無人機技術在傳統聚落文化景觀保護中的應用與展望

摘" 要：隨著科學技術不斷發展創新，無人機技術與現代信息技術緊密結合，給文化遺產保護產業帶來新的研究視角和實踐方法。基于傳統聚落文化景觀保護的視角，綜合分析傳統保護技術和方法的局限性，從測繪監測、資產備案評定、古建筑維護和環保監測保護4個方面，深入探討無人機技術在傳統聚落文化景觀保護中的應用領域與特點，并對其發展前景以及實用價值進行剖析和展望。研究表明，無人機技術在傳統聚落文化景觀中具有廣闊的應用前景，能夠輔助文化遺產保護工作者實現數字建模、實時監測和精準評估，從而為傳統聚落文化景觀的保護和恢復提供重要的技術保障。

關鍵詞：無人機技術;傳統聚落;文化景觀;保護措施;信息技術

中圖分類號：V279" " " 文獻標志碼：A" " " " "文章編號：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

傳統聚落作為人類文明的重要載體，蘊含著豐富的歷史人文信息，具備特有的物質和非物質文化遺產形態，是研究和體現人類文明發展歷程的寶貴資源[1]。保護好傳統聚落，既能研究不同階段文化的變化規律，又可發揚良好的文化傳統[2]。但是，隨著時代的變遷和發展，很多傳統的聚落正面臨著各種破壞和衰落的風險[3]，據相關研究表明，我國自然村的數量從2000年的363萬個，到2020年減少到236萬個[4]。城鎮化進程中的拆遷改造破壞了傳統聚落的整體格局和結構，生活方式的改變使傳統聚落的文化語境逐漸消逝，以及傳統聚落的人口流失，對傳統聚落的保護形成了巨大的挑戰[5]。由于傳統的技術和方法在保護傳統聚落的過程中存在一定的局限性，傳統的田野調查法難以滿足傳統聚落保護的時代要求，導致文化遺產保護工作不能全面、系統地掌握傳統聚落的真實情況，從而給后續保護工作和決策制定帶來不確定性[6]。無人機技術作為一種新興的技術手段，在傳統聚落保護中具有巨大的潛力和優勢，可以彌補傳統保護技術和方法的不足，為傳統聚落文化景觀保護提供便利。無人機技術覆蓋面廣、使用便捷、圖像清晰等特點，能夠為傳統聚落的保護提供全面細致的三維數據，為傳統聚落調研分析、保護規劃制定、監測評估等工作提供了新的方式，使無人機應用技術在文化遺產保護中的用途越來越普遍[7]。具體而言，通過無人機技術可以獲得傳統聚落保護區的高性能地形模型，根據多階段檢驗獲得的動態立面數據，能夠對傳統聚落文化景觀進行定量評估和保護，這些優勢促使無人機技術在傳統聚落文化景觀保護中具有廣闊的應用前景。因此，需要進一步探索無人機技術的應用場景與方法，通過多樣化保護方式，提升文化遺產保護的水平和質量，為傳統聚落文化景觀保護作出更大的貢獻。

1" 無人機技術在傳統聚落文化景觀保護中的應用

1.1" 測繪與監測

高精密、更有效的測繪與監測技術在傳統聚落文化景觀的保護中尤為重要，無人機技術的引入為這一領域帶來了創新。依據高分辨率相機和前沿航空攝影技術，無人機能夠獲取傳統聚落文化景觀的高品質圖像和地形數據，其精度遠高于傳統的拍攝方法，可以清楚地體現景觀的細節和優勢。借助激光雷達掃描技術，無人機能夠進行高性能的三維地形測量，搭建景觀數據模型，能夠直觀地進行數據可視化。同時，無人機在數據處理方面也具有較高的效率，能夠對采集到的數據進行自動處理與分析，快速生成傳統聚落文化景觀的三維模型，大幅提升了數據處理效率[8]。同時，借助地理信息系統（GIS），能夠集成無人機獲得的數據和其他來源的數據，并生成一個綜合性數據平臺，為后續的剖析及管理提供方便的數據支撐。運用無人機開展虛擬圖像修復和重現，工作人員能夠直接觀察及使用數據庫中的景觀模型。通過應用機器學習和深度學習技術，無人機能夠實現深層次的數據挖掘與分析，深入探索傳統聚落文化景觀的形成和特性。

