利用無(wú)人機(jī)搭載高分辨率相機(jī)獲取的一組帶有坐標(biāo)信息的布達(dá)拉宮傾斜影像，這種模型效果逼真、要素全面，而且具有測(cè)量精度，是三維掃描的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。圖為布達(dá)拉宮實(shí)景三維模型。

圖為布達(dá)拉宮紅宮西大殿三維測(cè)繪成果。（本文圖片均由北京帝測(cè)科技有限公司提供）

如今，行業(yè)創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)，地理信息技術(shù)在文化遺產(chǎn)與文物、自然遺產(chǎn)、歷史文化名城、自然保護(hù)地等多領(lǐng)域都有具體而迫切的應(yīng)用需求，而在測(cè)繪儀器制造、商業(yè)遙感衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)地圖、精準(zhǔn)定位等領(lǐng)域，新技術(shù)與新產(chǎn)品快速迭代，從數(shù)據(jù)的獲取、處理到應(yīng)用，為人文勘測(cè)提供了更廣闊的技術(shù)途徑與判斷視野。

自然資源部相關(guān)負(fù)責(zé)人也在本屆大會(huì)上表示，將進(jìn)一步開(kāi)放地理信息資源。在確保地理信息安全的前提下，會(huì)同有關(guān)部門(mén)適時(shí)對(duì)測(cè)繪地理信息安全保密政策進(jìn)行調(diào)整，加快推進(jìn)公開(kāi)地圖內(nèi)容表示、基礎(chǔ)地理信息公開(kāi)表示內(nèi)容等規(guī)范性文件修訂工作。加大開(kāi)發(fā)力度，面向社會(huì)提供更多公眾版測(cè)繪成果。

日前在廣西南寧舉行的2020中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)大會(huì)上，一場(chǎng)以《布達(dá)拉宮，測(cè)繪絲毫》為名的主題演講吸引了眾多與會(huì)者的目光，利用先進(jìn)的精細(xì)化測(cè)繪技術(shù)建設(shè)一座數(shù)字孿生的布達(dá)拉宮，對(duì)于認(rèn)識(shí)和保護(hù)文化遺產(chǎn)具有非常重要的意義，也是對(duì)人類(lèi)文明的記錄、守護(hù)與傳承。

完整認(rèn)識(shí)建筑形態(tài)

海拔3700米的紅山之上，霞光清澈，掩映著巍峨壯觀(guān)的布達(dá)拉宮，金頂群在湛藍(lán)天空下熠熠生輝。作為中國(guó)多民族融合的見(jiàn)證和極其重要的文化遺產(chǎn)，這里始終備受世人矚目。

布達(dá)拉宮建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部陳設(shè)眾多，地壟狹小，墻體自下而上成梯形，在這里進(jìn)行測(cè)繪工作難度極大。

“布達(dá)拉宮古建筑群的勘查測(cè)繪經(jīng)歷了不同階段。第一個(gè)階段是對(duì)其外部進(jìn)行測(cè)繪，第二個(gè)階段是對(duì)內(nèi)部進(jìn)行測(cè)繪，但復(fù)雜空間并沒(méi)有測(cè)出。在文物保護(hù)階段，則對(duì)紅宮和白宮進(jìn)行了三維建設(shè)建模。”北京帝測(cè)科技股份有限公司文化遺產(chǎn)事業(yè)部經(jīng)理信泰琦介紹說(shuō)。

2015年后，隨著測(cè)繪科學(xué)技術(shù)在文物保護(hù)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，帝測(cè)科技用兩年的時(shí)間，對(duì)布達(dá)拉宮建筑及周邊環(huán)境進(jìn)行了高精度測(cè)繪，對(duì)布達(dá)拉宮整體的建筑形態(tài)形成了完整認(rèn)識(shí)，使布達(dá)拉宮1200多個(gè)地壟現(xiàn)出原形。

