基于无人机技术的历史建筑保护数字化资源建设与利用

庄东晓

摘 要：无人机便携、机动的特点，适合作为历史建筑保护数字化资源采集的工具。无人机相关的影像处理软件、网络存储与展示技术、线上教学平台，助力历史建筑保护数字化资源的利用。

关键词：无人机技术；历史建筑保护；数字化资源

一、传统历史建筑影像采集方法的局限性

传统的历史建筑影像采集，采用人工走访拍照，观察建筑的改建情况，记录勘察数据，搜索文献资料的方法。由于传统建筑多处偏远的乡村，无法就近找到有效的制高点拍照，往往需要利用周边山体才能鸟瞰整个建筑，费时又不安全；有些历史建筑紧靠河流，靠水的一面无法拍摄只能放弃；传统的地面摄影只能观察建筑的各个立面，建筑整体、外部环境、建筑与周边环境的关系通常无法表达。传统历史建筑影像采集方法受到诸多自然条件的限制。

由于历史建筑多处偏远的乡村，交通不便，前期的资料不完整甚至缺失，给资料的收集，包括影像资料的采集和建档带来很多不便。建档工作往往费时费力，进展缓慢，效率低下，很多设计单位望而生畏，表示无意也无力承担此类工作。因此，必须依靠现代化的技术手段，才能从根本上解决影像资料采集难的问题。

二、基于无人机技术的传统历史建筑影像采集的数字化建设方案

信息化是当今时代发展的大趋势，数字技术的大力发展和广泛应用为传统历史建筑保护提供了新的技术手段和思路，历史建筑保护也进入了数字时代。数字化技术可快速且高精度地获取建筑的全方位立体空间信息并将采集的建筑物相关属性信息转化为数字化信息，建立历史建筑数字化档案，从而实现历史建筑信息的永久保存和数字化传播。

党的二十大报告首次将“推进教育数字化”写入“办好人民满意的教育”部分，提出了“推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国”的目标。2021年初，联合国教科文组织提出要开发高质量的数字学习内容，支持教师掌握远程和混合教学弹性教育系统。以数字化助力教育优质均衡发展，助力教育强国建设将成为普遍共识，利用数字技术提高教育应对能力将成为常态。

（一）数字化技术助力历史建筑的保护和利用

随着各种数字化摄影设备如无人机、三维激光扫描仪、360全景云台的发展，数字化技术已经广泛应用于传统建筑的管理和修复中，主要的数字化技术有虚拟现实技术、计算机摄影和测量技术、计算机辅助修复技术。

虚拟现实技术能够把拍摄的图像进行合成，以三维的方式展现传统建筑，提供更为直观和全面的视角，提高信息解读的效率；计算机摄影和测量技术能够量化建筑的各类数据信息，根据这些信息利用计算机制图软件建模，并针对模型进行一系列分析；计算机辅助修复技术可以对建筑破坏比较严重的区域进行单独扫描或拍摄，获取建筑破坏情况的详细信息，便于后续修复工作的展开。

（二）无人机为主的信息采集方案

无人机技术已经较为成熟，广泛应用于城市规划、环保、交通、地质勘探等领域，中国是无人机开发和应用的领跑者，选用国产无人机，技术上不存在问题。

无人机具有摄带方便、成像效果好、视角跨度大的特点，既可以在空中拍摄总体效果，也可以贴近目标拍摄建筑细部特写，还可生成360全景图，十分适合历史建筑数据的采集。无人机对于起降场地的要求较低，只需找到上空无遮挡的一小块空地就可起降，在古村落这种特殊环境拍摄，具有其他设备不可比拟的优势。

（三）通过软件处理照片和视频

为了充分发挥无人機的效能，无人机拍摄的照片格式可以选择称为“数字底片”的DNG格式，从而真实地再现建筑的色彩、光影和质感，PhotoShop和LightRoom软件是照片后期的通用软件，师生们可以协同处理；阳光充足的环境下，视频拍摄可以选择高动态的“D-LOG格式”，通过剪映、Premiere、达芬奇等软件进行视频处理。

（四）建设并优化网络展示和共享平台

对外，完善可用于线上展示VR全景影像的“720云”平台，把无人机采集的资源上传至该平台，并不断地补充；对内，可利用实验室现有网络设备，搭建面向全校的专用FTP服务器，把制作的资料上传至服务器，利用校内访问不计网络流量的优势，共享上述资料，做为教学、科研、设计的专用资源库。

2.5网络平台的教学应用。在传统历史性建筑数字化的建设过程中，通过多资源开发、多情景展现、多形式交流等模式，改变传统的课堂教学方式，帮助学生从资源展示中欣赏建筑艺术，从实测数据中感知建筑尺度，从研究成果中扩展认知视野；还可以帮助学生利用网络平台，从多个维度全面认知传统建筑本体及其外部环境，客观理解传统建筑的基本特点，从而真正实现“以学生为中心”的教学理念，对丰富教学方法和实验手段具有重要意义。

根据应用场景开展线上教学或线上线下混合教学，收集师生使用反馈，进一步完善网络平台。

三、结论

数字化技术在我国的历史建筑保护领域已得到了很好的应用，基于成熟的无人机技术、丰富的图像和视频后处理软件、高速稳定的网络技术、疫情时代打造的线上教学平台，可以把历史建筑保护数字化资源建设和利用提高到新的高度。

参考文献：

[1] 高益忠，陈明辉，黄燕．东莞市历史建筑数字化保护研究［J］．测绘通报，2021（7）：140-143．DOI：10．13474/j．cnki．11-2246．2021．0225．

[2］池梦洁，张文翔.三维激光扫描及倾斜摄影测量在古建筑数字化建模中的应用对比--以西安广仁寺为例［J］.建筑与文化，2022（6）：45-46.