文物是人類歷史記憶與文化基因的物質(zhì)見證,我國是文物大國,文物資源數(shù)量浩繁、種類多元、分布廣泛、歷史脈絡連續(xù)且文化價值卓著,其不可再生性決定了保護工作必須貫徹“保護第一”的根本原則。這些文物廣泛分布于中國的廣袤國土之上,從繁華都市到偏遠鄉(xiāng)村,從高原荒漠到江河湖海之畔,構(gòu)成了一張立體的歷史文化遺產(chǎn)分布圖。伴隨城鎮(zhèn)化與基礎設施建設加速,文物本體及其賦存環(huán)境面臨違法建設、地質(zhì)災害等多重威脅。衛(wèi)星遙感技術因其宏觀性、周期性與多源性特征,已成為破解“文物數(shù)量多—監(jiān)管力量弱”結(jié)構(gòu)性矛盾的關鍵技術路徑。本文基于國產(chǎn)高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù),探討遙感技術在文物保護中的系統(tǒng)性應用范式。
衛(wèi)星遙感技術在不可移動文物領域應用的時代必然性
新時代文物保護的現(xiàn)實需求及我國不可移動文物的分布與保存特征,決定了衛(wèi)星遙感技術在不可移動文物保護與研究領域的應用的必然性。我國不可移動文物具有數(shù)量眾多、分布廣泛、類型多樣、賦存環(huán)境不一等特征。隨著大規(guī)模經(jīng)濟建設與城市化進程的加速推進,不可移動文物本體及其周邊環(huán)境面臨過度開發(fā)、違規(guī)建設、人為損毀等多重威脅。面對大范圍、常態(tài)化的文物安全監(jiān)管需求,傳統(tǒng)人工點對點巡查等手段已難以適配,文物保護效能受到顯著制約,推動保護模式轉(zhuǎn)型、提升監(jiān)測與保護技術水平成為當務之急。與此同時,以遙感、合成孔徑雷達、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)為代表的空間信息技術持續(xù)發(fā)展,特別是國產(chǎn)高分、長光系列高分辨率衛(wèi)星的成功發(fā)射與數(shù)據(jù)應用體系的完善,其數(shù)據(jù)產(chǎn)品具備更新周期短、信息載荷豐富、覆蓋范圍廣、時效性強、成本可控等優(yōu)勢,為文物保護與安全監(jiān)測提供了高效技術支撐。由此,在新需求與新能力的雙重驅(qū)動下,衛(wèi)星遙感技術深度嵌入不可移動文物保護與研究體系,成為新時代文物治理范式轉(zhuǎn)型的必然選擇。
衛(wèi)星遙感技術在不可移動文物領域的應用方式
衛(wèi)星遙感技術在不可移動文物保護與安全管理中的應用方式可概括為“模塊化場景構(gòu)建、層級化監(jiān)測運行”。具體而言,基于衛(wèi)星遙感現(xiàn)有技術體系,結(jié)合當前文物保護與安全領域的工作實際,以既有高分衛(wèi)星星座獲取的亞米—米級光學影像及數(shù)字表面模型為基礎數(shù)據(jù),通過“模塊化”架構(gòu)搭建多類型文物衛(wèi)星遙感監(jiān)測應用場景,依據(jù)不同業(yè)務需求實現(xiàn)“一圖多用、各有側(cè)重”的監(jiān)測效能。根據(jù)監(jiān)測頻次與業(yè)務需求的差異,文物衛(wèi)星遙感監(jiān)測可劃分為基礎性監(jiān)測和專題性監(jiān)測兩大類別,并進一步細化為八類典型應用場景。
基礎性監(jiān)測:長周期、廣覆蓋的常態(tài)化監(jiān)管?;A性監(jiān)測主要依托已發(fā)射的高分衛(wèi)星,獲取地面分辨率優(yōu)于2米的遙感影像及數(shù)字表面模型等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),重點應用于對文物本體保護狀況及周邊地物變化的長時間序列遙感影像監(jiān)測與對比分析,主要涵蓋以下四個應用場景:
