基于乡村振兴背景下无人机测绘技术在古村落数字化保护的应用

摘 要：随着乡村振兴战略的不断深入推进，古村落的保护与发展也成为重要课题。以东莞市石排镇塘尾村为例，深入研究了无人机测绘技术在古村落数字化保护领域的实践应用。在充分分析古村落保护现状及实际需求的基础上，阐述了无人机测绘技术的独特优势，介绍了该技术在古村落规划布局、保护监测及文化传承等方面所取得的显著成效，探讨了无人机测绘技术在应用过程中所面临的问题与挑战，并提出了针对性强、切实可行的解决方案，为古村落的数字化保护提供了参考。

关键词：乡村振兴；无人机测绘技术；古村落数字化保护；塘尾村

中图分类号：F323.3 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）10–00-03

乡村振兴战略是党的十九大提出的重大决策部署，全面推进乡村振兴，统筹乡村基础设施和公共服务设施布局，建设宜居宜业和美乡村。2024年中央一号文件指出，因地制宜、分类施策，循序渐进、久久为功，推动乡村全面振兴不断取得实质性进展、阶段性成果。作为乡村历史文化的重要载体，古村落承载着丰富的历史记忆、文化价值和艺术魅力。

在乡村振兴的背景下，加强古村落的保护与发展，对传承中华优秀传统文化、促进乡村经济发展、提升乡村文化软实力具有重要意义[1]。运用数字技术，保护保存好传统村落，向大众展示传统村落的文化价值、观赏价值和独特魅力。而无人机测绘技术作为一种新兴的技术手段，具有高效、精确、灵活等优势，用无人机航拍图像进行三维重建，对室外大规模场景下的三维重建，在古村落的数字化保护中具有广阔的应用前景[2]。

1 研究目的与意义

以东莞市石排镇塘尾村为例，深入探究无人机测绘技术在古村落数字化保护领域的实践应用，旨在为古村落的保护与可持续发展提供坚实的科学理论支撑与技术手段。具体而言，其意义体现在以下3个方面。

1.1 提升古村落保护工作的精确度和时效性

无人机测绘技术凭借其高效、精准的特性，能够迅速且全面地采集古村落的地形地貌、建筑分布等关键信息，为后续的规划布局、保护策略制定和修复工程实施提供科学、合理的依据。

1.2 推动古村落文化的传承与弘扬

借助无人机测绘的数字化技术，能够实现对古村落丰富历史文化资源的数字化采集、存储与展示，从而拓宽文化传播渠道，提高公众对古村落文化价值的认知与认同，为文化的传承与保护注入新的活力。

1.3 助力乡村振兴战略的实施

古村落的保护与发展不仅是文化传承的重要载体，还是乡村振兴战略不可或缺的一环。无人机测绘技术的应用，为古村落的保护与发展提供了强有力的技术保障，有助于推动乡村地区经济、社会、文化等方面的全面发展，为乡村振兴战略的深入实施奠定坚实基础。

2 古村落保护的现状与需求

2.1 古村落保护的现状

当前，尽管古村落的数量众多，但其保护状况不佳。随着城市化进程的快速推进，古村落正面临着前所未有的挑战，大量古村落遭到破坏和无故拆除，其传统建筑也遭受了严重损害。

第一，古村落的保护工作的科学规划和有效管理不足。部分古村落的保护规划存在科学性不足与可操作性不强的问题，保护管理机制尚不健全，极大地制约了古村落保护工作的有效开展。

第二，古村落保护面临资金短缺的困境。古村落保护工作需要大量的资金投入，然而，由于资金来源渠道有限，资金投入不足，古村落的保护工作难以顺利推进。

2.2 古村落保护的需求

2.2.1 科学规划古村落的必要性

在古村落的保护工作中，首要任务是根据各古村落的实际情况，因地制宜地制定科学合理的保护规划。这一规划需明确界定保护的具体范围、保护时效，并设定清晰的保护目标和制定相应的保护措施。通过实行规划，可以为古村落的保护提供坚实的科学依据，增强保护工作的针对性和有效性。

2.2.2 精准数据需求的必要性

为了更好地规划和保护古村落，必须准确掌握其地形地貌、建筑布局、历史文化等关键信息。这些精准数据不仅为古村落的规划提供重要依据，还为后续的保护和修复工作提供强有力的支持[3]。因此，古村落保护工作精准数据的需求不容忽视。

2.2.3 动态监测需求的重要性

古村落的保护工作还需实施动态实时监测，以掌握古村落的变化情况。通过实时监测，及时发现并解决古村落保护过程中出现的各种问题，如人为破坏或自然灾害。这种动态监测机制可以确保古村落保护工作顺利开展，为古村落的可持续发展提供有力保障。

