激光掃描無(wú)人機(jī)古建保護(hù)顯功

    本報(bào)訊（記者　諸葛漪）從水下文物發(fā)掘到建筑遺產(chǎn)測(cè)繪，“高科技”成為近年來(lái)上海文物保護(hù)的關(guān)鍵詞。昨天，上海市文物局發(fā)布一系列最新研究成果，水下機(jī)器人、激光掃描、無(wú)人機(jī)都出現(xiàn)在幫手名單上。
我國(guó)有1.8萬(wàn)多公里的海岸線和豐富的內(nèi)陸水域，自然演變令一些位于水邊的居址、港口、墓葬等沉沒(méi)于水中。如何讓水下寶藏重見(jiàn)天日？上海市文物保護(hù)研 究中心、上海博物館與上海大學(xué)，引入機(jī)器人技術(shù)，提高水下考古的效率。去年9月，水下機(jī)器人聯(lián)合聲吶系統(tǒng)完成淀山湖水下考古。上海市文物保護(hù)研究中心副主 任范杰介紹，淀山湖底堆積淤泥，水質(zhì)渾濁，水下機(jī)器人經(jīng)過(guò)近兩個(gè)小時(shí)水下作業(yè)，對(duì)幾個(gè)可疑點(diǎn)進(jìn)行了排查，傳回了較為清晰的視頻圖像信息。雖然沒(méi)有找到古 跡，但獲得了大量勘探區(qū)域的聲吶和視頻圖像信息，是利用水下機(jī)器人考古的有益嘗試。去年11月，滬上水下考古團(tuán)隊(duì)再度對(duì)橫沙島水域發(fā)起挑戰(zhàn)。通過(guò)母船搭載 聲吶設(shè)備，對(duì)水下可疑點(diǎn)進(jìn)行掃測(cè)，發(fā)現(xiàn)一艘長(zhǎng)約73米、寬約12米、高出泥面約4.5米的沉船。該沉船是目前為止我國(guó)發(fā)現(xiàn)的水下體型尺寸最大的沉船之一。 經(jīng)文保中心專業(yè)人員查閱相關(guān)資料并比對(duì)，該船極有可能是我國(guó)第一艘以蒸汽為動(dòng)力的“萬(wàn)年清”炮艦。范杰表示，若能確認(rèn)，將對(duì)我國(guó)的近代史、造船史和海軍史 等研究具有重大意義。
高科技能發(fā)現(xiàn)水底潛藏的秘密，也不會(huì)錯(cuò)過(guò)文保建筑的每一個(gè)細(xì)節(jié)。“如果把建筑遺產(chǎn)的保護(hù)比作治療，那么數(shù)據(jù)采集就像診斷。假如對(duì)建筑遺產(chǎn)的信息采集不 到位，就會(huì)影響到對(duì)該建筑的判斷，從而在修復(fù)中造成不可逆的損害。”上海交通大學(xué)建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)國(guó)際研究中心主任曹永康說(shuō)，在第七批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單 位徐家匯天主教堂的測(cè)繪中，就采用了三維激光掃描技術(shù)。工作人員把激光從發(fā)射器投射到建筑物表面，得到由上百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)組成的空間點(diǎn)云，不僅可以在電腦上準(zhǔn)確 得到建筑高度等很難通過(guò)手工測(cè)量得到的尺寸，還可以對(duì)建筑中的雕像、柱頭裝飾等復(fù)雜的有機(jī)形狀進(jìn)行準(zhǔn)確捕捉。“這些點(diǎn)云模型比照片更加翔實(shí)，成為徐家匯天 主教堂的健康檔案。”
精準(zhǔn)測(cè)繪也能為文物的保護(hù)開(kāi)出最恰當(dāng)“藥方”。去年夏天，青浦麟趾橋發(fā)生一次嚴(yán)重撞擊，導(dǎo)致橋面開(kāi)裂、橋拱變形。該橋建于清乾隆年間，嘉慶年間重修， 是一座長(zhǎng)20多米的單拱石橋。近十幾年來(lái)，該橋?qū)以怦g船撞擊，但2014年這次撞擊最為嚴(yán)重。研究人員發(fā)現(xiàn)，撞擊的原因是原本滿載的駁船在卸貨返航時(shí)，吃 水減少，左右船舷非常容易撞到橋洞。他們用無(wú)人機(jī)獲取該橋圖像，建立三維模型，得到危險(xiǎn)程度的分布示意圖并模擬橋體受撞變形的情景，為修復(fù)和加固提供了參 考。曹永康表示，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變形模擬通常需要首先在計(jì)算機(jī)中手動(dòng)建立三維模型，然后輸入各種荷載參數(shù)。然而，歷史建筑形態(tài)往往與上述基于理想幾何形式的三 維模型相去甚遠(yuǎn)。空中攝影測(cè)量有效地解決了這一難題。通過(guò)設(shè)置GPS坐標(biāo)點(diǎn)，無(wú)人機(jī)還可以自動(dòng)按照規(guī)定線路飛行并傳回圖像，最后自動(dòng)返航。
隨著新技術(shù)越來(lái)越多地運(yùn)用于遺產(chǎn)保護(hù)中，如果你在街上看見(jiàn)頭頂嗡嗡作響的無(wú)人機(jī)，別納悶，它有可能正在采集建筑立面殘損的圖像。