其一,文物本體侵害行為監(jiān)測。針對文物本體實施“一點一圖”監(jiān)測原則,重點對地處偏遠、日常巡查覆蓋頻次較低的古遺址、古墓葬,以及位于城鄉(xiāng)建設密集區(qū)的古建筑等開展長時間序列遙感影像變化監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)施工、掘土、采礦等侵害或威脅文物本體安全的違法行為,立即采取制止措施并從嚴查處。
其二,文物周邊違法建設監(jiān)測。通過開展文物遙感執(zhí)法監(jiān)測,對遙感影像所反映的保護范圍及建設控制地帶內(nèi)地物變化情況進行比對分析,核查建設項目審批信息,將未經(jīng)審批擅自施工的行為作為涉嫌違法違規(guī)線索移交地方文物部門及執(zhí)法機構(gòu)處理,實現(xiàn)對文物周邊違法建設問題的早發(fā)現(xiàn)、快制止與嚴查處。
其三,“放管服”事中事后監(jiān)管。以各地自行行使文物涉建審批權范圍內(nèi)的文物為監(jiān)測對象,運用衛(wèi)星遙感技術對各地文物保護利用建設工程方案的實施情況進行監(jiān)測,重點關注實施過程中超出審批方案許可的違法違規(guī)行為,為審批下放后的實施階段提供有力監(jiān)管支撐。
其四,文物保護規(guī)劃實施效果監(jiān)測。對已依法公布的文物保護單位保護規(guī)劃實施情況進行監(jiān)測,重點圍繞平面布局、功能分區(qū)、立體高度等超出規(guī)劃約束范圍及越權審批等問題,對具體超限面積、分布數(shù)量、變化時間等進行精準識別與分析。
專題性監(jiān)測:高靈活、定制化的專項支撐。專題性監(jiān)測聚焦特定工作需求,通過定制不同分辨率、光影參數(shù)的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù),為文物領域不同時期、不同范疇的重點工作提供輔助支撐,其監(jiān)測頻次依據(jù)工作實際需要確定,主要包括以下四個應用場景:
其一,文物普查調(diào)查。在文物普查工作中,利用遙感衛(wèi)星、導航衛(wèi)星等獲取的遙感影像數(shù)據(jù),為不可移動文物的位置信息、地理坐標、文物線圖等提供精確的基礎測量數(shù)據(jù)支撐。
其二,大型基本建設文物保護監(jiān)測。重點針對沿線長、跨度大、涉面廣的大型基本建設項目開展文物衛(wèi)星遙感監(jiān)測,對落實“先考古、后出讓”制度情況、文物周邊涉建項目審批情況、建設過程中文物保存狀況及危害影響等進行檢查評估,強化對大型基本建設項目從施工準備到工程實施的全周期監(jiān)測,避免因未履行考古勘探程序造成文物破壞,以及施工過程中損毀不可移動文物等現(xiàn)象發(fā)生。
其三,遙感考古工作。結(jié)合當前考古工作重點,獲取我國境內(nèi)早期遙感影像、最新遙感影像及高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)等,通過分析遙感影像呈現(xiàn)的地表現(xiàn)狀與光譜成像規(guī)律,研究影像色調(diào)、紋理、圖案及其時空分布特征,初步判定遺跡的位置、分布及形態(tài)等屬性,為考古單位在考古調(diào)查中發(fā)現(xiàn)和識別古遺址、古墓葬,以及開展考古遺址測繪等工作提供技術支持,服務于區(qū)域性、系統(tǒng)性考古研究。
其四,文物防災減災。運用衛(wèi)星遙感技術組織開展文物災害預警及應急監(jiān)測工作,針對地質(zhì)災害頻發(fā)區(qū)域及受洪澇、森林草原火災等因素影響較大的文物保護單位,結(jié)合衛(wèi)星遙感與地面?zhèn)鞲衅鞯燃夹g構(gòu)建“天地一體”的文物災害預警監(jiān)測體系,提升災害來臨前的預警能力與災害發(fā)生時的快速響應能力。同時,利用衛(wèi)星遙感技術對文物受災區(qū)域進行監(jiān)測,為文物行政管理部門準確評估災害影響、制定精準救災方案及實施災后文物保護提供重要數(shù)據(jù)支撐。
