無人機在勘測清東陵中的惠陵

　　即將消失的古村落、古建筑如何以數字化形式保存？能否讓傳統(tǒng)村落保護工作搭上科技快車？2016年12月由文化部批準成立的建筑文化遺產傳承信息技術文化部重點實驗室正在探索答案。他們利用最新測繪技術，特別是將新興的無人機等航拍設備運用到建筑遺產測量工作中，為我國文保工作帶來諸多啟示。

　　專注長城防御體系研究

　　國家測繪局2009年發(fā)布的信息顯示，中華民族最具代表性的金色名片——明長城全長6259.6千米，其人工墻體中，只有8.2%保存狀況尚好，74.1%保存較差或僅余基底部分;保存較好的遺址部分亦存在坍塌、傾覆之虞，成為保護問題最為突出而緊迫的世界文化遺產。

　　2006年，國家文物局啟動了“長城保護工程”。實驗室主任、時任天津大學建筑學院教授的張玉坤也參與了為長城“摸清家底”的工作。在他的帶領下，科研人員在國內率先開展明長城和海防體系的整體性研究。除了采用傳統(tǒng)考古學的調查方法外，他們還充分利用現代測繪技術，如GPS定位系統(tǒng)、紅外測距儀等技術手段，同時采用了數碼照相、攝像、計算機軟件存儲等方式獲取并存儲信息，為相關建筑文化遺產的原真性、整體性保護提供了理論依據和經驗借鑒。

　　地形地勢是每個長城關隘選址、規(guī)劃和建設的最主要依據?！伴L城是很大尺度的線路遺產，谷歌地球等衛(wèi)星高程數據雖然也能分析戰(zhàn)略地形、軍事態(tài)勢、選址特點，但是具體到幾十公里范圍，比如重要關隘的測繪，衛(wèi)星等空間分析已經不準確了，需要用無人機獲取精度更高的地形和長城位置、走向、重要設施的航測數據，才能準確反映長城在軍事防御上的作用?！睆堄窭じ嬖V記者，以往對長城的研究和保護重點在其雄偉高大的墻體和重要關隘，實際上，長城是具有高度整體性、系統(tǒng)性及層次性的嚴密軍事防御體系，這種系統(tǒng)防御功能及與周邊環(huán)境的相互作用，也是長城研究的重點。

　　張玉坤告訴記者，通過多年的研究，已經基本理清了長城的軍事防御布局，并將其繪制成圖。他和實驗室成員們自主研發(fā)的長城和建筑文化遺產低空信息技術獲得了6項國家專利。

　　爭做第一個吃螃蟹的人

　　在天津大學建筑學院一間不大的實驗室中，文化部重點實驗室副主任李哲指著桌上不起眼的小型無人機說：“人工測繪需要耗費大量時間、人力和物力成本，小型無人機不僅能大大節(jié)約成本，還具有小巧輕便、耗資少且貼近建筑拍攝等特性，是用于航拍的大型飛機所不能比擬的?！?/p>

　　在運用小型無人機進行遺產測繪方面，李哲等人無疑是“第一個吃螃蟹的人”。早在2003年，李哲等研究人員到陜北對明代邊陲軍事城堡調研時發(fā)現，這些遺址不僅面積大，而且盤踞在山地中，給測繪調研工作帶來極大困難，于是他便萌生了進行航拍的想法。在導師張玉坤的支持下，他們開始了探索新領域的征程。

　　隨著無人機在明代軍事城堡等遺址中的摸索應用，他們發(fā)現，無人機的開發(fā)和實際應用既要考慮建筑特色對航拍的需求，更涉及到航空動力學、飛行器設計原理、發(fā)動機技術、無線電技術、機械加工技術、氣象學、攝影美學、測量學等多學科知識?！斑@也促使我們總結經驗，形成了一套跨行業(yè)研發(fā)的技術路線?！崩钫芨嬖V記者。

　　為此，建筑文化遺產傳承信息技術文化部重點實驗室集合天津大學建筑學院、軟件學院、計算機學院等在建筑文化遺產和信息技術方面的學科和技術優(yōu)勢，建立了一個多部門、多學科、多層次的協(xié)同體，組建高水平技術隊伍，聯合培養(yǎng)復合型人才。同時，實驗室還擁有國內甚至世界范圍內建筑科研單位中最全的無人機成套軟、硬件設備，其中渦輪軸無人直升機為自主研發(fā)，擁有自主知識產權。

　　通過實地測繪工作，該團隊支持了廣西左江巖畫等多項世界文化遺產的申報工作。今年年初還參與了法屬波利尼西亞群島中的莫瑞亞島的生態(tài)科考與建筑遺產調查項目，揭開了熱帶雨林中的波利尼西亞懸棺、崖葬遺跡的真容，這也是我國無人機建筑信息采集技術首次走出國門。

　　建立“空地協(xié)同”平臺

　　今年1月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)的《關于實施中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化傳承發(fā)展工程的意見》，提出加強歷史文化名城名鎮(zhèn)名村、歷史文化街區(qū)、名人故居保護和城市特色風貌管理，實施中國傳統(tǒng)村落保護工程，做好傳統(tǒng)民居、歷史建筑、革命文化紀念地、農業(yè)遺產、工業(yè)遺產保護工作。面對我國傳統(tǒng)村落面積大、數量多，測繪費時費力，通常存在植被、違建等地物的遮擋、覆蓋等問題，建筑文化遺產傳承信息技術文化部重點實驗室團隊參與其中，借助無人機等科技手段，保障了低空信息采集工作的順利、高質量實施。

　　“無人機可以獲取村落的形狀特征，總結我國傳統(tǒng)村落的空間形態(tài)全貌。另外，通過在數據庫中進行對比，為日后的古村落等級定性和價值評估提供了數據支撐。”實驗室成員、天津大學建筑學院建筑系副教授李嚴告訴記者。

　　近年來，結合建筑文化遺產保護重大任務，實驗室與遺產地管理部門、國家政策制定部門等相關機構建立密切聯系，打造基于信息化采集和數字化測繪等技術的信息管理平臺和數據庫，完成了“樣式雷圖文數據庫”“頤和園德和園信息管理平臺”“明長城整體防御體系GIS數據庫”“清東陵全景漫游系統(tǒng)”等多項課題，推動了產學研合作和科技成果轉化。