剛剛從遵義回來的天津大學建筑學院副教授李哲這兩周都在緊張的忙碌著，因為除教學科研工作外，他還接手了一個更為重要而緊急的任務：用天大自主研發(fā)的遙感無人機為海龍屯遺址進行航拍、航測，獲取高分辨率照片與三維測繪數(shù)據(jù)。

“海龍屯很有可能將來申報成為世界文化遺產(chǎn)，因為它是中國乃至亞洲保存最完整、規(guī)模最大的土司城堡”，剛剛從遵義海龍屯考古現(xiàn)場回來略顯疲憊的李哲有些興奮地說，“能在我國建筑遺產(chǎn)領(lǐng)域普及無人機低空測繪技術(shù)是我一直以來的夢想，如今能帶著小飛機跨越大半個中國，在海龍屯這么遠但又非常重要的遺址進行作業(yè)，是小飛機的榮幸。”

坐落在貴州省遵義市匯川區(qū)稿坪鎮(zhèn)的海龍屯，建于龍巖山之巔，山勢陡峭，石階依山開鑿，據(jù)率隊于海龍屯進行考古發(fā)掘的貴州省文物考古研究所副所長李飛介紹，海龍屯“新王宮”的占地面積超兩萬平方米，僅山后有一線窄徑可攀援而上，有一夫當關(guān)萬夫之勢。

當年，海龍屯堡為楊姓家族所建，楊家自唐末以來稱雄本地700余年，其間歷任29代土司。楊氏祖先利用居高地形，從南宋時期(1257年)開始營造，逐步累積成宏大的城廓規(guī)模，鼎盛時內(nèi)有宮室樓閣、倉庫及水牢，外圍筑土城、月城三重，屯前設(shè)銅柱、鐵柱、飛龍、飛鳳、朝天、萬安等九大關(guān)口，巧妙設(shè)計冷兵器時代的防御與進攻，整個建筑工事綿延10余里，蔚為壯觀。楊家倚天險而存驕兵心理，有詩為證：“養(yǎng)馬城中，百萬雄師擎日月；海龍屯上，半朝天子鎮(zhèn)乾坤”，足見當時楊氏土司之不可一世。海龍屯堡最初的功能是抵御元朝軍隊南侵，后楊氏后人即播州土司楊應龍反明，守關(guān)隘對峙朝廷，與朝廷開戰(zhàn)10余年。1600年，明朝集結(jié)20萬軍隊分八路圍攻海龍屯堡，激戰(zhàn)三月，逼楊應龍自縊而結(jié)束戰(zhàn)事。

隨著楊氏家族灰飛煙滅，海龍屯堡由此衰落，但海龍屯也讓時間永遠地停留在了明朝，海龍屯“新王宮”定義為“明代建筑群遺址”，李飛說，作為“平播之役”的主戰(zhàn)場，海龍屯最遲修建于1257年，到今天已經(jīng)有755年的歷史，規(guī)模龐大，設(shè)施完備，是研究西南地區(qū)土司制度和軍事關(guān)隘設(shè)施的重要實物資料。

李哲操縱無人直升機掠過樹梢，飛行在“新王宮”上空。1個小時內(nèi)，他完成了對“新王宮”遺址及周邊部分區(qū)域的航拍。李哲說，航拍主要是為獲取“新王宮”遺址、海龍屯大場景畫面，并結(jié)合隨后的現(xiàn)場GPS控制點定位工作，測繪出三維地圖。

在李哲拍攝的畫面上，從70到80米空中俯瞰海龍屯“新王宮”，猶如一座掩映在青山中的巨大城池。畫面中，遺址群的道路系統(tǒng)、房屋結(jié)構(gòu)和布局等，脈絡(luò)清晰。

“雖然對海龍屯‘新王宮’已手工繪圖，腦子里有很深印象，但空中畫面，更為震撼，這個全景漫游圖將作為直觀資料幫助海龍屯申請世界文化遺產(chǎn)。”李飛說，尤其是航拍畫面所展示出的房屋遺址結(jié)構(gòu)、布局，是平視、想象無法展現(xiàn)出來的。

“讓我們感到很有成就感的是，小飛機的作用是無可取代的”李哲解釋道，“僅需2個小時的現(xiàn)場作業(yè)就可以獲取新王宮全貌照片和三維點云數(shù)據(jù)，這些與完全依靠人工一點點測繪，其中耗費的時間人力物力的差別是可想而知的，小飛機的小巧輕便、耗資少且低空貼近建筑拍攝等特性，也是做航拍的大飛機所不能比擬的。”據(jù)悉，海龍屯航拍當天，他帶來的是一架機身長約兩米、主翼展開1.5米的無人直升機，重12公斤，全系統(tǒng)價值約20萬元。

“這架飛機比早年使用的性能提高很多了。”談到小飛機時，李哲感慨地說，“這還得追溯到2003年的一次外出測繪、調(diào)研活動激發(fā)了利用無人機的靈感。”

2003年正在上研究生二年級的李哲和兩個同學到陜北對明代邊陲的軍事城堡進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)這些明代邊關(guān)城堡不僅面積大，而且蜿蜒在山地中，想要三個人在一天之內(nèi)搞明白平面布局都是非常困難的，更不要說對數(shù)十個城堡一點點進行人工測繪了，對調(diào)研來說這真是一個大難題，不過李哲小時候曾經(jīng)玩過航模，“如果能用航拍的方法把整個城堡拍攝下來就好了，這樣不僅能引導地面的工作，又能夠獲得平面照片，速度還很快。”