綜上,衛(wèi)星遙感技術通過“基礎性監(jiān)測—專題性監(jiān)測”雙層架構(gòu),將常態(tài)化監(jiān)管與專項任務有機銜接,形成了覆蓋文物普查、執(zhí)法督察、考古研究及災害管理的全鏈條技術體系,為不可移動文物的系統(tǒng)性、精細化、智能化保護提供了高效方式。
衛(wèi)星遙感技術在不可移動文物領域應用的標準化路徑
衛(wèi)星遙感技術在不可移動文物領域應用的標準化路徑構(gòu)建,需在技術應用實踐中重點關注以下兩個核心維度的規(guī)范化建設:
數(shù)據(jù)資源標準化處理。首先,在充分吸納既有研究成果與實踐經(jīng)驗的基礎上,對獲取的多源、多時相衛(wèi)星遙感影像開展輻射校正、幾何精校正及正射校正,統(tǒng)一投影與坐標基準,對獲取的各類衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化解譯與標準化處理,實現(xiàn)文物空間地理信息的精準落圖。在此基礎上,依據(jù)監(jiān)測任務類型分別處理:其一,面向基礎性監(jiān)測,需對文物本體及其周邊地物的變化幅度、變化成因及變化時間進行長時序定量對比分析;其二,面向?qū)n}性監(jiān)測,按照分辨率、光譜特征、成像角度等差異化需求,依據(jù)不同應用場景的技術指標對影像數(shù)據(jù)進行定制化加工,最終形成滿足各應用場景功能需求與質(zhì)量標準的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)集。
工作流程標準化構(gòu)建。遙感解譯及變化圖斑核查工作流程的標準化構(gòu)建,需研究制定適用于文物衛(wèi)星遙感監(jiān)測的技術要求與指標體系,明確文物衛(wèi)星遙感監(jiān)測應用場景拓展的技術研發(fā)方向。
其一,標準體系建設。以既有實踐經(jīng)驗為參照,構(gòu)建覆蓋“技術要求—指標閾值—工作流程”的完整規(guī)范:制定不可移動文物遙感影像定點落圖技術規(guī)程;建立疑似變化圖斑提取標準,明確最小可識別單元、變化閾值及誤差容限;完善外業(yè)復核登記表指標體系,統(tǒng)一填報字段、量綱及代碼規(guī)則;編制外業(yè)復核工作規(guī)程,細化現(xiàn)場定位、拍照舉證、信息回傳的操作細則。其二,流程機制與工具開發(fā)。在制度層面,構(gòu)建“遙感初篩—外業(yè)復核—執(zhí)法聯(lián)動”三級閉環(huán)管理流程;在技術層面,研發(fā)移動端核查應用程序,集成圖斑自動導航、現(xiàn)場拍照舉證、法律法規(guī)條款推送與在線回傳功能,實現(xiàn)現(xiàn)場核查工作的一體化、無紙化與可追溯化,從而整體提升文物遙感監(jiān)測的標準化與規(guī)范化水平。
衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術的綜合應用,可憑借大范圍、周期性、高精度的數(shù)據(jù)獲取能力,有效破解我國文物數(shù)量龐大、空間分布廣泛與保護管理人力資源相對不足之間的結(jié)構(gòu)性矛盾,從而在監(jiān)管維度與監(jiān)管效能雙重層面顯著提升文物治理現(xiàn)代化、科學化水平。與此同時,人工智能算法的持續(xù)迭代為遙感數(shù)據(jù)處理提供了新的技術杠桿,通過構(gòu)建適用于文物監(jiān)測場景的算法模型,并依托海量多源監(jiān)測數(shù)據(jù)開展深度訓練,可逐步實現(xiàn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的自動化識別加工、多期影像的智能化比對分析及變化圖斑的自動化提取等核心功能,進而顯著提升文物遙感監(jiān)測工作的效率與精準度,為文化遺產(chǎn)系統(tǒng)性保護提供強有力的技術支撐。文物遙感監(jiān)測的工作效率與決策響應能力也將得以系統(tǒng)性躍升。
(作者:周巍作者單位:中國文物信息咨詢中心)
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