箭扣长城年内实现“数字孪生”!无人机如何运行?现场揭秘
2022-04-18北京日报客户端
       不用亲临现场,在电脑上就能看清长城上的每一条砖缝,了解冻融、降水、地震等自然现象对长城本体的影响,掌握长城病害发生规律……近日,怀柔区长城数字化展示工程(箭扣段)启动,今年年底完工。届时将形成基础信息、监测保护、科学研究3大中心,实现基础信息可视化、病害及安防监测自动化、宣传传播形象化,箭扣长城也将完成“数字孪生”。



组装设备

       翼展近2米的固定翼无人机、搭载的相机有5个镜头的倾斜摄影无人机、白色的小型无人机……4月14日早上8点多,记者驱车下了京承高速、经过雁栖岛,又走了30多公里盘山路,来到被箭扣长城环抱的雁栖镇西栅子村。



拍摄前的准备

       村西长城脚下,五架无人机一字排开,技术人员正在组装调试。当天,它们分工合作在长城内外、上下进行拍摄、采集数据。


       “怀柔区长城数字化展示工程(箭扣段)项目分三个阶段进行,包括基础信息采集阶段、监测设施建设阶段、软件平台研发阶段。”怀柔区文物所所长张彤告诉记者。数据采集阶段近期刚刚开始,要趁树叶全长出来遮挡墙体之前完成。


       数据采集采用倾斜摄影(采集分辨率1厘米)、激光雷达(可穿透植被、获取墙体三维数据)、三维激光雷达等多源融合、空地融合技术,尽可能完整的获取长城高精度三维数据。“长城随着山体高低起伏,从平面上看也是弯转的。倾斜摄影的无人机上搭载的相机有5个镜头,根据预先设定的航线,能够随着山体起伏、高低弯转贴着长城飞行,5个摄像头可以从5个角度同时拍摄到墙体、地面等等,采集到更完整、更精准的长城数据。”现场技术负责人亢玮介绍。对于无人机飞不了的敌台,就用人工拿相机拍摄作为补充,一个保存相对完整的敌台需要拍摄3000张左右的照片。

       不光科技含量高,此次数据采集的范围也扩大了,从长城本体拓展到城墙两侧3公里范围内,采集内容除长城本体外,还纳入了两侧的附属文物,长城所在区域的植被水系等生态环境、人文环境,以期最客观的反映长城所处的环境。

       第二阶段是监测设施建设阶段,将围绕长城本体及周边环境,布设气象、环境、灾害等多种智能传感设备,建立长城本体及周边环境的智能监测体系。有了智能监测体系,长城有一点风吹草动数据都会同步到监测平台上,便于管理者即时掌握长城动态,按需作出科学处置。而且可以持续、连贯地收集、积累数据,为科学研究提供依据。

       第三阶段是软件平台研发,即如何科学有效地利用监测数据开展长城保护和病害规律、修缮技术标准等相关研究。包括通过图像识别、大数据分析并结合长城病害、历史记录等研究资料,实现一定程度的病害自动识别监测,建立起长城数字保护标准体系等。

       项目完成时,将建起三个中心——基础信息中心、监测保护中心、科学研究中心。公众可以通过基础信息中心在“数字博物馆”身临其境欣赏长城之美;监测保护中心可以帮助监测人员和主管部门提高长城保护水平;科学研究中心开展明代砖石长城保护规律和技术标准研究,为全国做示范。三个中心将实现对长城文物的保存、分析、研究、再现和传播。



有五个镜头的无人机相机

       据了解,作为长城国家文化公园北京段的核心展区,箭扣段长城具有历史文化价值厚重、景观类型丰富、保存规模较大的特点。2020年,全国第一家“长城保护修复实践基地”落户在箭扣长城脚下。2021年底,《长城国家文化公园(北京段)建设保护规划》发布,将实施10项标志性项目,含3个国家级项目。

       箭扣段长城研究性保护修缮工程是10个项目中的“示范样板工程”,也是3个国家级项目之一,将探索长城保护、考古、研究的新模式,形成可复制推广的长城保护修缮理念和技术方法,以引领全国长城保护修缮行动。怀柔区长城数字化展示工程(箭扣段)正是该项目建设内容之一。



人工用相机在敌台内拍摄
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