3 无人机测绘技术的优势与应用成果

3.1 无人机测绘技术的优势

3.1.1 数据采集展现高效精准的特性

相较于传统的人工测绘方式，无人机能够迅速覆盖古村落的广阔区域，用极短的时间获取大量高分辨率影像和三维数据。例如，在东莞市石排镇塘尾村的测绘实践中，原本需耗费数周乃至数月方能完成的工作，无人机却能在短短数日内完成，极大地缩短了数据采集的时间。同时，凭借先进的传感器与定位系统，无人机能够精确捕捉古村落的地形地貌、建筑细节等关键信息。这些高精度影像数据，不仅清晰地展现了古建筑的宏观轮廓，还细致入微地呈现了如雕花、瓦片纹理等细微结构，为古村落的保护与修复工作提供了坚实而准确的依据。

3.1.2 多角度、全方位观测能力凸显

无人机以其灵活的飞行特性，实现了对古村落多角度、全方位的观测。在古村落保护工作中，这一优势尤为显著。针对传统测量手段难以触及的区域，如狭窄街巷、高耸屋顶等，无人机均能轻松应对，完成拍摄与测量任务。其能够从不同高度、不同角度对古村落进行全面观测，从而获取更为丰富、全面的信息。以塘尾村测绘为例，无人机既能低空飞行，近距离捕捉古建筑细节，又能高空俯瞰，展现整个古村落的布局风貌。这种全方位的观测能力，确保了古村落的每个角落都能被详细记录与妥善保护。当前，无人机测绘技术在古建筑保护中的应用已经屡见不鲜，这得益于社会对古建筑保护的力度不断加大，对古建筑测绘的重视度越来越高，从而推动了无人机在古建筑测绘中的运用[4]。

3.1.3 非接触式测量减少破坏

传统的测绘方法往往需要与古建筑进行直接接触，这可能会对脆弱的古建筑造成一定的破坏。而无人机测绘技术是一种非接触式的测量方法，不会与古建筑产生任何物理接触，从而有效地避免了对古建筑的损害。在古村落中，许多古建筑历经岁月的洗礼，已经十分脆弱。采用无人机进行测绘，可以在不影响古建筑结构和风貌的前提下，获取所需的数据。这对保护古村落的历史文化价值具有重要意义。

3.1.4 实时监测与动态管理体系构建

在古村落保护领域，无人机测绘技术具备实施实时监测与动态管理的重要功能。该技术通过对古村落开展周期性高精度测绘作业，能够精确捕捉古建筑结构的细微变化，如墙体倾斜、屋顶塌陷等潜在问题，进而为后续的修缮与保护措施提供及时的参考信息。尤其是在自然灾害频发或人为破坏风险较高的古村落区域，无人机测绘技术的应用更显示出其重要性。通过执行高频次的监测飞行任务，能够实时掌握古村落的整体状况及其动态变化过程，为制定及时有效的保护策略提供有力的数据支撑。

此外，无人机测绘技术还具备强大的数据分析能力。通过对比不同时间点的测绘数据，可以系统地评估古村落保护措施的实施效果，揭示古建筑结构的演变趋势，为进一步优化保护与管理方案提供科学决策依据。例如，在一些遭受自然灾害或人为破坏风险较高的古村落，可以利用无人机频繁监测，以便及时掌握古村落的动态变化，为保护工作提供及时的信息支持。同时，通过对比不同时期的测绘数据，可以评估古村落保护措施的效果，为进一步的保护和管理提供决策依据。

3.1.5 成本效益优势明显

与传统的测绘方法相比，无人机测绘技术在成本效益方面也具有明显的优势。一方面，无人机设备的价格相对较低，且操作简单，不需要大量的人力和物力投入。另一方面，无人机测绘可以快速完成数据采集工作，减少了时间成本和人力成本。无人机测绘技术凭借低成本高效益的优势，为古村落的保护提供了一套经济实惠的解决方案，可以在有限的资金条件下，实现对古村落的全面测绘和保护。

3.2 无人机测绘技术的应用成果

（1）古村落规划。利用无人机测绘技术生成的三维模型和数据分析结果，可以为塘尾村的规划提供科学依据。在规划过程中，可以充分考虑古村落的历史文化价值和地形地貌特点，制定出更加合理的规划方案。 （2）保护监测。通过定期对塘尾村进行无人机测绘，可以动态监测古村落的变化情况。及时发现和解决古村落保护中出现的问题，确保古村落的保护工作顺利进行。（3）文化传承。利用无人机测绘技术生成的三维模型和影像数据，对古村落进行数字化展示和宣传，使更多的人了解和认识塘尾村的历史文化价值，促进古村落的文化传承与发展。