1.2" 遺產登記與評估

遺產登記和評估在傳統文化景觀保護中發揮著很重要的作用，通過無人機技術，可得到高分辨率的圖像和視頻，系統、全面地記錄傳統聚落的建筑、文物等資產[9]。這些數據可以清楚地體現建筑與文物的時期、材料、工藝等詳細信息，為管理者提供更真實、更精準的記錄數據，改善和補充當前的數據庫，提升文化遺產保護的準確性和品質。同時，無人機技術還能夠輔助評估文化遺產，根據對建筑物和文物的外形、構造、材料等方面的評估，能夠了解其歷史、藝術和科學價值，為制定保護計劃提供科學依據。此外，無人機獲得的數據可用于文化遺產的實時監測與評價。根據數據的分析和比較，能夠及時發現和解決可能出現的問題，保證文化遺產的完整性和安全度。比如，應用無人機配置高精度傳感器，能夠對建筑物和文物開展無損檢測和評估，避免傳統檢測方式對文化遺產造成損害。同時，運用大數據和人工智能技術，能夠徹底解決與分析海量信息，提升遺產登記與評估的效率和精確性。這一創新應用將進一步推動傳統聚落文化景觀保護工作的開展。

1.3" 古建筑修繕與維護

古建筑的修繕和維護是保護傳統聚落文化景觀的重要環節之一，無人機技術的使用為古建筑的修繕和維護帶來了新的機遇與挑戰。首先，通過無人機技術可以獲得古建筑的詳細信息，包括其三維模型和表面細節，清晰地體現了建筑的結構特點、材料屬性等信息，為技術人員提供更全面、更精確的檢測數據[10]，同時，獲得的數據可用于建筑數據存檔備份，為后續的修繕和維護工作提供基礎資料。其次，無人機技術可用于古建筑的修繕與維護，配備小型檢修機器人，對建筑開展微創檢修，避免因方法不當引起的建筑物毀壞，同時，實時監測查驗，及時發現和解決可能出現的問題，保證修繕的建筑物安全可靠。例如，無人機配備的高精度傳感器和激光雷達能夠對建筑物開展無損檢測和評估，避免毀壞建筑物，提升建筑物維護價值與歷史意義。總之，無人機技術在古建筑維修中具有廣闊的應用前景和重要的學術價值，深入研究和探索無人機技術，能夠為文化遺產保護提供更科學、高效、精確的手段和方法，為古建筑的繼承和發展提供了新的方式和思路。

1.4" 環境監測與保護

無人機遙感技術在傳統聚落文化景觀的環保監測與保護中發揮了積極作用，通過無人機遙感技術，可實時清楚地獲得傳統聚落所在場地的空氣指數、水等環境指標數據，為制定文化遺產的環境保護提供科學論證[11]。此外，無人機也可以通過配備各種感應器，在自然環境中獲取溫度、濕度、PM2.5和pH等數據，可以更好地評估文化遺產的環境狀況，為后續的環境整治提供關鍵參照。通過對自然環境中植被類型、分布和生長狀況的實時監測，能夠深入了解文化遺產的生態體系。同時，無人機還能夠觀察和監測傳統聚落周邊的野生動物，為保護生物多樣性提供有力支持。傳統聚落文化景觀的環境監測數據對制定有針對性的保障體系和應急方案具有重要意義。通過對這些數據的全面分析，能夠全面評估傳統聚落文化景觀的健康狀況、變化趨勢和潛在風險。有益于制定有針對性的保障體系和應急方案，保證文化遺產獲得及時有效的維護。

2" 無人機技術在傳統聚落文化景觀保護中的發展趨勢

2.1" 無人機與虛擬現實融合：精準模擬與保護新路徑

在科技飛速發展的當下，無人機技術和虛擬現實技術的深度融合將成為未來的一大發展趨勢[12]，這種融合不僅代表了科技領域的創新，同時也為文化遺產保護提供了全新的思路和方法。無人機技術以其獨特的空中視角，能夠快速且精準地進行數據采集，而虛擬現實技術則可以實現對傳統聚落文化景觀的高精度智能模擬。通過二者的結合，技術人員將得到更準確、更生動的數字化景觀模型，并為其保護和宣傳提供更準確的數據使用。例如，無人機可以采取激光雷達掃描技術，對現有的聚落建筑開展三維地形測量和建模，應用虛擬現實技術可以更為真實、直觀地呈現無人機采集到的觀測數據。這不僅使得傳統聚落文化景觀的保護工作得以更為精確的進行，也為歷史文化遺產的傳承和宣傳工作開辟了新的途徑和方法。

