基于鄉(xiāng)村振興背景下無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在古村落數(shù)字化保護(hù)的應(yīng)用

摘 要：隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的不斷深入推進(jìn)，古村落的保護(hù)與發(fā)展也成為重要課題。以東莞市石排鎮(zhèn)塘尾村為例，深入研究了無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在古村落數(shù)字化保護(hù)領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用。在充分分析古村落保護(hù)現(xiàn)狀及實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，闡述了無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，介紹了該技術(shù)在古村落規(guī)劃布局、保護(hù)監(jiān)測(cè)及文化傳承等方面所取得的顯著成效，探討了無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用過程中所面臨的問題與挑戰(zhàn)，并提出了針對(duì)性強(qiáng)、切實(shí)可行的解決方案，為古村落的數(shù)字化保護(hù)提供了參考。

關(guān)鍵詞：鄉(xiāng)村振興；無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)；古村落數(shù)字化保護(hù)；塘尾村

中圖分類號(hào)：F323.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）10–00-03

鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略是黨的十九大提出的重大決策部署，全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興，統(tǒng)籌鄉(xiāng)村基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施布局，建設(shè)宜居宜業(yè)和美鄉(xiāng)村。2024年中央一號(hào)文件指出，因地制宜、分類施策，循序漸進(jìn)、久久為功，推動(dòng)鄉(xiāng)村全面振興不斷取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展、階段性成果。作為鄉(xiāng)村歷史文化的重要載體，古村落承載著豐富的歷史記憶、文化價(jià)值和藝術(shù)魅力。

在鄉(xiāng)村振興的背景下，加強(qiáng)古村落的保護(hù)與發(fā)展，對(duì)傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、促進(jìn)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提升鄉(xiāng)村文化軟實(shí)力具有重要意義[1]。運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，保護(hù)保存好傳統(tǒng)村落，向大眾展示傳統(tǒng)村落的文化價(jià)值、觀賞價(jià)值和獨(dú)特魅力。而無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)作為一種新興的技術(shù)手段，具有高效、精確、靈活等優(yōu)勢(shì)，用無(wú)人機(jī)航拍圖像進(jìn)行三維重建，對(duì)室外大規(guī)模場(chǎng)景下的三維重建，在古村落的數(shù)字化保護(hù)中具有廣闊的應(yīng)用前景[2]。

1 研究目的與意義

以東莞市石排鎮(zhèn)塘尾村為例，深入探究無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在古村落數(shù)字化保護(hù)領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用，旨在為古村落的保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)理論支撐與技術(shù)手段。具體而言，其意義體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

1.1 提升古村落保護(hù)工作的精確度和時(shí)效性

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)憑借其高效、精準(zhǔn)的特性，能夠迅速且全面地采集古村落的地形地貌、建筑分布等關(guān)鍵信息，為后續(xù)的規(guī)劃布局、保護(hù)策略制定和修復(fù)工程實(shí)施提供科學(xué)、合理的依據(jù)。

1.2 推動(dòng)古村落文化的傳承與弘揚(yáng)

借助無(wú)人機(jī)測(cè)繪的數(shù)字化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)古村落豐富歷史文化資源的數(shù)字化采集、存儲(chǔ)與展示，從而拓寬文化傳播渠道，提高公眾對(duì)古村落文化價(jià)值的認(rèn)知與認(rèn)同，為文化的傳承與保護(hù)注入新的活力。

1.3 助力鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施

古村落的保護(hù)與發(fā)展不僅是文化傳承的重要載體，還是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略不可或缺的一環(huán)。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，為古村落的保護(hù)與發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障，有助于推動(dòng)鄉(xiāng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化等方面的全面發(fā)展，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的深入實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 古村落保護(hù)的現(xiàn)狀與需求

2.1 古村落保護(hù)的現(xiàn)狀

當(dāng)前，盡管古村落的數(shù)量眾多，但其保護(hù)狀況不佳。隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，古村落正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，大量古村落遭到破壞和無(wú)故拆除，其傳統(tǒng)建筑也遭受了嚴(yán)重?fù)p害。

第一，古村落的保護(hù)工作的科學(xué)規(guī)劃和有效管理不足。部分古村落的保護(hù)規(guī)劃存在科學(xué)性不足與可操作性不強(qiáng)的問題，保護(hù)管理機(jī)制尚不健全，極大地制約了古村落保護(hù)工作的有效開展。

第二，古村落保護(hù)面臨資金短缺的困境。古村落保護(hù)工作需要大量的資金投入，然而，由于資金來源渠道有限，資金投入不足，古村落的保護(hù)工作難以順利推進(jìn)。