4 无人机测绘技术应用中面临的问题与挑战

4.1 技术问题

（1）数据精度问题。无人机测绘技术的数据精度受到多种因素的影响，如飞行高度、天气条件、设备性能等。在实际应用中，需要不断提高数据精度，以满足古村落数字化保护的需求。 （2）数据处理问题。无人机采集的数据量较大，数据处理难度较高。需要采用先进的数据处理软件和技术，提高数据处理的效率和准确性。（3）三维建模问题。三维建模是无人机测绘技术应用的关键环节之一，但当前的三维建模技术还存在模型精度不高、纹理不清晰等问题。因此，需要不断改进三维建模技术，以提高模型的质量和效果。

4.2 管理问题

无人机飞行必须严格遵循空域管理规定，然而当前空域管理体系尚存若干亟待解决的问题，包括但不限于审批流程繁复冗长、监管措施执行不力等。鉴于此，必须进一步加大空域管理力度，确保无人机飞行活动的安全性和合法合规性。

鉴于无人机在执行任务过程中会产生庞大的数据量，对其进行高效、有序的数据管理显得尤为重要。然而，当前的数据管理工作仍面临数据存储安全性不足、数据共享机制不畅等挑战。对此，有必要构建一套完善的数据管理体系，切实保障数据的安全性并促进数据的有效利用。

4.3 人才问题

（1）专业技术人才匮乏。无人机测绘技术作为一项新兴技术，其操作与管理均依赖于具备专业素养的技术人才。然而，当前此类专业技术人才严重匮乏，限制了无人机测绘技术在古村落数字化保护领域的广泛应用与深入发展。（2）人才培养机制不完善。在无人机测绘技术的人才培养方面，当前尚存在不足之处。具体而言，培养模式趋于单一，难以满足行业多元化发展的需求；同时，课程设置亦存在不合理之处，无法充分满足实际工作的需要。

5 无人机测绘技术在古村落数字化保护中的应用

5.1 技术方面

为了进一步提升数据采集的精度与质量，应不断优化与提升无人机的设备性能。具体而言，这包括提高相机的分辨率，以捕捉更为细腻、清晰的图像；同时，对激光雷达进行精度升级，确保其在复杂环境中的测量数据更为准确可靠。通过这些措施，有效提高无人机在执行任务时的数据采集能力。采用先进的数据处理算法，提高数据处理的效率和准确性。同时，加强对数据处理软件的研发和应用，提高数据处理的自动化水平。不断改进三维建模技术，提高模型的精度和效果，可以采用多源数据融合、深度学习等技术，提高三维建模的智能化水平。

5.2 管理方面

完善空域管理规定，简化审批流程，加强对无人机飞行的监管，确保无人机的飞行安全和合法合规。建立完善的数据管理体系，包括数据存储、数据共享、数据安全等方面。应用先进的数据管理技术，确保数据的安全和有效利用。

5.3 人才方面

积极引进专业技术人才，提升古村落数字化保护工作中无人机测绘技术的应用效能。通过实施优惠政策、构建优越的工作环境等举措，吸引并汇聚更多专业人才投身于古村落的数字化保护事业。构建一套健全的人才培养体系，依托高校教育资源及职业培训平台，系统培养并输送更多具备专业技能的人才，为古村落数字化保护工作的持续推进提供坚实的人才保障[5]。

6 结束语

基于乡村振兴战略的实施背景，古村落的守护与可持续发展已成为亟待解决的重大议题。而无人机测绘技术的引入，为古村落的保护与规划提供了强有力的技术支持与数据保障。其高效的数据采集能力与高精度的三维建模技术，不仅为古村落的修缮、保护提供了科学依据，还极大地促进了古村落文化的传承与发展，为乡村振兴战略的深入实施注入了新的活力。

综上所述，无人机测绘技术在古村落数字化保护领域展现出重要的应用价值，并具有广阔的发展前景。未来，应进一步挖掘并发挥无人机测绘技术的优势，促进古建筑保护和地方经济一体化发展，为古村落的保护与发展事业贡献更大的力量。

参考文献

[1] 张铁骊，吴振鹏.乡村振兴背景下海口火山口村落景观保护发展研究[J].大众文艺，2021（14）：69-70.

[2] 吴长嵩，廖一鸣，胡汪洋，等.无人机航拍图像三维重建技术研究综述[J].科学技术创新，2020（22）：83-84.

[3] 侯志力.对加强博物馆文物保护工作的思考[J].艺术品鉴， 2016（11）：318.

[4] 钟明剑.无人机在古建筑保护中的运用探讨[J].文物鉴定与鉴赏，2022（2）：59-61.

[5] 袁士才，刘书婷，唐忠海，等.无人机航测技术在乡村古建筑保护中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2021（4）：132-133.

收稿日期：2024-07-18

基金项目：广东创新科技职业学院2023—2024学年度校级科研项目“基于乡村振兴背景下无人机测绘技术在古村落数字化保护的应用——以东莞市石排镇塘尾村为例”（2024TSYB03）。

作者简介：尤仁婷（1992—），女，福建福州人，讲师，研究方向为工程测量。