無人機起飛拍照 數字建模 為長城保留一份完整准確檔案

　　伴隨著轟鳴聲，一架白色四翼無人機騰空而起。一會兒工夫，監視器上就看到傳回拍攝到的畫面：崇山峻嶺間，一條磚石巨龍沿著山脊蜿蜒前行，時而跌落懸崖，時而被植被遮擋，有的段落完整雄偉，有的地方殘破蒼涼。

　　8月7日，懷柔區文物所組織設計單位對位於渤海鎮大榛峪村的187號、188號長城敵台及城牆進行搶險勘查，為申報北京市2021年長城搶險項目做准備。

　　勘查中，使用了無人機進行拍攝，后期還將通過先進的圖像處理軟件進行數字建模。有了數字模型，結合安裝傳感器實時更新數據，今后即使不到現場，也能在電腦前掌握第一手的長城資源信息。

　　在搶險勘查中使用數字建模技術是懷柔建設“數字長城”工程的重要一環。今后，懷柔區將通過長城搶險、修繕等項目，逐步完成全區65.4公裡的長城資源數字化工作。為當代及后世萬代的長城保護留下最完整、最准確的檔案。

　　兩位設計師在勘查拍攝中

　　■精准拍攝

　　一段100米的長城要拍2000到4000張照片

　　陣雨過后，山裡的空氣格外濕潤清新。8點30分左右，在懷柔區渤海鎮大榛峪村，記者與勘查小分隊一行四人在長城腳下聚齊。

　　他們是領隊懷柔區文物所工作人員王宇，文物所邀請的負責勘查的兩名設計師張喆和張忠祥，以及向導兼顧問、從事懷柔境內長城搶險修繕工作16年的古建公司經理張鳳明。

　　上山路上，58歲的張鳳明走在最前面。他是懷柔長城的“活地圖”，哪段長城怎麼爬、哪種險情以前怎麼修的，都難不倒他。

　　34歲的張喆參與長城保護工作也小10年了，他的任務重點是根據險情設計搶險方案。26歲的張忠祥一參加工作，就開始接觸長城保護工作，當天負責操控無人機進行拍攝。

　　穿過一段密不透風、岩石雜陳的荊棘叢，一行人上到了已經坍塌的隻剩地基的187號敵台。地基上相對平坦開闊，張忠祥觀察了一下，決定在這兒放飛無人機。但放飛前，他又沿著坍塌的城牆邊緣，仔細地觀望、查看了一下周邊的長城本體的情況，規劃了一下拍攝點位和內容。

　　“夏天植被茂密，有的地方容易被遮擋拍不到。所以需要都看一遍，找到最佳的拍攝角度。”張忠祥告訴記者。

　　無人機飛起來了，監視器上，不斷地顯示著傳回來的拍攝畫面。

　　無人機要拍攝多少張照片才算完成任務？

　　“項目申報階段進行的是初步勘查，主要拍攝兩類照片，一類是外輪廓照片，一類是殘損細節照片。”張喆告訴記者，數字建模技術要求相鄰的兩張照片的重合率要達到70%以上，而拍攝一段城牆，上面和兩側三個角度都要拍﹔拍攝敵樓，上面、前后左右、內側全要拍。一段100米的長城，拍攝2000張到4000張照片很正常。

　　■數字建模

　　不用親自爬長城也能指導搶險修繕了

　　“把照片全部導入電腦裡，先按大間距選擇少量照片，建立一個初步的模型﹔再選擇高密度的大量照片，逐段細化，形成最終的數字模型。通過圖像處理軟件，形成的是點雲模型，也就是由無數個點組成的立體模型，模型的尺寸跟實物的誤差是毫米級的，比手工測量的還要精准。”張喆說。

　　張喆從電腦裡找到幾張此前已經完成了204號關口的建模圖片，平面圖看上去跟照片無限接近，但與照片不同的是，數字模型是立體的。

　　“建好后的數字模型不但可以拉近了看，拉遠了看，還可以轉角度看，哪兒裂了、怎麼裂的、裂多大口子都可以非常直觀地看到，就好像身在現場一樣。”張喆說。

　　數字建模技術還可以根據搶險設計方案，把施工后的效果模型做出來，有了前后對比，評審專家不用親自來爬長城，就能更直觀地評價申報的搶險方案。

　　當天勘查的187號至188號敵台段長城在民間有個美麗的名字：蝴蝶結長城，因為其形狀像蝴蝶結而得名。

　　187號敵台是實心敵台，已經坍塌得隻剩地基﹔188號敵台遠看保存完好，無人機飛過去細看，就能發現牆體上有裂縫。188號敵台東側的邊牆高低落差大，拐點處出現了一個縱貫上下的大裂縫，裂開的東段似乎要墜落山谷。

　　“回去后我們會先整理照片和數據並進行分析，比如這個裂縫是地質變化擾動造成的，還是時間久了建筑材料鬆動等造成的。”

　　二次詳細勘查會對具體病害點位做更詳細的拍攝，除了無人機航拍，還將用到激光測距儀、傳感器等設備。

　　“現場考察的越細致，模型文件就越精細。包括一塊磚的尺寸、磚與土層的結合層是什麼土，在模型裡都能反映出來。可以為今后的搶險、修繕提供直觀的依據。”張喆說。

　　■其他應用

　　VR眼鏡體驗爬野長城

　　懷柔段長城東連密雲古北口，西接昌平居庸關，總長65.4公裡，佔北京段長城526.7公裡的12.4%。有“天下長城險，懷柔佔一半”之譽。因此，也是很多驢友攀爬野長城的目的地。

　　游人私自攀爬野長城，給長城保護帶來嚴重傷害。亂扔垃圾、亂寫亂畫等不文明行為時有發生，更有一些已經坍塌的牆體經踩踏后，損壞的速度加劇。

　　如何破解體驗野長城和保護長城文物之間的矛盾？“數字長城”建設提供了一種新的可能。

　　“數字建模成果不但可以運用到長城搶險修繕上，也可以開發旅游項目。比如將來建設長城國家公園，可以在配建的游客接待中心或長城博物館裡，開發‘戴AR爬野長城’項目，這些數字模型能給游客提供身臨其境的攀爬體驗。”懷柔區文旅局相關負責人表示。

　　為長城留存數字檔案的工作，懷柔區早在箭扣二期時就開始了。當時，把考古概念引入到長城修繕中，根據一些考古記錄、考古檔案形成了部分電子化、數據化檔案。

　　2018年，懷柔區又在全市率先開展了“長城體檢”工作，在第三次全國長城文物普查的基礎上，時隔10年，再次梳理轄區內的長城資源。這次體檢工作，拉開了懷柔“數字長城”建設的序幕。

　　“從將要開工搶險修繕的長城開始，先行開展搶險點段的數字化採集工作，建立數字化檔案，以便於更全面、直觀地分析文物本體的病害類型。”懷柔區文物所所長張彤說，“修繕、保護長城，不單單要從外觀上把長城整理好，還要把長城的工藝、做法考証下來，歷史脈絡梳理清楚，形成一套完整的數字化檔案，指導當代長城修繕，還可以交給下一代。”

　　截至目前，懷柔區已有176號敵台、202號敵台、賈家關門、磨石口水關長城等十多處長城完成了數字存檔。（北京晚報記者 於麗爽 文並攝）