2.2 古村落保護(hù)的需求

2.2.1 科學(xué)規(guī)劃古村落的必要性

在古村落的保護(hù)工作中，首要任務(wù)是根據(jù)各古村落的實(shí)際情況，因地制宜地制定科學(xué)合理的保護(hù)規(guī)劃。這一規(guī)劃需明確界定保護(hù)的具體范圍、保護(hù)時(shí)效，并設(shè)定清晰的保護(hù)目標(biāo)和制定相應(yīng)的保護(hù)措施。通過實(shí)行規(guī)劃，可以為古村落的保護(hù)提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)，增強(qiáng)保護(hù)工作的針對(duì)性和有效性。

2.2.2 精準(zhǔn)數(shù)據(jù)需求的必要性

為了更好地規(guī)劃和保護(hù)古村落，必須準(zhǔn)確掌握其地形地貌、建筑布局、歷史文化等關(guān)鍵信息。這些精準(zhǔn)數(shù)據(jù)不僅為古村落的規(guī)劃提供重要依據(jù)，還為后續(xù)的保護(hù)和修復(fù)工作提供強(qiáng)有力的支持[3]。因此，古村落保護(hù)工作精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的需求不容忽視。

2.2.3 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)需求的重要性

古村落的保護(hù)工作還需實(shí)施動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以掌握古村落的變化情況。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決古村落保護(hù)過程中出現(xiàn)的各種問題，如人為破壞或自然災(zāi)害。這種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制可以確保古村落保護(hù)工作順利開展，為古村落的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。

3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用成果

3.1 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3.1.1 數(shù)據(jù)采集展現(xiàn)高效精準(zhǔn)的特性

相較于傳統(tǒng)的人工測(cè)繪方式，無(wú)人機(jī)能夠迅速覆蓋古村落的廣闊區(qū)域，用極短的時(shí)間獲取大量高分辨率影像和三維數(shù)據(jù)。例如，在東莞市石排鎮(zhèn)塘尾村的測(cè)繪實(shí)踐中，原本需耗費(fèi)數(shù)周乃至數(shù)月方能完成的工作，無(wú)人機(jī)卻能在短短數(shù)日內(nèi)完成，極大地縮短了數(shù)據(jù)采集的時(shí)間。同時(shí)，憑借先進(jìn)的傳感器與定位系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)能夠精確捕捉古村落的地形地貌、建筑細(xì)節(jié)等關(guān)鍵信息。這些高精度影像數(shù)據(jù)，不僅清晰地展現(xiàn)了古建筑的宏觀輪廓，還細(xì)致入微地呈現(xiàn)了如雕花、瓦片紋理等細(xì)微結(jié)構(gòu)，為古村落的保護(hù)與修復(fù)工作提供了堅(jiān)實(shí)而準(zhǔn)確的依據(jù)。

3.1.2 多角度、全方位觀測(cè)能力凸顯

無(wú)人機(jī)以其靈活的飛行特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)古村落多角度、全方位的觀測(cè)。在古村落保護(hù)工作中，這一優(yōu)勢(shì)尤為顯著。針對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量手段難以觸及的區(qū)域，如狹窄街巷、高聳屋頂?shù)?，無(wú)人機(jī)均能輕松應(yīng)對(duì)，完成拍攝與測(cè)量任務(wù)。其能夠從不同高度、不同角度對(duì)古村落進(jìn)行全面觀測(cè)，從而獲取更為豐富、全面的信息。以塘尾村測(cè)繪為例，無(wú)人機(jī)既能低空飛行，近距離捕捉古建筑細(xì)節(jié)，又能高空俯瞰，展現(xiàn)整個(gè)古村落的布局風(fēng)貌。這種全方位的觀測(cè)能力，確保了古村落的每個(gè)角落都能被詳細(xì)記錄與妥善保護(hù)。當(dāng)前，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用已經(jīng)屢見不鮮，這得益于社會(huì)對(duì)古建筑保護(hù)的力度不斷加大，對(duì)古建筑測(cè)繪的重視度越來越高，從而推動(dòng)了無(wú)人機(jī)在古建筑測(cè)繪中的運(yùn)用[4]。

3.1.3 非接觸式測(cè)量減少破壞

傳統(tǒng)的測(cè)繪方法往往需要與古建筑進(jìn)行直接接觸，這可能會(huì)對(duì)脆弱的古建筑造成一定的破壞。而無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)是一種非接觸式的測(cè)量方法，不會(huì)與古建筑產(chǎn)生任何物理接觸，從而有效地避免了對(duì)古建筑的損害。在古村落中，許多古建筑歷經(jīng)歲月的洗禮，已經(jīng)十分脆弱。采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪，可以在不影響古建筑結(jié)構(gòu)和風(fēng)貌的前提下，獲取所需的數(shù)據(jù)。這對(duì)保護(hù)古村落的歷史文化價(jià)值具有重要意義。

