無人機測繪推進傳統(tǒng)村落建筑數(shù)據化檔案建立

要實現(xiàn)對傳統(tǒng)村落的高效保護與傳承，可以采用無人機測繪技術，以傾斜攝影和激光雷達（LiDAR）測繪技術為核心，建立相應的建筑數(shù)據化檔案并發(fā)揮其在傳統(tǒng)村落建筑保護中的應用價值。文章分析了無人機測繪的相關理論，并提出結合測繪技術建立傳統(tǒng)村落建筑數(shù)據化檔案的具體流程與方法，以期為傳統(tǒng)村落的保護與利用提供科學支撐。

傳統(tǒng)村落作為建筑遺產承載著深厚的歷史積淀和獨特的地域文化。然而，面對城市化的快速發(fā)展和現(xiàn)代化的沖擊，許多傳統(tǒng)村落面臨著嚴重的挑戰(zhàn)，包括建筑物老化、建筑遺產的破壞和人口外流等問題。為了有效保護與傳承傳統(tǒng)村落的建筑遺產，數(shù)據化保護已成為一種必然選擇。在過去的幾十年里，中國在建筑遺產保護方面取得了顯著的成就，但在傳統(tǒng)村落數(shù)據化保護方面仍存在不足。傳統(tǒng)村落的建筑和文化遺產通常分布廣泛且獨具特色，傳統(tǒng)古建筑測繪一般根據實地實物的尺寸，采取觀測、量取的方法記錄數(shù)據和草圖，并在處理后繪制出完整的測繪圖紙。這種方式耗時耗力，效率并不高。而無人機測繪技術具有高效、精確的特點，可以推進傳統(tǒng)村落建筑數(shù)據化檔案的建立，這對傳統(tǒng)村落的保護具有突出的效果，并且建筑數(shù)據化檔案具有重要的應用價值和廣闊的發(fā)展前景。

傳統(tǒng)村落建筑保護現(xiàn)狀

國內對于傳統(tǒng)村落古建筑的研究和保護工作近年來取得了較大進展，尤其在技術手段和文化價值發(fā)掘方面。隨著現(xiàn)代測繪技術的發(fā)展，三維激光掃描、攝影測量和無人機航拍等技術被廣泛應用于傳統(tǒng)村落古建筑的保護。例如，學者們通過精細測繪和三維建模，全面記錄了云南哈尼梯田、福建土樓等傳統(tǒng)村落的建筑細節(jié)和整體布局，為后續(xù)的保護和修繕提供了科學依據。此外，GIS（地理信息系統(tǒng)）等技術的使用，使得村落空間結構的動態(tài)監(jiān)測成為可能，確保了村落的整體格局和周邊自然環(huán)境能夠得到有效保護和持續(xù)監(jiān)控。

除了技術上的進步外，國內研究越來越注重傳統(tǒng)村落的文化價值與社會功能的發(fā)掘。近年來，許多學者和政府機構強調“活態(tài)保護”理念，主張在保留建筑物原貌的同時，維持其作為社區(qū)和生活場所的功能。例如，在安徽宏村的保護過程中，研究者通過深入挖掘村落背后的歷史、宗族文化和民俗習慣，提出了文化與旅游結合的活化方案，使村落的古建筑既得到保護，又為當?shù)鼐用裉峁┝私洕杖?。國內研究也更加重視居民參與，通過提高社區(qū)意識，推動傳統(tǒng)村落的自我保護和可持續(xù)發(fā)展。這些多層次的研究和保護工作不僅讓古建筑得以保存，也促成了建筑遺產與現(xiàn)代生活的有機融合。

國外在傳統(tǒng)村落古建筑保護的研究中，注重數(shù)據化技術和法律框架的結合。歐洲國家，如意大利、西班牙等，通過使用激光掃描、攝影測量和三維建模等技術，對傳統(tǒng)村落及其建筑進行精確的數(shù)據記錄和虛擬復原。這些數(shù)據化成果不僅用于修復建筑，還為未來的研究與教育提供了長期保存的資料。例如，意大利的托斯卡納地區(qū)通過數(shù)據化技術記錄古村落的建筑細節(jié)，并將其納入國家級建筑遺產保護體系中，有效地實現(xiàn)了建筑的修繕與文化的傳承。此外，歐洲國家的法律體系較為健全，針對古建筑和傳統(tǒng)村落保護設有專門的法律條文，如《威尼斯憲章》和《佛羅倫薩憲章》，這些法規(guī)為古建筑的修復和長期保護提供了堅實保障。

