一、选题背景与研究意义

（一）选题背景

我国拥有丰富的古代建筑遗产，其中古建木构数量众多且历经岁月，具有极高的历史、艺术和科学价值。然而，由于长期受到自然环境、人为活动等因素的影响，古建木构不可避免地出现各种病害，裂缝是其中较为常见且危害较大的一种。及时准确地监测古建木构裂缝的发展情况，对于古建的保护和修复至关重要。

传统的古建木构裂缝监测方法存在诸多局限性，如人工测量效率低、难以获取全面数据，且对于高处、危险区域的裂缝监测存在困难。随着科技的发展，无人机摄影测量技术逐渐兴起，其具有灵活、高效、可获取大范围数据等优点。无人机贴近摄影测量能够更近距离地获取古建木构的影像信息，为裂缝监测提供了新的途径。

（二）研究意义

本研究旨在探索无人机贴近摄影测量在古建木构裂缝监测中的关键技术，具有重要的理论和实践意义。在理论方面，有助于丰富古建保护领域的监测技术理论，为相关研究提供新的思路和方法。在实践方面，能够提高古建木构裂缝监测的效率和准确性，为古建保护决策提供科学依据，有助于及时发现裂缝的发展变化，采取有效的保护措施，延长古建木构的使用寿命，更好地传承和保护我国的历史文化遗产。

二、研究目标与研究内容

（一）研究目标

本研究的目标是明确无人机贴近摄影测量在古建木构裂缝监测中的关键技术，建立一套适合古建木构裂缝监测的无人机贴近摄影测量技术体系，实现对古建木构裂缝的高效、准确监测。具体包括：确定无人机贴近摄影测量的最佳飞行参数和影像采集方案；研究适合古建木构裂缝特征的影像处理和分析方法；验证该技术在古建木构裂缝监测中的可行性和有效性。

（二）研究内容

1. 无人机贴近摄影测量系统构建 研究适合古建木构裂缝监测的无人机类型和设备配置，包括无人机的飞行性能、搭载的相机参数等。确定无人机贴近摄影测量的飞行方案，如飞行高度、航线规划、重叠度设置等，以获取高质量的古建木构影像数据。

2. 古建木构影像预处理技术 针对无人机采集的古建木构影像，研究有效的预处理方法，如影像校正、噪声去除、图像增强等，以提高影像的质量和清晰度，为后续的裂缝识别和分析奠定基础。

3. 裂缝特征提取与识别技术 分析古建木构裂缝的形态、纹理等特征，研究适合古建木构裂缝的特征提取方法。利用图像处理和机器学习算法，实现对古建木构裂缝的准确识别和定位。

4. 裂缝信息分析与监测技术 对提取的裂缝信息进行分析，研究裂缝的长度、宽度、走向等参数的计算方法。建立裂缝监测模型，通过对不同时期的裂缝信息进行对比分析，实现对古建木构裂缝发展变化的动态监测。

5. 技术验证与优化 选择典型的古建木构进行实地试验，验证无人机贴近摄影测量技术在古建木构裂缝监测中的可行性和有效性。根据试验结果，对关键技术进行优化和改进，提高技术的准确性和可靠性。

三、国内外研究现状

（一）国外研究现状

国外在古建筑保护和监测技术方面起步较早，对于无人机摄影测量技术在建筑监测中的应用已有一定的研究。一些发达国家已经将无人机技术应用于城市建筑的三维建模、结构检测等领域。在裂缝监测方面，国外学者通过无人机获取建筑表面的影像数据，利用图像处理和计算机视觉技术对裂缝进行识别和分析。然而，这些研究主要集中在现代建筑领域，对于古建木构这种具有独特材质和结构特点的建筑，相关研究相对较少。

（二）国内研究现状

国内在古建筑保护领域越来越重视新技术的应用，无人机摄影测量技术也逐渐得到关注。一些研究机构和学者开展了无人机在古建筑测绘、三维建模等方面的研究，并取得了一定的成果。在古建木构裂缝监测方面，国内开始尝试利用无人机获取木构影像数据，但对于无人机贴近摄影测量的关键技术，如飞行参数优化、影像处理和裂缝识别算法等方面的研究还不够深入，尚未形成一套完整的技术体系。

