无人机技术在传统聚落文化景观保护中的应用与展望

2025-01-21李得发邵长芬

智慧农业导刊 2025年2期

摘" 要：随着科学技术不断发展创新，无人机技术与现代信息技术紧密结合，给文化遗产保护产业带来新的研究视角和实践方法。基于传统聚落文化景观保护的视角，综合分析传统保护技术和方法的局限性，从测绘监测、资产备案评定、古建筑维护和环保监测保护4个方面，深入探讨无人机技术在传统聚落文化景观保护中的应用领域与特点，并对其发展前景以及实用价值进行剖析和展望。研究表明，无人机技术在传统聚落文化景观中具有广阔的应用前景，能够辅助文化遗产保护工作者实现数字建模、实时监测和精准评估，从而为传统聚落文化景观的保护和恢复提供重要的技术保障。

关键词：无人机技术;传统聚落;文化景观;保护措施;信息技术

中图分类号：V279" " " 文献标志码：A" " " " "文章编号：2096-9902（2025）02-0009-04

Abstract： With the continuous development and innovation of science and technology， drone technology， combined with modern information technology， has brought new research perspectives and practical methods to the cultural heritage protection industry. From the perspective of protecting traditional settlement cultural landscapes， this article comprehensively analyzes the limitations of traditional protection techniques and methods. It extensively explores the application areas and characteristics of drone technology in traditional settlement cultural landscape protection， including mapping and monitoring， asset inventory evaluation， ancient building maintenance， and environmental monitoring and protection. In addition， it analyzes and prospects its development prospects and practical value. The research shows that drone technology has broad application prospects in traditional settlement cultural landscapes. It can assist heritage protection workers to achieve digital modeling， real-time monitoring， and accurate evaluation， thereby providing important technical guarantees for the protection and restoration of traditional settlement cultural landscapes.

Keywords： drone technology; traditional settlement; cultural landscape; protection measure; information technology

传统聚落作为人类文明的重要载体，蕴含着丰富的历史人文信息，具备特有的物质和非物质文化遗产形态，是研究和体现人类文明发展历程的宝贵资源[1]。保护好传统聚落，既能研究不同阶段文化的变化规律，又可发扬良好的文化传统[2]。但是，随着时代的变迁和发展，很多传统的聚落正面临着各种破坏和衰落的风险[3]，据相关研究表明，我国自然村的数量从2000年的363万个，到2020年减少到236万个[4]。城镇化进程中的拆迁改造破坏了传统聚落的整体格局和结构，生活方式的改变使传统聚落的文化语境逐渐消逝，以及传统聚落的人口流失，对传统聚落的保护形成了巨大的挑战[5]。由于传统的技术和方法在保护传统聚落的过程中存在一定的局限性，传统的田野调查法难以满足传统聚落保护的时代要求，导致文化遗产保护工作不能全面、系统地掌握传统聚落的真实情况，从而给后续保护工作和决策制定带来不确定性[6]。无人机技术作为一种新兴的技术手段，在传统聚落保护中具有巨大的潜力和优势，可以弥补传统保护技术和方法的不足，为传统聚落文化景观保护提供便利。无人机技术覆盖面广、使用便捷、图像清晰等特点，能够为传统聚落的保护提供全面细致的三维数据，为传统聚落调研分析、保护规划制定、监测评估等工作提供了新的方式，使无人机应用技术在文化遗产保护中的用途越来越普遍[7]。具体而言，通过无人机技术可以获得传统聚落保护区的高性能地形模型，根据多阶段检验获得的动态立面数据，能够对传统聚落文化景观进行定量评估和保护，这些优势促使无人机技术在传统聚落文化景观保护中具有广阔的应用前景。因此，需要进一步探索无人机技术的应用场景与方法，通过多样化保护方式，提升文化遗产保护的水平和质量，为传统聚落文化景观保护作出更大的贡献。

