本报记者 陈欣然 通讯员 王青
刚从遵义回来的天津大学建筑学院副教授李哲最近特别忙,除教学科研工作外,他还接手了一个重要而紧急的任务——用天大自主研发的遥感无人机为海龙屯遗址进行航拍、航测,获取高分辨率照片与三维测绘数据。
"海龙屯很有可能将来申报成为世界文化遗产,因为它是中国乃至亚洲保存最完整、规模最大的土司城堡。"刚刚从遵义海龙屯考古现场回来的李哲有些兴奋,"能在我国建筑遗产领域普及无人机低空测绘技术是我一直以来的梦想,在海龙屯这个非常重要的遗址进行作业,是我和小飞机的荣幸。"
坐落在贵州省遵义市汇川区稿坪镇的海龙屯,建于龙岩山之巅。海龙屯"新王宫"的占地面积超两万平方米,仅山后有一线窄径可攀援而上。海龙屯规模庞大、设施完备,是研究西南地区土司制度和军事关隘设施的重要实物资料。
李哲操纵无人直升机掠过树梢,飞行在"新王宫"上空。1个小时内,他完成了对"新王宫"遗址及周边部分区域的航拍。李哲说,航拍主要是为获取"新王宫"遗址、海龙屯大场景画面,并结合随后的现场GPS控制点定位工作,测绘出三维地图。
海龙屯航拍当天,李哲带来的是一架机身长约2米、主翼展开1.5米的无人直升机,重12公斤,全系统价值约20万元。
"这架飞机比早年使用的性能提高了很多。"谈到小飞机,李哲感慨地说,"这还得追溯到2003年的一次外出测绘、调研活动,激发了我利用无人机的灵感。"
2003年,正在读研究生二年级的李哲和两名同学到陕北对明代边陲的军事城堡进行调研,发现这些明代边关城堡不仅面积大,而且蜿蜒在山地中,想要在一天之内搞明白平面布局是非常困难的,更不要说对数十个城堡一点点进行人工测绘了。李哲小时候曾经玩过航模,"如果能用航拍的方法把整个城堡拍摄下来就好了,这样不仅能引导地面的工作,而且能获得平面照片,速度还很快。"
从陕北回来,李哲将自己稚嫩的想法告诉导师、天津大学建筑学院教授张玉坤。他的想法很简单:买一个翼展不到1米的泡沫玩具飞机,带一个小摄像头,能看到空中影像就行了,总共花费不会超过3000元。但从导师那里得到的回答却使他下决心跨入到这个崭新的领域——"要做就做专业的"。
在这句话的支持和鼓励下,他师从天津航模领域水平最高的赵曙光教练学习操纵直升机,最终让导师花费7万余元购买的第一架小飞机于2004年夏天投入使用。"当时用一个承载着照相机的甲醇动力模型直升机为河北蔚县几个邨堡拍摄了照片,仅此而已,没有GPS定位,没有自动驾驶仪,没有数据处理方法,只有照片。"虽然第一次航拍仅收获了鸟瞰照片,李哲仍感到非常高兴,因为他把这张照片送给当地文物局后,当地成功申请到了"全国历史文化名镇"。还有一个非常高兴的人,就是天津大学教授、中国科学院院士彭一刚,他称赞"照片展现了古建筑群的美丽",这句评价给了李哲在梦想道路上坚持下去的信心。
8年间,李哲依靠自学掌握了航测技术、遥感考古解译知识,完成了元中都遗址遥感、四川广源千佛崖震后航测等多个项目,使无人机低空遥感与测绘成为遗产领域公认的最新空间信息获取技术之一,天津大学建筑学院也成为国内古建筑低空测绘研究的领导者。如今,李哲的小飞机更新换代,拥有了机载GPS、自动驾驶仪,他还根据专业需求,与教练合作自主设计、制造"大飞机",例如2011年设计成功国内第一架40公斤级涡轮轴无人直升机,和现有机型相比,具有功重比高、振动小、机身强度精度高等优点,能用红外线探测到元中都南部存在的潜在遗址,还在全国近20个省份应用。据悉,该项技术拥有完整的知识产权,这使得天津大学建筑学院在建筑领域内的无人机低空信息采集方面位于全世界建筑学院、科研机构首位。
李哲坦言,对小飞机本身性能的提升还有很多路要走。原来,小飞机虽小,但集中了自动化、机械、建工、计算机等多学科的知识,需要不断吸收各种人才,构成完整的研究团队才行,目前的发展正处在这一"节骨眼"上。"无人机低空信息采集"属于典型的跨学科边缘课题,部分相关专业的学生对这一研究方向缺乏了解,这给团队建立带来一定困难。
李哲最近做得最多的事是在本校的相关学科寻找后备力量,"以前靠几个人是可以,但以后的发展就需要专业的团队了。这是一个质的飞跃,也是个艰难的转型期,但我会坚持下去,让梦想一步步成真。"