2.2" 無人機+AI：智能提升數據采集的精度與效率

無人機技術與人工智能（AI）技術的深度融合，將顯著推動無人機智能化水平的提升，進而實現數據采集的高效化與精準化[13]。無人機搭載的高清相機或激光雷達等設備，能夠獲取到傳統聚落文化景觀的高分辨率影像數據。然而，這些數據量龐大且復雜，傳統的人工處理方式不僅耗時耗力，還容易出錯。人工智能技術憑借其強大的自動檢索與分析能力，能夠高效處理無人機的航空攝影圖像，精準識別并提取傳統聚落文化景觀中的特定元素（如屋頂結構、雕刻細節）、植被分布、地形特征等，從而大大提升數據處理的效率和準確性。同時，無人機亦能借助人工智能技術實現自我學習與性能優化，無人機在執行航拍任務時，會不斷積累飛行數據、圖像數據和環境數據等，這些數據通過AI算法進行分析和挖掘，可以揭示出無人機的飛行性能、圖像質量、數據處理效率等方面的不足，從而不斷提升其航拍作業與數據處理的能力與效率。

2.3" 無人機與物聯網聯動：拓寬保護應用場景與智能控制

無人機技術與物聯網（IoT）技術的結合將進一步擴大無人機在傳統聚落文化景觀保護中的使用場景，完成更智能的控制措施。首先，物聯網技術能夠為無人機提供與智能傳感器、GPS等設備的連接，這些傳感器可以部署在傳統聚落的關鍵區域，如古建筑群、自然景觀、歷史遺址等，實時監測環境變化、結構安全、游客流量等關鍵指標。無人機搭載相應的接收設備，可以在空中飛行時實時接收并處理這些傳感器傳回的數據，形成對文化景觀的全面、動態監測。這種實時監控能力不僅有助于及時發現潛在問題，還能為保護工作提供及時、準確的數據支持。其次，無人機也可以利用物聯網技術進行遠程控制和管理，通過物聯網平臺，操作人員可以遠程設定無人機的飛行路線、高度、速度等參數，實現無人機的自主飛行和智能操作[14]，不僅提高了無人機的作業效率，還降低了操作人員的工作強度和安全風險。同時，無人機通過物聯網技術將采集到的數據實時傳輸到云端或本地數據中心，實現與互聯網的拼接。這些數據經過處理和分析后，以可視化圖表、報告等形式呈現給保護人員、研究人員和公眾，為傳統聚落文化景觀的保護利用提供了更廣闊的應用前景。

2.4" 無人機與大數據結合：深度挖掘文化景觀價值

隨著科技的飛速發展，無人機技術與大數據的深度融合為傳統聚落文化景觀的保護開辟了新的視野。通過無人機搭載的高清相機、紅外傳感器等先進設備，可以實現對聚落文化景觀的全方位、多角度數據采集。這些海量數據隨后被輸入到大數據平臺，利用先進的算法進行深度挖掘與分析，揭示出文化景觀背后的歷史變遷、社會結構、經濟活動等深層次信息。大數據技術的應用，不僅讓文化景觀的保護工作更加科學、精準，還為文化遺產的活化利用提供了有力支持。通過對數據的分析，可以識別出文化景觀中的關鍵節點、特色元素，為后續的修復、重建、展示等工作提供重要依據。同時，大數據還能幫助研究者發現文化景觀中的潛在價值，如生態價值、旅游價值等，為文化遺產的可持續發展注入新的活力。

3" 無人機技術在傳統聚落文化景觀保護中使用的前沿技術

3.1" 無人機搭載多光譜和高光譜成像技術

作為先進的遙感手段，多光譜及高光譜成像技術能夠精準捕捉并解析不同波段的光譜數據，從而有效識別傳統聚落文化景觀中各種材料與結構的獨特特征。這些技術能夠區分并識別出不同種類的植被覆蓋、土壤類型以及建筑材料的細微差別，為評估傳統聚落文化景觀的保護現狀提供了有力支持。高光譜成像技術以其卓越的光譜分辨率，能夠揭示更為詳盡的光譜信息，這對于識別和剖析傳統聚落文化景觀中那些細微的結構與細節具有不可估量的價值。通過將這類成像技術搭載于無人機平臺，能夠實現對廣闊的傳統聚落文化景觀區域進行高精度、高效率的監測與評估，極大地提升了工作效率與數據獲取的準確性。此外，無人機平臺還可靈活搭載紅外光譜儀等高端檢測設備，對文物表面進行精細化的掃描與檢測。這一過程能夠發現那些僅憑肉眼難以察覺的細微特征與損傷，為文物保護工作提供了更加全面、深入的信息支持。