李哲知道這個想法過于大膽，作為學建筑的，航拍離他的專業(yè)太遠了，而且當時對航測更是一無所知，并不會預見到今天無人機不僅能航拍，而且其航測功能已經(jīng)成為建筑遺產(chǎn)保護領(lǐng)域最先進、效率最高的測繪手段，所以當年他只是帶著疑問從陜北回來，并將自己稚嫩的想法告訴導師、現(xiàn)任天津大學建筑學院黨委書記的張玉坤教授。李哲的想法很簡單：買一個翼展不到1米的泡沫玩具飛機，帶一個小攝像頭，能看到空中影像就行了，總共花費不會超過3000元。但得到的回答卻使他跨入了這個“嶄新的世界”--張書記說“要做就做專業(yè)的！”。

在這句話的支持和鼓勵下，他2004年初到處奔走聯(lián)系請教，請到天津航模領(lǐng)域水平最高的趙曙光教練教他學習操縱直升機，最終讓導師花費7萬余元購買的第一架小飛機于2004年夏天投入使用。“當時用一個承載著照相機的甲醇動力模型直升機為河北蔚縣幾個邨堡拍攝了照片，僅此而已，沒有GPS定位，沒有自動駕駛儀，沒有數(shù)據(jù)處理方法，只有照片”，李哲說，“趙教練怕我自己遙控不好飛機，還特意到蔚縣現(xiàn)場指導”。雖然第一次的航拍僅收獲了鳥瞰照片，但李哲仍感到非常高興，因為他把這張照片送給當?shù)匚奈锞趾?，當?shù)爻晒ι暾埖搅?#8220;全國歷史文化名鎮(zhèn)”。還有一個非常高興的人，就是天津大學教授、中國科學院院士彭一剛，他稱贊“照片展現(xiàn)了古建筑群的美麗”，這句評價給予了李哲在夢想道路上堅持下去的信心。

8年間，李哲依靠自學掌握了航測技術(shù)、遙感考古解譯知識，完成元中都遺址遙感、四川廣源千佛崖震后航測等多個項目，使無人機低空遙感與測繪成為遺產(chǎn)領(lǐng)域公認的最新空間信息獲取技術(shù)之一，天津大學建筑學院成為國內(nèi)古建筑低空測繪研究的領(lǐng)導者。他的小飛機不僅更新?lián)Q代，擁有了機載GPS、自動駕駛儀，而且還根據(jù)專業(yè)需求，與教練合作自主設(shè)計、制造“大飛機”，例如2011年設(shè)計成功國內(nèi)第一架40公斤級渦輪軸無人直升機，和現(xiàn)有機型相比，具有功重比高，振動小，機身強度、精度高等優(yōu)點，能用紅外線探測到元中都南部存在的潛在遺址，還在全國近20個省份都有應用。據(jù)悉，該項技術(shù)擁有完整的知識產(chǎn)權(quán)，這使得天津大學建筑學院在建筑領(lǐng)域內(nèi)的無人機低空信息采集方向位于全世界建筑學院、科研機構(gòu)首位。

雖然起步早，現(xiàn)今擁有最先進的平臺，申請多項專利，應用到幾十處重要遺產(chǎn)地。但是他仍然感到壓力很大，李哲坦言，“對小飛機本身性能的提升還有很多路要走”。原來，小飛機雖小，但集中了自動化、機械、建工、計算機、環(huán)境等多學科的知識，他需要不斷的吸收各種人才，構(gòu)成完整的研究團隊才行，目前的發(fā)展正卡在這一個“節(jié)骨眼”上。“無人機低空信息采集”屬于典型的跨學科邊緣課題，部分相關(guān)專業(yè)的學生對這一研究方向缺乏了解，這給團隊建立帶來一定困難。

李哲認為，今后還應該更鼓勵跨學科的交流和合作，其實同在工科大學，絕大部分科研工作都是具有相近甚至完全相同的研究思路，“從我的經(jīng)驗來看，跨學科、專業(yè)的難度并沒有想象的那么高。”李哲說，“我慶幸自己在天津大學，有跨學科研究的土壤可供汲取。建筑學院有著國內(nèi)引領(lǐng)學科前沿的建筑學知識背景，有天大理工類各種學科的資源和優(yōu)勢人才可以吸納，才使得小飛機的技術(shù)能夠發(fā)展得如此順利，有如此廣泛的應用。”

“起初學習飛行、航拍、航測、設(shè)計飛機的過程讓我感覺很難，但建立高水平團隊這一當前任務更難。”這始終讓李哲感到肩上背負著重擔“對于科研人員來說，比別人更早發(fā)現(xiàn)一個新的研究方向很難，能把一個方向在國內(nèi)做到最好更難，然而最難的是長期保持建筑學院在這個科研方向上的先進性。”李哲最近做的最多的是在本校的相關(guān)學科尋找后備力量，“以前靠幾個人是可以，但以后的發(fā)展就需要專業(yè)的團隊了，這是一個質(zhì)的飛躍，也是個艱難的轉(zhuǎn)型期，但是會堅持下去，讓小飛機的夢想一步步成真。”