1" 无人机技术在传统聚落文化景观保护中的应用

1.1" 测绘与监测

高精密、更有效的测绘与监测技术在传统聚落文化景观的保护中尤为重要，无人机技术的引入为这一领域带来了创新。依据高分辨率相机和前沿航空摄影技术，无人机能够获取传统聚落文化景观的高品质图像和地形数据，其精度远高于传统的拍摄方法，可以清楚地体现景观的细节和优势。借助激光雷达扫描技术，无人机能够进行高性能的三维地形测量，搭建景观数据模型，能够直观地进行数据可视化。同时，无人机在数据处理方面也具有较高的效率，能够对采集到的数据进行自动处理与分析，快速生成传统聚落文化景观的三维模型，大幅提升了数据处理效率[8]。同时，借助地理信息系统（GIS），能够集成无人机获得的数据和其他来源的数据，并生成一个综合性数据平台，为后续的剖析及管理提供方便的数据支撑。运用无人机开展虚拟图像修复和重现，工作人员能够直接观察及使用数据库中的景观模型。通过应用机器学习和深度学习技术，无人机能够实现深层次的数据挖掘与分析，深入探索传统聚落文化景观的形成和特性。

1.2" 遗产登记与评估

遗产登记和评估在传统文化景观保护中发挥着很重要的作用，通过无人机技术，可得到高分辨率的图像和视频，系统、全面地记录传统聚落的建筑、文物等资产[9]。这些数据可以清楚地体现建筑与文物的时期、材料、工艺等详细信息，为管理者提供更真实、更精准的记录数据，改善和补充当前的数据库，提升文化遗产保护的准确性和品质。同时，无人机技术还能够辅助评估文化遗产，根据对建筑物和文物的外形、构造、材料等方面的评估，能够了解其历史、艺术和科学价值，为制定保护计划提供科学依据。此外，无人机获得的数据可用于文化遗产的实时监测与评价。根据数据的分析和比较，能够及时发现和解决可能出现的问题，保证文化遗产的完整性和安全度。比如，应用无人机配置高精度传感器，能够对建筑物和文物开展无损检测和评估，避免传统检测方式对文化遗产造成损害。同时，运用大数据和人工智能技术，能够彻底解决与分析海量信息，提升遗产登记与评估的效率和精确性。这一创新应用将进一步推动传统聚落文化景观保护工作的开展。

1.3" 古建筑修缮与维护

古建筑的修缮和维护是保护传统聚落文化景观的重要环节之一，无人机技术的使用为古建筑的修缮和维护带来了新的机遇与挑战。首先，通过无人机技术可以获得古建筑的详细信息，包括其三维模型和表面细节，清晰地体现了建筑的结构特点、材料属性等信息，为技术人员提供更全面、更精确的检测数据[10]，同时，获得的数据可用于建筑数据存档备份，为后续的修缮和维护工作提供基础资料。其次，无人机技术可用于古建筑的修缮与维护，配备小型检修机器人，对建筑开展微创检修，避免因方法不当引起的建筑物毁坏，同时，实时监测查验，及时发现和解决可能出现的问题，保证修缮的建筑物安全可靠。例如，无人机配备的高精度传感器和激光雷达能够对建筑物开展无损检测和评估，避免毁坏建筑物，提升建筑物维护价值与历史意义。总之，无人机技术在古建筑维修中具有广阔的应用前景和重要的学术价值，深入研究和探索无人机技术，能够为文化遗产保护提供更科学、高效、精确的手段和方法，为古建筑的继承和发展提供了新的方式和思路。

1.4" 环境监测与保护

无人机遥感技术在传统聚落文化景观的环保监测与保护中发挥了积极作用，通过无人机遥感技术，可实时清楚地获得传统聚落所在场地的空气指数、水等环境指标数据，为制定文化遗产的环境保护提供科学论证[11]。此外，无人机也可以通过配备各种感应器，在自然环境中获取温度、湿度、PM2.5和pH等数据，可以更好地评估文化遗产的环境状况，为后续的环境整治提供关键参照。通过对自然环境中植被类型、分布和生长状况的实时监测，能够深入了解文化遗产的生态体系。同时，无人机还能够观察和监测传统聚落周边的野生动物，为保护生物多样性提供有力支持。传统聚落文化景观的环境监测数据对制定有针对性的保障体系和应急方案具有重要意义。通过对这些数据的全面分析，能够全面评估传统聚落文化景观的健康状况、变化趋势和潜在风险。有益于制定有针对性的保障体系和应急方案，保证文化遗产获得及时有效的维护。