在亞洲地區(qū)，日本的傳統(tǒng)村落古建筑保護成效顯著，尤其是在社區(qū)參與和保護與利用相結合方面具有獨特的經驗。以白川鄉(xiāng)合掌造村落為例，該村落被列入世界文化遺產后，日本政府通過建立嚴格的法律保護框架，確保村落的原貌不被破壞。同時，白川鄉(xiāng)通過發(fā)展文化旅游，將村落保護與當?shù)亟洕l(fā)展相結合，既促進了文化遺產的活態(tài)傳承，也推動了社區(qū)的發(fā)展。除了日本外，韓國也在古建筑的保護方面采用類似的策略，如通過法律手段確保古村落建筑不受現(xiàn)代化沖擊，結合社區(qū)參與，實現(xiàn)了傳統(tǒng)文化的有效傳承。國外的研究經驗表明，法律保障、數(shù)據化技術應用和社區(qū)參與是傳統(tǒng)村落建筑保護的關鍵要素。

無人機傾斜攝影和激光雷達測繪技術原理

無人機傾斜攝影技術是一種先進的地面目標數(shù)據獲取技術，通過搭載在無人機上的多相機組合，在飛行過程中以一定的傾斜角度連續(xù)拍攝目標區(qū)域，從而獲取高分辨率的影像數(shù)據。其核心原理是利用GPS和慣性導航系統(tǒng)精確控制無人機的飛行路徑和姿態(tài)，確保相機以設定的傾斜角度和航向角度對地面目標進行連續(xù)拍攝。多相機組合通常包括主攝像機和輔助攝像機，在飛行過程中精確定位和導航，以確保拍攝的影像數(shù)據具備良好的地理參考信息。相比傳統(tǒng)航攝技術，傾斜攝影技術有效克服了視角死角和數(shù)據缺失問題，提高了測繪數(shù)據的完整性和準確性。這些連續(xù)拍攝的影像數(shù)據經過后期處理和配準，可生成高精度的地圖、數(shù)字模型和三維重建模型，為GIS應用、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測等領域提供重要的數(shù)據支持。

激光雷達測繪技術是一種高精度的地面目標獲取技術，通過發(fā)射激光脈沖并記錄其回波時間來測量地面或物體的距離，從而獲取目標區(qū)域的地形和結構信息。激光雷達測繪技術利用搭載在無人機或地面車輛上的激光雷達傳感器，發(fā)射激光脈沖照射到地面或建筑物表面，然后接收激光回波信號并記錄其回波時間。利用光速與時間差的乘積計算出激光脈沖在大氣中的傳播距離，從而獲取地面或物體的精確距離信息。通過掃描地面或建筑物表面，激光雷達系統(tǒng)可以獲取大量的點云數(shù)據，這些點云數(shù)據可以通過后期處理和配準，生成數(shù)字地形模型（DTM）、數(shù)字表面模型（DSM）以及三維建筑模型。激光雷達測繪技術具有高精度、高效率和全天候的特點，廣泛應用于地形測繪、城市規(guī)劃、資源管理和環(huán)境監(jiān)測等領域，為空間數(shù)據的獲取和應用提供了強大的技術支持。

傳統(tǒng)村落建筑數(shù)據化檔案

數(shù)據化檔案建立流程。數(shù)據化檔案的建立需要多種技術手段的支持，以確保數(shù)據的全面性、準確性和實用性，主要流程包括前期規(guī)劃、數(shù)據采集、數(shù)據處理和數(shù)據存儲與管理。