四、研究方法与技术路线

（一）研究方法

1. 文献研究法：查阅国内外相关文献，了解无人机摄影测量技术和古建木构裂缝监测的研究现状和发展趋势，为课题研究提供理论支持。

2. 实验研究法：通过搭建实验平台，进行无人机贴近摄影测量实验，获取不同条件下的古建木构影像数据，研究关键技术的可行性和有效性。

3. 图像处理与机器学习方法：运用图像处理和计算机视觉技术对古建木构影像进行处理和分析，利用机器学习算法实现对裂缝的识别和分类。

4. 实地调研法：选择典型的古建木构进行实地调研，了解古建木构的实际情况和裂缝特征，为研究提供实际案例和数据支持。

（二）技术路线

1. 数据采集阶段 根据研究目标和古建木构的实际情况，选择合适的无人机和相机设备。制定无人机贴近摄影测量的飞行方案，对古建木构进行影像数据采集。

2. 数据预处理阶段 对采集的影像数据进行预处理，包括影像校正、噪声去除、图像增强等操作，提高影像的质量和清晰度。

3. 裂缝识别与分析阶段 利用图像处理和机器学习算法，对预处理后的影像进行裂缝特征提取和识别。计算裂缝的长度、宽度、走向等参数，分析裂缝的分布特征。

4. 裂缝监测与评估阶段 建立裂缝监测模型，对不同时期的裂缝信息进行对比分析，监测裂缝的发展变化。根据裂缝的发展情况，对古建木构的安全状况进行评估。

5. 技术验证与优化阶段 选择典型古建木构进行实地验证，根据验证结果对关键技术进行优化和改进，形成一套完整的无人机贴近摄影测量在古建木构裂缝监测中的技术体系。

五、预期成果与创新点

（一）预期成果

1. 发表相关学术论文，阐述无人机贴近摄影测量在古建木构裂缝监测中的关键技术和研究成果。

2. 建立一套适合古建木构裂缝监测的无人机贴近摄影测量技术体系，包括飞行方案、影像处理方法、裂缝识别算法等。

3. 开发相应的软件系统或工具，实现对古建木构裂缝的自动化监测和分析。

4. 为古建保护部门提供技术支持和决策依据，推动无人机贴近摄影测量技术在古建木构裂缝监测中的应用。

（二）创新点

1. 研究视角创新：将无人机贴近摄影测量技术应用于古建木构裂缝监测领域，为古建保护提供了一种新的技术手段，拓宽了该技术的应用范围。

2. 技术方法创新：针对古建木构的独特材质和结构特点，研究适合古建木构裂缝的影像处理和分析方法，提高裂缝识别的准确性和效率。

3. 应用模式创新：建立一套完整的无人机贴近摄影测量在古建木构裂缝监测中的技术体系和应用模式，实现对古建木构裂缝的高效、准确监测，具有较强的实践应用价值。

六、研究计划与进度安排

本课题研究分为四个阶段进行：

1. 第一阶段 完成课题的文献调研和资料收集工作，了解国内外相关研究现状和发展趋势。组建研究团队，明确各成员的分工和职责。制定详细的研究方案和技术路线。

2. 第二阶段 开展无人机贴近摄影测量系统构建和实验研究，确定最佳飞行参数和影像采集方案。进行古建木构影像预处理技术的研究和实验，开发适合的影像处理算法。开展裂缝特征提取与识别技术的研究，建立裂缝识别模型。

3. 第三阶段 进行裂缝信息分析与监测技术的研究，建立裂缝监测模型。选择典型古建木构进行实地试验，验证关键技术的可行性和有效性。根据试验结果，对技术进行优化和改进。

4. 第四阶段 总结研究成果，撰写学术论文和研究报告。开发相应的软件系统或工具，实现对古建木构裂缝的自动化监测和分析。对研究成果进行验收和评估，为实际应用提供技术支持。

七、研究的可行性分析

（一）技术可行性

目前，无人机技术和图像处理技术已经取得了很大的发展，为无人机贴近摄影测量在古建木构裂缝监测中的应用提供了技术支持。在无人机应用、图像处理、机器学习等领域具有一定的研究基础和技术积累，能够开展相关的研究工作。

（二）数据可行性

可以通过实地调研和实验采集古建木构的影像数据，为研究提供数据支持。同时，还可以利用已有的相关数据进行分析和验证，确保研究的科学性和可靠性。

（三）资源可行性

学校和研究机构拥有完善的实验设备和研究平台，能够满足本课题的研究需要。同时，还可以与相关的古建保护部门和研究机构合作，获取更多的资源和支持。

八、预期困难与解决措施

（一）预期困难

1. 古建木构的结构复杂，表面纹理丰富，可能会对裂缝的识别和分析造成干扰。

2. 无人机贴近摄影测量过程中，受到天气、光照等自然因素的影响，可能会导致影像数据质量下降。

3. 古建木构通常位于历史文化保护区内，无人机飞行可能会受到空域管制等限制。

（二）解决措施

1. 针对古建木构表面纹理干扰问题，研究更加有效的特征提取和识别算法，结合多尺度分析和纹理分析方法，提高裂缝识别的准确性。

2. 对于天气和光照影响影像质量的问题，制定合理的数据采集计划，选择合适的天气和时间进行影像采集。同时，研究影像增强和校正技术，提高影像数据的质量。

3. 对于无人机飞行空域管制问题，提前与相关部门沟通协调，办理必要的飞行手续。在飞行过程中，严格遵守相关规定，确保飞行安全。

综上所述，本课题具有重要的研究价值和实际应用意义，研究目标明确，研究内容合理，技术路线可行，具备开展研究的条件。通过本课题的研究，有望为古建木构裂缝监测提供一种高效、准确的技术手段，推动古建保护事业的发展。