每一個(gè)文物保護(hù)對(duì)象特點(diǎn)不同，測(cè)繪前要考慮保護(hù)對(duì)象的特殊性。測(cè)繪團(tuán)隊(duì)在測(cè)繪前對(duì)布達(dá)拉宮進(jìn)行了標(biāo)志，拓清了山體輪廓，進(jìn)而摸清紅山山體與布達(dá)拉宮的交接面，完整認(rèn)識(shí)了布達(dá)拉宮的整體形態(tài)。

為了將多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個(gè)坐標(biāo)系下，測(cè)繪團(tuán)隊(duì)對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行了精密控制網(wǎng)施測(cè)，并逐級(jí)加密。將室外坐標(biāo)傳遞到室內(nèi)，形成并建立了三維模型，形成了布達(dá)拉宮具有時(shí)代化保護(hù)特征的工作基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足了極為復(fù)雜的建筑特征及空間形態(tài)的文物保護(hù)的需要。

建立布達(dá)拉宮數(shù)據(jù)庫(kù)

布達(dá)拉宮是山體建筑，砌筑地壟是保證有足夠穩(wěn)定的平面來(lái)支撐殿堂的基礎(chǔ)，然而，許多內(nèi)部地壟在布達(dá)拉宮修建完成后被封堵，這不僅提高了測(cè)繪難度，更重要的是無(wú)法全面認(rèn)識(shí)布達(dá)拉宮的建筑整體以及這些被封堵地壟的保存狀態(tài)，從而難以有針對(duì)性地制定保護(hù)措施和工作計(jì)劃。

借助無(wú)人機(jī)航拍、三維激光掃描、多視角影像重建等最新技術(shù)，像搭積木一樣將布達(dá)拉宮的空間一個(gè)一個(gè)搭接在一起，信泰琦說(shuō)：“空余較大的地方就是其空缺的部分，通過(guò)這種手段，我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了6個(gè)隱藏地壟。”

保護(hù)布達(dá)拉宮的關(guān)鍵，在于其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。墻體是布達(dá)拉宮的主要結(jié)構(gòu)，測(cè)繪團(tuán)隊(duì)對(duì)所有病害進(jìn)行了標(biāo)記，恢復(fù)其三維立體空間，對(duì)巡查進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而為結(jié)構(gòu)專(zhuān)家下一步分析布達(dá)拉宮提供了有效依據(jù)。

“布達(dá)拉宮一共有3個(gè)山洞，1號(hào)山洞和3號(hào)山洞分別位于布達(dá)拉宮兩側(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定影響不大。其中2號(hào)山洞對(duì)布達(dá)拉宮的山體及主體建筑影響較大，在沒(méi)有進(jìn)行三維測(cè)繪之前，其保護(hù)規(guī)劃需要進(jìn)行支護(hù)。通過(guò)三維定位，明確了建筑和山體以及主體建筑間的位置關(guān)系，我們摸清了紅山上山洞和山體以及主體建筑與道路之間的關(guān)系。”信泰琦說(shuō)。

構(gòu)建一個(gè)文化遺產(chǎn)保護(hù)綜合管理平臺(tái)非朝夕之功，如何持續(xù)性留存布達(dá)拉宮的保護(hù)數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)也在不斷探索。

作為布達(dá)拉宮管理處、中國(guó)文化遺產(chǎn)研究院、北京帝測(cè)科技股份有限公司共同實(shí)施的測(cè)繪成果，數(shù)字孿生的布達(dá)拉宮將對(duì)文化遺產(chǎn)保護(hù)起到非常積極的作用。用測(cè)繪記錄歷史，將布達(dá)拉宮某一時(shí)刻的真實(shí)數(shù)據(jù)永久留存，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)和可視化管理系統(tǒng)，為文物提供持續(xù)性的保護(hù)策略依據(jù)。“實(shí)現(xiàn)布達(dá)拉宮三維可視化構(gòu)件管理，同時(shí)與消安防系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)接，將消安防設(shè)備三維空間可視化呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警跳轉(zhuǎn)、路徑規(guī)劃等功能應(yīng)用，這對(duì)布達(dá)拉宮的預(yù)防性保護(hù)意義重大。”信泰琦說(shuō)。