无人机影像中猴面包树(Adansonia digitata)的检测及其在东非人类活动遗留景观中的指示意义

本研究针对东非热带环境中人类活动对猴面包树(Adansonia digitata)分布的影响机制问题，通过无人机影像多模态检测技术，结合考古遗址空间分析，首次系统揭示了7-18世纪斯瓦希里(Swahili)聚落与猴面包树群落的正相关关系，为热带非洲人为景观演变提供了关键生态考古学证据。

　　

在热带非洲的生态考古研究中，人类活动对植被格局的长期影响始终是未解之谜。传统观点认为非洲景观以自然演替为主，但近年研究逐渐揭示出人为因素在塑造热带生态系统中的重要作用。猴面包树(Adansonia digitata)作为非洲标志性树种，其千年寿命、多功能经济价值与文化象征意义，使其成为研究人地关系的理想生物标记物。然而，由于缺乏系统性的空间分布数据与高精度检测方法，学术界对猴面包树与古代聚落的关联性认知长期停留在推测阶段。

针对这一科学难题，由美国国家科学基金会和温纳-格伦基金会资助的研究团队，选择坦桑尼亚桑给巴尔群岛的温古贾岛(Unguja Island)作为典型研究区，利用2016-2017年获取的7厘米分辨率无人机影像，创新性地整合了众包标注、ArcGIS Pro监督分类与地面验证手工数字化三种检测方法，建立了首个全岛尺度的猴面包树空间数据库。相关成果发表于《Journal of Archaeological Science》。

关键技术包括：(1)基于Zanzibar Mapping Initiative开放获取的无人机影像数据；(2)开发Python工具实现众包标注流程；(3)采用ArcGIS Pro 3.0.0进行监督分类；(4)应用邻近性测试(Nearness test)量化树木-遗址空间关联。研究区域覆盖1600平方公里岛屿全域，考古数据源自2024年最新调查与1904年历史地图。

【背景：猴面包树】
研究证实猴面包树可能于公元1千年传入东非，其特殊形态特征(膨大树干、落叶特性)使其在无人机影像中具有独特识别标志。作为多功能树种，其果实、树皮、储水功能与宗教用途，使其成为斯瓦希里文化的重要组成要素。

【数据】
七厘米分辨率RGB影像成功捕捉到猴面包树的冠层特征(12-25米冠幅)，旱季(12-2月)影像最利于树种识别。相比传统卫星影像，无人机数据显著提升小尺度植被特征的检测精度。

【方法】
对比实验显示，手工数字化方法准确率最高(98%)，而监督分类仅能识别63%的已知个体。但机器学习方法揭示了季节敏感性特征，为大规模监测提供优化方案。众包工具的开发实现了分布式科研协作模式。

【空间分析】
定量分析发现：东部/南部区域存在显著聚集现象，北部Fukuchani、Tumbatu等遗址周边呈现明显正相关(r=0.82,p<0.01)。11世纪后聚落扩张期与猴面包树分布热点高度重合，证实斯瓦希里人的主动引种行为。

【讨论】
研究首次实证了7-18世纪CE期间"聚落-圣树"协同分布模式，反映斯瓦希里社会的生态改造策略。19世纪丁香种植园区域的负相关关系(r=-0.71,p<0.05)，则揭示了殖民经济导致的生态断层现象。树木分布格局成为解读非洲热带地区"隐蔽性人为景观"的关键密码。

【结论】
该研究创立了"无人机考古植物学"新范式，证实猴面包树可作为东非长期人类活动的生物指示剂。方法学上确立手工数字化作为金标准的价值，同时为热带地区植被考古研究提供可复制的技术路线。理论层面深化了对非洲"人为热带森林"形成机制的理解，为全球热带人类生态系统比较研究建立新参照系。