3.1.4 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)管理體系構(gòu)建

在古村落保護(hù)領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)具備實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)管理的重要功能。該技術(shù)通過對(duì)古村落開展周期性高精度測(cè)繪作業(yè)，能夠精確捕捉古建筑結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化，如墻體傾斜、屋頂塌陷等潛在問題，進(jìn)而為后續(xù)的修繕與保護(hù)措施提供及時(shí)的參考信息。尤其是在自然災(zāi)害頻發(fā)或人為破壞風(fēng)險(xiǎn)較高的古村落區(qū)域，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用更顯示出其重要性。通過執(zhí)行高頻次的監(jiān)測(cè)飛行任務(wù)，能夠?qū)崟r(shí)掌握古村落的整體狀況及其動(dòng)態(tài)變化過程，為制定及時(shí)有效的保護(hù)策略提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

此外，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)還具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力。通過對(duì)比不同時(shí)間點(diǎn)的測(cè)繪數(shù)據(jù)，可以系統(tǒng)地評(píng)估古村落保護(hù)措施的實(shí)施效果，揭示古建筑結(jié)構(gòu)的演變趨勢(shì)，為進(jìn)一步優(yōu)化保護(hù)與管理方案提供科學(xué)決策依據(jù)。例如，在一些遭受自然災(zāi)害或人為破壞風(fēng)險(xiǎn)較高的古村落，可以利用無(wú)人機(jī)頻繁監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)掌握古村落的動(dòng)態(tài)變化，為保護(hù)工作提供及時(shí)的信息支持。同時(shí)，通過對(duì)比不同時(shí)期的測(cè)繪數(shù)據(jù)，可以評(píng)估古村落保護(hù)措施的效果，為進(jìn)一步的保護(hù)和管理提供決策依據(jù)。

3.1.5 成本效益優(yōu)勢(shì)明顯

與傳統(tǒng)的測(cè)繪方法相比，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在成本效益方面也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。一方面，無(wú)人機(jī)設(shè)備的價(jià)格相對(duì)較低，且操作簡(jiǎn)單，不需要大量的人力和物力投入。另一方面，無(wú)人機(jī)測(cè)繪可以快速完成數(shù)據(jù)采集工作，減少了時(shí)間成本和人力成本。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)憑借低成本高效益的優(yōu)勢(shì)，為古村落的保護(hù)提供了一套經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的解決方案，可以在有限的資金條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)古村落的全面測(cè)繪和保護(hù)。

3.2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用成果

（1）古村落規(guī)劃。利用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)生成的三維模型和數(shù)據(jù)分析結(jié)果，可以為塘尾村的規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。在規(guī)劃過程中，可以充分考慮古村落的歷史文化價(jià)值和地形地貌特點(diǎn)，制定出更加合理的規(guī)劃方案。 （2）保護(hù)監(jiān)測(cè)。通過定期對(duì)塘尾村進(jìn)行無(wú)人機(jī)測(cè)繪，可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)古村落的變化情況。及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決古村落保護(hù)中出現(xiàn)的問題，確保古村落的保護(hù)工作順利進(jìn)行。（3）文化傳承。利用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)生成的三維模型和影像數(shù)據(jù)，對(duì)古村落進(jìn)行數(shù)字化展示和宣傳，使更多的人了解和認(rèn)識(shí)塘尾村的歷史文化價(jià)值，促進(jìn)古村落的文化傳承與發(fā)展。

4 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用中面臨的問題與挑戰(zhàn)

4.1 技術(shù)問題

（1）數(shù)據(jù)精度問題。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的數(shù)據(jù)精度受到多種因素的影響，如飛行高度、天氣條件、設(shè)備性能等。在實(shí)際應(yīng)用中，需要不斷提高數(shù)據(jù)精度，以滿足古村落數(shù)字化保護(hù)的需求。 （2）數(shù)據(jù)處理問題。無(wú)人機(jī)采集的數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)處理難度較高。需要采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理軟件和技術(shù)，提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性。（3）三維建模問題。三維建模是無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，但當(dāng)前的三維建模技術(shù)還存在模型精度不高、紋理不清晰等問題。因此，需要不斷改進(jìn)三維建模技術(shù)，以提高模型的質(zhì)量和效果。

4.2 管理問題

無(wú)人機(jī)飛行必須嚴(yán)格遵循空域管理規(guī)定，然而當(dāng)前空域管理體系尚存若干亟待解決的問題，包括但不限于審批流程繁復(fù)冗長(zhǎng)、監(jiān)管措施執(zhí)行不力等。鑒于此，必須進(jìn)一步加大空域管理力度，確保無(wú)人機(jī)飛行活動(dòng)的安全性和合法合規(guī)性。