2" 无人机技术在传统聚落文化景观保护中的发展趋势

2.1" 无人机与虚拟现实融合：精准模拟与保护新路径

在科技飞速发展的当下，无人机技术和虚拟现实技术的深度融合将成为未来的一大发展趋势[12]，这种融合不仅代表了科技领域的创新，同时也为文化遗产保护提供了全新的思路和方法。无人机技术以其独特的空中视角，能够快速且精准地进行数据采集，而虚拟现实技术则可以实现对传统聚落文化景观的高精度智能模拟。通过二者的结合，技术人员将得到更准确、更生动的数字化景观模型，并为其保护和宣传提供更准确的数据使用。例如，无人机可以采取激光雷达扫描技术，对现有的聚落建筑开展三维地形测量和建模，应用虚拟现实技术可以更为真实、直观地呈现无人机采集到的观测数据。这不仅使得传统聚落文化景观的保护工作得以更为精确的进行，也为历史文化遗产的传承和宣传工作开辟了新的途径和方法。

2.2" 无人机+AI：智能提升数据采集的精度与效率

无人机技术与人工智能（AI）技术的深度融合，将显著推动无人机智能化水平的提升，进而实现数据采集的高效化与精准化[13]。无人机搭载的高清相机或激光雷达等设备，能够获取到传统聚落文化景观的高分辨率影像数据。然而，这些数据量庞大且复杂，传统的人工处理方式不仅耗时耗力，还容易出错。人工智能技术凭借其强大的自动检索与分析能力，能够高效处理无人机的航空摄影图像，精准识别并提取传统聚落文化景观中的特定元素（如屋顶结构、雕刻细节）、植被分布、地形特征等，从而大大提升数据处理的效率和准确性。同时，无人机亦能借助人工智能技术实现自我学习与性能优化，无人机在执行航拍任务时，会不断积累飞行数据、图像数据和环境数据等，这些数据通过AI算法进行分析和挖掘，可以揭示出无人机的飞行性能、图像质量、数据处理效率等方面的不足，从而不断提升其航拍作业与数据处理的能力与效率。

2.3" 无人机与物联网联动：拓宽保护应用场景与智能控制

无人机技术与物联网（IoT）技术的结合将进一步扩大无人机在传统聚落文化景观保护中的使用场景，完成更智能的控制措施。首先，物联网技术能够为无人机提供与智能传感器、GPS等设备的连接，这些传感器可以部署在传统聚落的关键区域，如古建筑群、自然景观、历史遗址等，实时监测环境变化、结构安全、游客流量等关键指标。无人机搭载相应的接收设备，可以在空中飞行时实时接收并处理这些传感器传回的数据，形成对文化景观的全面、动态监测。这种实时监控能力不仅有助于及时发现潜在问题，还能为保护工作提供及时、准确的数据支持。其次，无人机也可以利用物联网技术进行远程控制和管理，通过物联网平台，操作人员可以远程设定无人机的飞行路线、高度、速度等参数，实现无人机的自主飞行和智能操作[14]，不仅提高了无人机的作业效率，还降低了操作人员的工作强度和安全风险。同时，无人机通过物联网技术将采集到的数据实时传输到云端或本地数据中心，实现与互联网的拼接。这些数据经过处理和分析后，以可视化图表、报告等形式呈现给保护人员、研究人员和公众，为传统聚落文化景观的保护利用提供了更广阔的应用前景。

2.4" 无人机与大数据结合：深度挖掘文化景观价值

随着科技的飞速发展，无人机技术与大数据的深度融合为传统聚落文化景观的保护开辟了新的视野。通过无人机搭载的高清相机、红外传感器等先进设备，可以实现对聚落文化景观的全方位、多角度数据采集。这些海量数据随后被输入到大数据平台，利用先进的算法进行深度挖掘与分析，揭示出文化景观背后的历史变迁、社会结构、经济活动等深层次信息。大数据技术的应用，不仅让文化景观的保护工作更加科学、精准，还为文化遗产的活化利用提供了有力支持。通过对数据的分析，可以识别出文化景观中的关键节点、特色元素，为后续的修复、重建、展示等工作提供重要依据。同时，大数据还能帮助研究者发现文化景观中的潜在价值，如生态价值、旅游价值等，为文化遗产的可持续发展注入新的活力。

