(shù)字化資源

一、傳統(tǒng)歷史建筑影像采集方法的局限性

傳統(tǒng)的歷史建筑影像采集，采用人工走訪(fǎng)拍照，觀(guān)察建筑的改建情況，記錄勘察數(shù)據(jù)，搜索文獻(xiàn)資料的方法。由于傳統(tǒng)建筑多處偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，無(wú)法就近找到有效的制高點(diǎn)拍照，往往需要利用周邊山體才能鳥(niǎo)瞰整個(gè)建筑，費(fèi)時(shí)又不安全；有些歷史建筑緊靠河流，靠水的一面無(wú)法拍攝只能放棄；傳統(tǒng)的地面攝影只能觀(guān)察建筑的各個(gè)立面，建筑整體、外部環(huán)境、建筑與周邊環(huán)境的關(guān)系通常無(wú)法表達(dá)。傳統(tǒng)歷史建筑影像采集方法受到諸多自然條件的限制。

由于歷史建筑多處偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，交通不便，前期的資料不完整甚至缺失，給資料的收集，包括影像資料的采集和建檔帶來(lái)很多不便。建檔工作往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力，進(jìn)展緩慢，效率低下，很多設(shè)計(jì)單位望而生畏，表示無(wú)意也無(wú)力承擔(dān)此類(lèi)工作。因此，必須依靠現(xiàn)代化的技術(shù)手段，才能從根本上解決影像資料采集難的問(wèn)題。

二、基于無(wú)人機(jī)技術(shù)的傳統(tǒng)歷史建筑影像采集的數(shù)字化建設(shè)方案

信息化是當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的大趨勢(shì)，數(shù)字技術(shù)的大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用為傳統(tǒng)歷史建筑保護(hù)提供了新的技術(shù)手段和思路，歷史建筑保護(hù)也進(jìn)入了數(shù)字時(shí)代。數(shù)字化技術(shù)可快速且高精度地獲取建筑的全方位立體空間信息并將采集的建筑物相關(guān)屬性信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息，建立歷史建筑數(shù)字化檔案，從而實(shí)現(xiàn)歷史建筑信息的永久保存和數(shù)字化傳播。

黨的二十大報(bào)告首次將“推進(jìn)教育數(shù)字化”寫(xiě)入“辦好人民滿(mǎn)意的教育”部分，提出了“推進(jìn)教育數(shù)字化，建設(shè)全民終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)、學(xué)習(xí)型大國(guó)”的目標(biāo)。2021年初，聯(lián)合國(guó)教科文組織提出要開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的數(shù)字學(xué)習(xí)內(nèi)容，支持教師掌握遠(yuǎn)程和混合教學(xué)彈性教育系統(tǒng)。以數(shù)字化助力教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展，助力教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)將成為普遍共識(shí)，利用數(shù)字技術(shù)提高教育應(yīng)對(duì)能力將成為常態(tài)。

（一）數(shù)字化技術(shù)助力歷史建筑的保護(hù)和利用

隨著各種數(shù)字化攝影設(shè)備如無(wú)人機(jī)、三維激光掃描儀、360全景云臺(tái)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)建筑的管理和修復(fù)中，主要的數(shù)字化技術(shù)有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)攝影和測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助修復(fù)技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠把拍攝的圖像進(jìn)行合成，以三維的方式展現(xiàn)傳統(tǒng)建筑，提供更為直觀(guān)和全面的視角，提高信息解讀的效率；計(jì)算機(jī)攝影和測(cè)量技術(shù)能夠量化建筑的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，根據(jù)這些信息利用計(jì)算機(jī)制圖軟件建模，并針對(duì)模型進(jìn)行一系列分析；計(jì)算機(jī)輔助修復(fù)技術(shù)可以對(duì)建筑破壞比較嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)掃描或拍攝，獲取建筑破壞情況的詳細(xì)信息，便于后續(xù)修復(fù)工作的展開(kāi)。