3.2" 無人機搭載激光雷達技術

激光雷達技術采用激光發射與反射信號接收的方式，實現對物體表面部位及外觀的精確測量。將激光雷達設備搭載于無人機上，能夠高效采集傳統聚落文化景觀的三維地形及建筑模型數據，且具備高度精準性。這些模型數據對于深入分析傳統聚落文化景觀的空間布局、形式特征等方面具有重要意義，為后續的保護與修復工作提供了不可或缺的數據支持。同時，激光雷達技術還具備監測建筑物變形、沉降等形狀特征變化的能力，有助于及時發現潛在風險，為預防措施的制定與實施提供有力依據。

3.3" 無人機搭載人工智能和機器學習技術

人工智能與機器學習技術被應用于無人機收集的海量信息的自動分析與處理過程中，旨在提煉出具有價值的信息與數據資料。此2項技術具備對傳統聚落文化景觀圖像數據進行自動篩選與識別的能力，進而提取出多樣化的建筑、植被及地貌信息。這些信息對于評估傳統聚落文化景觀的健康狀況、變化趨勢及潛在風險具有關鍵作用。此外，人工智能與機器學習技術還能夠預見未來一段時間內傳統聚落文化景觀的演變趨勢，為后續的保護與修復工作提供科學的決策支持。

3.4" 無人機協同作業與智能控制

利用多架無人機之間的協同作業機制，能夠實現對傳統聚落文化景觀的全覆蓋與高效監測。這一過程的實現依托于無人機智能監控系統，該系統具備自主導航、避障以及協同控制的功能。具體而言，多臺無人機能夠同時從不同高度和角度采集傳統聚落的圖像數據，進而獲得更為詳盡和全面的信息。此外，無人機智能監控系統還能根據無人機的實時位置和速率進行智能調控與優化，從而提升無人機的運行穩定性和安全性，確保所采集的數據具有高度的可靠性。

4" 結束語

隨著無人機技術的不斷發展和改進，無人機技術在傳統聚落文化景觀保護中具有廣闊的應用前景。通過利用無人機技術的優點，能夠實現對傳統聚落文化景觀的高效、精確、及時和低成本保護。在傳統聚落文化景觀的保護中，無人機技術在傳統聚落的測繪與監測、遺產登記與評估、古建筑修繕與維護、環境監測與保護等方面發揮了重要作用，為傳統聚落文化景觀的保護和修復提供了重要的技術支持，推動了傳統聚落文化景觀的保護和傳承。但是，無人機技術在文化遺產的保護中尚處于初始階段，仍有許多問題需要進一步研究與處理。例如，怎樣提高無人機的耐久性和可靠性，如何保障無人機數據收集的準確性和安全性，如何制定相應的規范和標準等，是無人機技術應用于傳統聚落景觀保護亟須解決的問題。將來，無人機技術與虛擬現實、人工智能、物聯網等技術的深度融合將成為必然趨勢。因而，隨著無人機技術的不斷發展，我們應該高度關注和研究這一領域的發展趨向，促進人工智能、物聯網、5G等前沿技術與無人機技術相結合，以新技術、新方法的應用推動傳統聚落文化景觀的保護，提升文化遺產保護的效率和精度。通過深入研究和探索這些技術的應用和發展，為傳統聚落文化景觀的保護和傳承提供更加科學、高效和精準的手段和方法，同時，也為歷史文化遺產的傳承和發展提供新的途徑和思路。

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基金項目：重慶市教育委員會科學技術研究計劃一般項目資助項目（KJQN202204608）;2024年重慶市教育委員會人文社會科學研究青年項目（24SKGH428）;重慶旅游職業學院科研創新團隊建設項目（KYTD23001）;重慶旅游職業學院2024年教學成果培育項目（YJCG2024004）

第一作者簡介：李得發（1986-），男，碩士，副教授。研究方向為區域發展與旅游規劃。