中海达V5--影像RTK助力历史建筑保护

建筑是人类物质文明和精神文明的产物，是人类历史的见证和保留。由于自然、地理、气候等原因，历史建筑逐渐破灭，保护历史建筑继承历史迫在眉睫。近年来，通过现场三维技术对历史建筑进行精细重建，可以有效实现文物的全方位、三维数字化管理归档，有利于形成文物数字化管理的新格局。

项目背景本项目生产了两个故居，一个是黄兴故居，另一个是徐光达故居。其中，黄兴故居建于清朝同治初年，是辛亥革命伟大元勋黄兴的故居，现为国家重点文物保护单位，占地约6.45亩；徐光达故居建于清光绪34年，是中国人民解放军开国大将、军事家徐光达的故居。现为湖南省第五批爱国主义教育基地，占地约1.62亩。

根据传统建筑的特点和实际需要，该项目需要高分辨率和高精度（分辨率应为1cm内)建筑真实场景模型。同时，建筑的细部结构，特别是立面、屋檐下的建筑元素(如斗拱、柱子、挑檐等)，以及文化元素(如楹联、牌匾、装饰等)应该清楚地显示出来。

黄兴故居

徐光达故居痛点分析传统三维建模主要采用无人机倾斜摄影建模，但由于以下困难，无人机建模远不能满足上述项目需求：

一、角度、距离等原因，立面纹理不够精细；

二、由于传统建筑屋檐较宽，斗拱、牌匾等屋檐下的建筑纹理无法拍摄；

三、建筑周围种植茂密的树木，无人机无法立面纹理。

因此，无人机倾斜摄影技术不能满足建筑精细建模的项目需求。为了弥补无人机倾斜摄影技术建模方法的缺陷，我们通常采用以下方法补充：一是手动控制无人机建筑立面和细节，该方法仅适用于高层建筑，建筑周围有足够的空间，项目故居只有一层，附近有高树，安全风险大，不适合使用；二是地面手动使用普通相机，更适合住宅建筑，但由于普通相机照片不准确POS位置数据，与航空测试照片缺乏有效的分层和重叠。在后期行业处理中，与航空测试照片集成的空三建模操作将非常繁琐，普通相机与航空测试相机仍存在较大差异（分辨率和CMOS点尺寸等）。

针对项目痛点，实施方案采用中海达影像RTK V5(以下简称中海达影像RTK）+无人机协同作业方案生产精细三维模型。其中，空中采用无人机倾斜摄影收集屋顶和立面图像，地面采用中海达影像RTK针对屋檐、斗拱、牌匾等屋檐下部分采集建筑立面图像，后期内部行业分别进行空三，然后直接结合空三结果进行三维建模。

空地融合建模技术路线图

该方案有两大优势，一是中海达影像RTK是一款将GNSS RTK与近景摄影测量技术相结合的图像RTK，它的特点是拍摄的图像准确POS数据（RTK等级精度)；第二，无人机图像和地面图像都有相同的坐标系统POS数据、内业空三计算时，空中图像和地面图像无需设置连接点或图像控制点，内部操作简化，大大降低了内部操作人员的劳动强度。

项目内外业实施外业实施外业实施

(1)无人机倾斜摄影空中倾斜摄影采用国内某品牌无人机，采用倾斜摄影航拍。

(2)影像RTK对于需要重点收集的建筑立面和被树木覆盖的墙面，采用中海达影像RTK近景摄影补拍。

拍摄方法一般以立面为对象，相邻有重叠，位置有远近，视角可倾斜。

在外业实施过程中，无人机倾斜摄影和中海达影像RTK地面近景摄影补拍时，必须采用相同的坐标系统和高程系统。本项目采用中国移动CORS基站，国家2000坐标系。经过两个小时的工作，两个故居成功完成了外业数据采集。

数据处理将无人机采集的航拍照片和中海达影像RTK进行数据处理RTK地面采集的建筑近景照片分别进行空三处理，最后结合所有空三结果进行三维建模。

中海达影像RTK单独空三结果（黄兴故居院门正立面)

通过生成的三维模型可以看到结果显示，使用中海达影像RTK在地面上拍摄的照片大大提高了建筑立面的纹理效果，补充了无人机倾斜摄影缺失的屋檐构件和树木遮挡缺失造成的建筑模型。

黄兴故居三维模型整体效果图与徐光达故居三维模型整体效果图通过与无人机倾斜摄影三维模型结果相比，生成的三维模型可以清晰地展示建筑的细节结构，无论是立面、屋檐、树下建筑元素，还是建筑文化元素可以精细展示，满足项目的需要。

通过项目的实施，可以得出以下结论：

（1）使用中海达影像RTK在补充地面拍摄的同时，可与无人机航空摄影合作，两小时内完成总面积8.07亩的两个故居数据采集，效率高；

（2）中海达影像RTK带有拍摄的照片POS数据，与无人机航空照片坐标系相同，内部建模不需要使用连接点，可直接合并空三成果建模，简化内部操作流程，减少内部工作量，提高内部处理效率；

（3）无人机和中海达影像RTK两者相关参数接近，图像分辨率差异小，建模一体化强，生成自然、精细的三维模型；

（4）中海达影像RTK在地面上拍摄的照片有效地补充和改善了建筑的局部细节和纹理，解决了屋檐下和树木遮挡的建筑纹理获取问题。

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