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李哲研製的“千里眼”無人直升機(圖片由天津大學提供)
天津網訊城市快報記者劉曉豔通訊員王青在“新王宮”上空飛行了1個小時後,李哲操縱的無人直升機帶回了“海龍屯”上空的全景漫遊圖,作爲中國乃至亞洲保存最完整、規模最大的中世紀土司城堡,11月17日,這份重要的資料成功助力“海龍屯”入選世界文化遺產預備名單。記者瞭解到,由天津大學建築學院副教授李哲自主研發的遙感測繪無人機,可以爲歷史遺址、古建築測繪進行航拍,獲取可視的、潛在的、精確的多種數據信息並製作三維還原地圖,而這架無人機也是戰績顯赫,它已多次參與到我國重大考古和航測項目中,成爲名副其實“看穿”古遺址的千里眼。
懸崖峭壁之上大顯身手
見到遙感測繪無人機研發者李哲時,他剛剛從遵義海龍屯考古現場回來。位於貴州省遵義市北30公里的海龍屯,是唐末至明代楊氏土司的軍事古堡與宮殿建築。海龍屯是我國首個遺址類世界遺產申報項目,建於龍巖山之巔,山勢陡峭,僅山後有一線窄徑可攀援而上,人工測量十分困難。這兩週,李哲接到了一個重要的任務就是用無人機爲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據。他研發的這架機身長約兩米、主翼展開1.5米的無人直升機,重12公斤,全系統價值約20萬元。僅用1小時,無人機就完成了對海龍屯“新王宮”遺址及周邊部分區域的航拍、測繪。在無人機拍攝的畫面上,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,遺址羣的道路系統、房屋結構和佈局等,脈絡清晰。
“小飛機的作用是無可取代的。”李哲告訴記者,“相比完全依靠人工測繪所耗費大量時間、人力、物力成本,小飛機具有的小巧輕便、耗資少且低空貼近建築拍攝等特性,也是做航拍的大飛機所不能比擬的。”
更新換代可探潛在遺址
“航拍主要是爲獲取海龍屯‘新王宮’遺址、大場景畫面,並結合隨後的現場GPS控制點定位工作,測繪出三維地圖。通過軟件能生成圖像與動畫,建築遺址的高矮、大小、基本形態直觀可見。”李哲進一步解釋說,無人機低空遙感與測繪是建築領域低空信息採集最新技術之一。2003年,在天大建築專業讀研二的李哲在陝北調研時,萌發了用航拍把整個邊陲城堡拍攝下來的想法。開始,他想得很簡單: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。但學院老師卻鼓勵他說:“要做就做專業的!”於是,8年間,李哲依靠自學掌握了航測技術、遙感考古解譯等知識,他的小飛機歷經幾次更新換代,擁有了機載GPS、自動駕駛儀。
2011年,李哲研製出的這架具有“千里眼”功能的無人機,是我國首架40公斤級渦輪軸無人遙感探測直升機,和現有機型相比,具有功重比高,振動小,機身強度、精度高等優點。尤其是,該無人機如果搭載紅外探測儀還可以探測潛在遺址。目前已在全國近20個省份進行了應用,完成元中都遺址遙感、四川廣源千佛崖震後航測等多個項目。該項技術擁有完整的知識產權,這使得天津大學建築學院在建築領域內的無人機低空信息採集方向居於世界建築學院、科研機構前列。