鑒于無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過程中會(huì)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)量，對(duì)其進(jìn)行高效、有序的數(shù)據(jù)管理顯得尤為重要。然而，當(dāng)前的數(shù)據(jù)管理工作仍面臨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性不足、數(shù)據(jù)共享機(jī)制不暢等挑戰(zhàn)。對(duì)此，有必要構(gòu)建一套完善的數(shù)據(jù)管理體系，切實(shí)保障數(shù)據(jù)的安全性并促進(jìn)數(shù)據(jù)的有效利用。

4.3 人才問題

（1）專業(yè)技術(shù)人才匱乏。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，其操作與管理均依賴于具備專業(yè)素養(yǎng)的技術(shù)人才。然而，當(dāng)前此類專業(yè)技術(shù)人才嚴(yán)重匱乏，限制了無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在古村落數(shù)字化保護(hù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與深入發(fā)展。（2）人才培養(yǎng)機(jī)制不完善。在無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的人才培養(yǎng)方面，當(dāng)前尚存在不足之處。具體而言，培養(yǎng)模式趨于單一，難以滿足行業(yè)多元化發(fā)展的需求；同時(shí)，課程設(shè)置亦存在不合理之處，無(wú)法充分滿足實(shí)際工作的需要。

5 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在古村落數(shù)字化保護(hù)中的應(yīng)用

5.1 技術(shù)方面

為了進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)采集的精度與質(zhì)量，應(yīng)不斷優(yōu)化與提升無(wú)人機(jī)的設(shè)備性能。具體而言，這包括提高相機(jī)的分辨率，以捕捉更為細(xì)膩、清晰的圖像；同時(shí)，對(duì)激光雷達(dá)進(jìn)行精度升級(jí)，確保其在復(fù)雜環(huán)境中的測(cè)量數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確可靠。通過這些措施，有效提高無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的數(shù)據(jù)采集能力。采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理算法，提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)處理軟件的研發(fā)和應(yīng)用，提高數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化水平。不斷改進(jìn)三維建模技術(shù)，提高模型的精度和效果，可以采用多源數(shù)據(jù)融合、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，提高三維建模的智能化水平。

5.2 管理方面

完善空域管理規(guī)定，簡(jiǎn)化審批流程，加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的監(jiān)管，確保無(wú)人機(jī)的飛行安全和合法合規(guī)。建立完善的數(shù)據(jù)管理體系，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)安全等方面。應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的安全和有效利用。

5.3 人才方面

積極引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才，提升古村落數(shù)字化保護(hù)工作中無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用效能。通過實(shí)施優(yōu)惠政策、構(gòu)建優(yōu)越的工作環(huán)境等舉措，吸引并匯聚更多專業(yè)人才投身于古村落的數(shù)字化保護(hù)事業(yè)。構(gòu)建一套健全的人才培養(yǎng)體系，依托高校教育資源及職業(yè)培訓(xùn)平臺(tái)，系統(tǒng)培養(yǎng)并輸送更多具備專業(yè)技能的人才，為古村落數(shù)字化保護(hù)工作的持續(xù)推進(jìn)提供堅(jiān)實(shí)的人才保障[5]。

6 結(jié)束語(yǔ)

基于鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施背景，古村落的守護(hù)與可持續(xù)發(fā)展已成為亟待解決的重大議題。而無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的引入，為古村落的保護(hù)與規(guī)劃提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持與數(shù)據(jù)保障。其高效的數(shù)據(jù)采集能力與高精度的三維建模技術(shù)，不僅為古村落的修繕、保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)，還極大地促進(jìn)了古村落文化的傳承與發(fā)展，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的深入實(shí)施注入了新的活力。

綜上所述，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在古村落數(shù)字化保護(hù)領(lǐng)域展現(xiàn)出重要的應(yīng)用價(jià)值，并具有廣闊的發(fā)展前景。未來，應(yīng)進(jìn)一步挖掘并發(fā)揮無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)古建筑保護(hù)和地方經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展，為古村落的保護(hù)與發(fā)展事業(yè)貢獻(xiàn)更大的力量。

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[5] 袁士才，劉書婷，唐忠海，等.無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在鄉(xiāng)村古建筑保護(hù)中的應(yīng)用[J].智能建筑與智慧城市，2021（4）：132-133.

收稿日期：2024-07-18

基金項(xiàng)目：廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學(xué)院2023—2024學(xué)年度校級(jí)科研項(xiàng)目“基于鄉(xiāng)村振興背景下無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在古村落數(shù)字化保護(hù)的應(yīng)用——以東莞市石排鎮(zhèn)塘尾村為例”（2024TSYB03）。

作者簡(jiǎn)介：尤仁婷（1992—），女，福建福州人，講師，研究方向?yàn)楣こ虦y(cè)量。