（二）無(wú)人機(jī)為主的信息采集方案

無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、環(huán)保、交通、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域，中國(guó)是無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的領(lǐng)跑者，選用國(guó)產(chǎn)無(wú)人機(jī)，技術(shù)上不存在問(wèn)題。

無(wú)人機(jī)具有攝帶方便、成像效果好、視角跨度大的特點(diǎn)，既可以在空中拍攝總體效果，也可以貼近目標(biāo)拍攝建筑細(xì)部特寫(xiě)，還可生成360全景圖，十分適合歷史建筑數(shù)據(jù)的采集。無(wú)人機(jī)對(duì)于起降場(chǎng)地的要求較低，只需找到上空無(wú)遮擋的一小塊空地就可起降，在古村落這種特殊環(huán)境拍攝，具有其他設(shè)備不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

（三）通過(guò)軟件處理照片和視頻

為了充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)的效能，無(wú)人機(jī)拍攝的照片格式可以選擇稱(chēng)為“數(shù)字底片”的DNG格式，從而真實(shí)地再現(xiàn)建筑的色彩、光影和質(zhì)感，PhotoShop和LightRoom軟件是照片后期的通用軟件，師生們可以協(xié)同處理；陽(yáng)光充足的環(huán)境下，視頻拍攝可以選擇高動(dòng)態(tài)的“D-LOG格式”，通過(guò)剪映、Premiere、達(dá)芬奇等軟件進(jìn)行視頻處理。

（四）建設(shè)并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)展示和共享平臺(tái)

對(duì)外，完善可用于線(xiàn)上展示VR全景影像的“720云”平臺(tái)，把無(wú)人機(jī)采集的資源上傳至該平臺(tái)，并不斷地補(bǔ)充；對(duì)內(nèi)，可利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，搭建面向全校的專(zhuān)用FTP服務(wù)器，把制作的資料上傳至服務(wù)器，利用校內(nèi)訪(fǎng)問(wèn)不計(jì)網(wǎng)絡(luò)流量的優(yōu)勢(shì)，共享上述資料，做為教學(xué)、科研、設(shè)計(jì)的專(zhuān)用資源庫(kù)。

2.5網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的教學(xué)應(yīng)用。在傳統(tǒng)歷史性建筑數(shù)字化的建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)多資源開(kāi)發(fā)、多情景展現(xiàn)、多形式交流等模式，改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，幫助學(xué)生從資源展示中欣賞建筑藝術(shù)，從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中感知建筑尺度，從研究成果中擴(kuò)展認(rèn)知視野；還可以幫助學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，從多個(gè)維度全面認(rèn)知傳統(tǒng)建筑本體及其外部環(huán)境，客觀(guān)理解傳統(tǒng)建筑的基本特點(diǎn)，從而真正實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，對(duì)豐富教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)手段具有重要意義。

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)展線(xiàn)上教學(xué)或線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)，收集師生使用反饋，進(jìn)一步完善網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

三、結(jié)論

數(shù)字化技術(shù)在我國(guó)的歷史建筑保護(hù)領(lǐng)域已得到了很好的應(yīng)用，基于成熟的無(wú)人機(jī)技術(shù)、豐富的圖像和視頻后處理軟件、高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、疫情時(shí)代打造的線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)，可以把歷史建筑保護(hù)數(shù)字化資源建設(shè)和利用提高到新的高度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高益忠，陳明輝，黃燕．東莞市歷史建筑數(shù)字化保護(hù)研究［J］．測(cè)繪通報(bào)，2021（7）：140-143．DOI：10．13474/j．cnki．11-2246．2021．0225．

[2］池夢(mèng)潔，張文翔.三維激光掃描及傾斜攝影測(cè)量在古建筑數(shù)字化建模中的應(yīng)用對(duì)比--以西安廣仁寺為例［J］.建筑與文化，2022（6）：45-46.