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《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构

《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构

上两期我们揭秘了

《黑神话:悟空》用到的测绘“黑科技”——

“分身术”与“腾云驾雾术”

但这些法术各有短板

在应对结构复杂、遮挡严重

且精度要求高的单体建筑时

常常无能为力

如《黑神话:悟空》中的应县木塔

这绝世仅有的恢宏木塔

该如何真实还原?

本期,我们继续拆解《黑神话:悟空》

里的测绘“黑科技”——

铜墙铁壁术

《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构



01

铜墙铁壁术:贴近摄影测量


贴近摄影测量技术的提出源于对地质灾害(滑坡、危岩崩塌等)调查、监测与预警的迫切需求。传统摄影测量方式在地灾监测中存在一定局限性,难以满足高精度、高效率的监测需求。因此,张祖勋院士团队在深入研究摄影测量技术基础上,提出了“贴近摄影测量”(nap-of-the-object photogrammetry)这一新的测量方式。

贴近摄影测量技术是利用旋翼无人机“贴近”目标物获取超高分辨率影像,通过三维地理信息提取,可高度还原物体的精细结构。


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垂直摄影示意图

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倾斜摄影示意图

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贴近摄影示意图(与垂直摄影、倾斜摄影对比)

图源:网络公开资料


在贴近摄影测量提出前,为加固危岩,地质考察人员不得不利用攀岩的办法来实现,而脚下就是长江(下图左),整个过程危险异常、步步惊心。

贴近摄影测量是面向目标的摄影测量,它以物体的面为摄影对象,针对三维空间任意坡度、坡向的面进行摄影(下图右),而非对地观测,因此被称为介于二维对地正射影像、三维倾斜摄影之外的第三种摄影测量方式


《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构

传统测量办法

《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构

贴近摄影测量示意

图源:网络公开资料


贴近摄影测量技术通常用于应县木塔这样的高层古建,无人机绕建筑物从下而上,环形采集,特别像“悟空”的又一法术——铜墙铁壁


《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构

贴近摄影测量示意

图源:自摄


与三维激光扫描技术相比,贴近摄影测量技术能获取更完整的建筑立面数据;在内业制图中,由于具有影像纹理,贴近摄影测量技术能够更准确地提取门、窗、台阶等目标物的角点数据,减少制图的人工偏差;利用建筑三维模型还可投影生成无畸变的建筑立面影像。

贴近摄影测量应用面比较宽,具有高度还原地表和物体精细结构的特点,多应用于城市精细重建、地质调查、古建筑重建、水利工程监测等领域。


《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构

运用于水利工程监测

图源:网络公开资料


《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构

运用于古建筑重建

图源:网络公开资料



02

“铜墙铁壁术”在我院的实践


贴近摄影测量技术是近几年出现的新技术,我院研究团队从硬件选型、作业流程、数据处理、应用试验四个方面开展研究,大胆创新,形成了一套基于贴近摄影测量的文化遗存测绘技术体系,并在琶洲塔、明心书院等多个场景开展了生产试验。

结合院生产特点,我们采用大比例地形图为主的现有高精度地形资料为基础,直接开展三维航迹规划,节省了贴近摄影测量前开展粗略倾斜航摄的工作。



琶洲塔

本项目采用M300无人机,基于地形图数据进行三维航线规划,并通过抽稀航线的方式,实现旁向重叠度对比试验,制作了琶洲塔高精度实景三维模型及立面纹理图。


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贴近摄影模型

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倾斜摄影模型

琶洲塔贴近摄影模型与倾斜摄影模型对比

图源:自摄



明心书院

本项目以高分辨率影像图为参考,进行三维航线规划,并对建筑主立面进行数据采集,同时采用激光雷达扫描、倾斜航摄对明心书院进行数据采集。

项目不仅制作了明心书院超高分辨率立面纹理图,还实现了贴近摄影与倾斜摄影数据融合,制作了整体更完整的三维实景模型。由激光雷达扫描得到的三维点云,为本次试验贴近摄影测量的精度检测提供了参考基准。


《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构
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《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构
《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构

明心书院贴近摄影与倾斜摄影模型对比

图源:自摄


2024年3月,在张祖勋院士亲自指导下,由我院主编的中国测绘学会团体标准《贴近摄影测量技术规程》(T/CSGPC 021-2024)正式发布,该规程规定了采用无人机开展贴近摄影测量的总体要求、航摄计划与设计、航摄实施、数据处理、质量检查、成果整理、成果验收和资料提交等内容,进一步明确了贴近摄影测量的技术要求,将在地质调查、灾害应急、水利工程、文物和古建筑保护、建筑物精细三维重建等领域发挥重要作用。



下期预告

通过前三期的分享,我们了解了《黑神话:悟空》里游戏场景数据采集和建模的主要技术。通常一个项目是需要多种设备、多种技术相互结合才能完成的,《黑神话:悟空》除采用大量最新的数据采集和建模技术外,其游戏特效也非常逼真酷炫,这是它大获成功的又一关键。逼真的游戏特效是如何实现的呢?请关注本系列最后一篇揭秘:真假猴王

《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构



供稿|测绘新技术应用研究所

文图编辑|办公室

技术审核|总工程师办公室



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原文始发于微信公众号(广州市规划院):《悟空》里的测绘“黑科技”之“铜墙铁壁” :贴近摄影测量还原古建筑精细结构

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