3" 无人机技术在传统聚落文化景观保护中使用的前沿技术

3.1" 无人机搭载多光谱和高光谱成像技术

作为先进的遥感手段，多光谱及高光谱成像技术能够精准捕捉并解析不同波段的光谱数据，从而有效识别传统聚落文化景观中各种材料与结构的独特特征。这些技术能够区分并识别出不同种类的植被覆盖、土壤类型以及建筑材料的细微差别，为评估传统聚落文化景观的保护现状提供了有力支持。高光谱成像技术以其卓越的光谱分辨率，能够揭示更为详尽的光谱信息，这对于识别和剖析传统聚落文化景观中那些细微的结构与细节具有不可估量的价值。通过将这类成像技术搭载于无人机平台，能够实现对广阔的传统聚落文化景观区域进行高精度、高效率的监测与评估，极大地提升了工作效率与数据获取的准确性。此外，无人机平台还可灵活搭载红外光谱仪等高端检测设备，对文物表面进行精细化的扫描与检测。这一过程能够发现那些仅凭肉眼难以察觉的细微特征与损伤，为文物保护工作提供了更加全面、深入的信息支持。

3.2" 无人机搭载激光雷达技术

激光雷达技术采用激光发射与反射信号接收的方式，实现对物体表面部位及外观的精确测量。将激光雷达设备搭载于无人机上，能够高效采集传统聚落文化景观的三维地形及建筑模型数据，且具备高度精准性。这些模型数据对于深入分析传统聚落文化景观的空间布局、形式特征等方面具有重要意义，为后续的保护与修复工作提供了不可或缺的数据支持。同时，激光雷达技术还具备监测建筑物变形、沉降等形状特征变化的能力，有助于及时发现潜在风险，为预防措施的制定与实施提供有力依据。

3.3" 无人机搭载人工智能和机器学习技术

人工智能与机器学习技术被应用于无人机收集的海量信息的自动分析与处理过程中，旨在提炼出具有价值的信息与数据资料。此2项技术具备对传统聚落文化景观图像数据进行自动筛选与识别的能力，进而提取出多样化的建筑、植被及地貌信息。这些信息对于评估传统聚落文化景观的健康状况、变化趋势及潜在风险具有关键作用。此外，人工智能与机器学习技术还能够预见未来一段时间内传统聚落文化景观的演变趋势，为后续的保护与修复工作提供科学的决策支持。

3.4" 无人机协同作业与智能控制

利用多架无人机之间的协同作业机制，能够实现对传统聚落文化景观的全覆盖与高效监测。这一过程的实现依托于无人机智能监控系统，该系统具备自主导航、避障以及协同控制的功能。具体而言，多台无人机能够同时从不同高度和角度采集传统聚落的图像数据，进而获得更为详尽和全面的信息。此外，无人机智能监控系统还能根据无人机的实时位置和速率进行智能调控与优化，从而提升无人机的运行稳定性和安全性，确保所采集的数据具有高度的可靠性。

4" 结束语

随着无人机技术的不断发展和改进，无人机技术在传统聚落文化景观保护中具有广阔的应用前景。通过利用无人机技术的优点，能够实现对传统聚落文化景观的高效、精确、及时和低成本保护。在传统聚落文化景观的保护中，无人机技术在传统聚落的测绘与监测、遗产登记与评估、古建筑修缮与维护、环境监测与保护等方面发挥了重要作用，为传统聚落文化景观的保护和修复提供了重要的技术支持，推动了传统聚落文化景观的保护和传承。但是，无人机技术在文化遗产的保护中尚处于初始阶段，仍有许多问题需要进一步研究与处理。例如，怎样提高无人机的耐久性和可靠性，如何保障无人机数据收集的准确性和安全性，如何制定相应的规范和标准等，是无人机技术应用于传统聚落景观保护亟须解决的问题。将来，无人机技术与虚拟现实、人工智能、物联网等技术的深度融合将成为必然趋势。因而，随着无人机技术的不断发展，我们应该高度关注和研究这一领域的发展趋向，促进人工智能、物联网、5G等前沿技术与无人机技术相结合，以新技术、新方法的应用推动传统聚落文化景观的保护，提升文化遗产保护的效率和精度。通过深入研究和探索这些技术的应用和发展，为传统聚落文化景观的保护和传承提供更加科学、高效和精准的手段和方法，同时，也为历史文化遗产的传承和发展提供新的途径和思路。

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