建筑遗产低空勘察与监测综合研究

The survey of architectural heritages requires complete 3D mapping results and environmental data, which help us to evaluate the status quo of their preservation, analyze the causes of damage and tendency of changes, and assist us in heritage conservation planning and design. Chinese architectural heritages are usually large in scale and great in number and are usually located in complex environment, which poses a great challenge for field work like mapping and physical data sampling. Based on low-altitude information acquisition technology and some ground-based means, the project is to address two key problems in mapping and physical environment monitoring: 1. complete mapping of the interior and exterior space of architectural heritages in complex environment; 2. Spatial-matrix acquisition of the physical data of micro-topography. We intend, through a certain number of experiments, to summarize the operational methods for different classes of architectural heritages and environments, in the hope of filling the gap in the new low-altitude technology and meeting the needs of surveying various types of heritages on various terrains. In terms of data processing and use, we attempt to accurately match and integrate the 3D mapping model and multi-source environmental data; to obtain 3D-matrix environmental analysis results and the visualized assessment data of multi-source coupling status. Then we will compare real data with simulated data obtained from environmental software and try "multiple-IT-assisted heritage protection design" to verify the practicability of "air-ground integration", which is the result of our heritage surveying and monitoring research.

建筑遗产调查需要综合三维测绘及物理环境采样两种成果，以准确评价其保存现状并科学分析破坏成因与发展趋势，辅助遗产保护设计工作。我国建筑遗产不仅尺度大，而且地形环境复杂，因此两种勘测工作普遍受到干扰，导致数据不全。上游学科对此亦缺乏专门研究成果，因此一直是外业主要难题。本课题基于低空-地面综合信息采集技术，解决测绘和物理环境监测中的两个关键问题：一、复杂环境下建筑遗产内外空间的完整测绘；二、微地形物理数据低空矩阵化获取。拟通过实施一定数量实验，总结复杂环境下低空勘测的优化实施策略，填补本领域利用的方法缺环，满足我国各地域多种类型遗产调查的需求。 在数据处理和利用方面，本课题将三维测绘模型与三维矩阵化分布的多源环境数据准确匹配、融合，获得三维可视化的"微地形-环境数据"，输入环境模拟软件预测遗产变化趋势，最后尝试实施"低空信息技术辅助的遗产保护设计和验证"，构建较完整的遗产信息工作流程。

项目背景：. 建筑遗产调查需要综合三维测绘及物理环境采样两种成果，以准确评价其保存现状并科学分析破坏成因与发展趋势，辅助遗产保护设计工作。我国建筑遗产不仅尺度大，而且地形环境复杂，因此两种勘测工作普遍受到干扰，导致数据不全。上游学科对此亦缺乏专门研究成果，因此一直是外业主要难题。.研究内容：. 本课题基于低空-地面综合信息采集技术，解决测绘和物理环境监测中的两个关键问题：一、复杂环境下建筑遗产内外空间的完整测绘；二、微地形物理数据低空矩阵化获取。拟通过实施一定数量实验，总结复杂环境下低空勘测的优化实施策略，填补本领域利用的方法缺环，满足我国各地域多种类型遗产调查的需求。在数据处理和利用方面，本课题将三维测绘模型与三维矩阵化分布的多源环境数据准确匹配、融合，获得三维可视化的“微地形—环境数据”，输入环境模拟软件预测遗产变化趋势，最后尝试实施“低空信息技术辅助的遗产保护设计和验证”，构建较完整的遗产信息工作流程。.重要结果、关键数据及其科学意义：.1.通过低振动无人直升机平台研发、多机型比较测试，得到振动不超过0.4G的低振动LiDAR专业平台，惠陵机载LiDAR实测达到2厘米以内的高精度（点云离散度），LiDAR可突破植被遮挡，精度的提高解决大量温带、热带大尺度建筑遗产数字化难题。.2.“空-地协同”测绘外业策略与内业数据利用方法成熟且合规。项目组自主集成的6.5公斤级无人机（包括1公斤以上专业相机荷载）符合我国无人机无申报飞行的7公斤重量上限；在方法上对于悬崖遮挡屏蔽角度精确测量，提供最安全航线规划、飞控软件遴选策略；内业尝试了基于正射影像的成图方法、基于三维数据的空间计算，已达到从平台到软件、从外业到内业的全面策略研究和国内外广泛验证。.3.热、湿、光物理环境指标以及多光谱图像、空气污染物信息采集实验。已集成微型但高采样率的热、湿、光、空气污染物记录仪以及红外、多光谱相机于微型/小型无人机，已完成平台初步测试、迟滞等误差标定实验，已完成多个传统村落等遗产微地形环境的空地配合温、湿度矩阵化采集实验，已初步将物理实测数据与三维地形、软件模拟三者融合分析。本项工作为掌握遗产赋存环境、深入挖掘古代居住智慧铺平道路。