首先，在前期規(guī)劃中制定詳細的測繪和數(shù)據采集計劃，包括目標建筑的選擇、數(shù)據采集內容的明確和技術路線的設計，例如對重點建筑進行分類并劃定采集區(qū)域與精度要求。其次，利用無人機傾斜攝影和激光雷達測繪技術開展數(shù)據采集，傾斜攝影通過多角度拍攝生成三維模型和紋理數(shù)據，激光雷達對建筑外部及內部結構進行高精度三維掃描，結合地面測量記錄重要細節(jié)（如雕刻和裝飾），以保證數(shù)據完整性。再次，通過軟件處理采集數(shù)據完成三維建模，將建筑形態(tài)數(shù)據與文化歷史背景等信息整合生成綜合性數(shù)據化檔案，并進行精度校核以確保數(shù)據的真實性與準確性。最后，建立統(tǒng)一的數(shù)據檔案管理系統(tǒng)，對三維模型、平面圖、歷史資料等進行分類存儲，并確保系統(tǒng)具有良好的擴展性與兼容性，以便長期保存和跨平臺共享。

數(shù)據化檔案主要內容。傳統(tǒng)村落建筑數(shù)據化檔案應全面涵蓋建筑形態(tài)信息、結構與材質信息、歷史與文化信息以及空間與環(huán)境信息等核心內容。在建筑形態(tài)方面，應包括平面圖、立面圖、剖面圖、三維模型以及點云數(shù)據等，全面展現(xiàn)建筑的外觀和空間結構；在結構與材質方面，詳細記錄建筑的梁柱結構、屋頂形式、墻體材質以及裝飾細節(jié)等特征；在歷史與文化信息方面，需梳理建筑的建造年代、歷史沿革、工藝特點以及所蘊含的文化價值；在空間與環(huán)境信息方面，則重點記錄建筑在村落整體格局中的空間位置以及其與周邊環(huán)境的關系。這些內容共同構成了傳統(tǒng)村落建筑的完整數(shù)據化檔案，為其保護與研究提供了重要的基礎支撐。

數(shù)據化檔案應用。建立傳統(tǒng)村落建筑的數(shù)據化檔案，不僅為建筑的保護和修繕提供科學依據，還在建筑遺產保護、學術研究、公眾展示與教育以及政策制定與規(guī)劃管理等多個領域發(fā)揮重要作用。具體而言，數(shù)據化檔案為建筑的日常監(jiān)測、維護與修復提供詳盡的數(shù)據支持，以保護建筑遺產的完整性；為建筑學等相關學科的研究提供精準數(shù)據資源，推動相關領域的學術發(fā)展；通過開發(fā)虛擬展示平臺（如VR/AR技術），提升公眾對傳統(tǒng)村落建筑的認知與興趣；同時，為政府和相關機構制定保護政策及村落發(fā)展規(guī)劃提供科學依據，助力村落保護與可持續(xù)發(fā)展。

傳統(tǒng)村落作為我國寶貴的文化遺產，承載著深厚的歷史記憶和獨特的地域文化。然而，現(xiàn)代化和城市化進程的沖擊，使許多傳統(tǒng)村落面臨保護與傳承的雙重挑戰(zhàn)。通過無人機傾斜攝影和激光雷達測繪技術的結合，傳統(tǒng)村落的建筑和文化遺產得以以數(shù)據化形式被全面記錄與保存，為文化遺產的保護提供了科學且高效的解決方案。文章系統(tǒng)分析了無人機傾斜攝影和激光雷達測繪技術的原理、優(yōu)勢及應用，并提出了建立數(shù)據化檔案的具體流程，為傳統(tǒng)村落建筑的保護提供了技術參考。

同時，數(shù)據化檔案的建立不僅在建筑遺產保護和修繕中具有重要意義，還在學術研究、公眾教育、政策規(guī)劃等領域發(fā)揮了廣泛作用。通過技術與文化的深度融合，傳統(tǒng)村落的保護與可持續(xù)發(fā)展找到了新的路徑。未來，隨著數(shù)據化技術的進一步發(fā)展和普及，我們有理由期待，傳統(tǒng)村落的數(shù)據化保護將成為傳統(tǒng)文化傳承與現(xiàn)代科技融合的典范，為推動建筑遺產保護事業(yè)邁向更高水平作出更大的貢獻。

基金項目：基于激光點云大數(shù)據的吉林省傳統(tǒng)村落三維虛擬重建研究（20210203159SF）。

（作者單位：吉林建筑大學）