文物是人類歷史記憶與文化基因的物質見證,我國是文物大國,文物資源數量浩繁、種類多元、分布廣泛、歷史脈絡連續且文化價值卓著,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村,從高原荒漠到江河湖海之畔,構成了一張立體的歷史文化遺產分布圖。伴隨城鎮化與基礎設施建設加速,文物本體及其賦存環境面臨違法建設、地質災害等多重威脅。衛星遙感技術因其宏觀性、周期性與多源性特征,已成為破解“文物數量多—監管力量弱”結構性矛盾的關鍵技術路徑。本文基于國產高分系列衛星數據,探討遙感技術在文物保護中的系統性應用范式。
衛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實需求及我國不可移動文物的分布與保存特征,決定了衛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量眾多、分布廣泛、類型多樣、賦存環境不一等特征。隨著大規模經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境面臨過度開發、違規建設、人為損毀等多重威脅。面對大范圍、常態化的文物安全監管需求,傳統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,推動保護模式轉型、提升監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、地理信息系統為代表的空間信息技術持續發展,特別是國產高分、長光系列高分辨率衛星的成功發射與數據應用體系的完善,其數據產品具備更新周期短、信息載荷豐富、覆蓋范圍廣、時效性強、成本可控等優勢,為文物保護與安全監測提供了高效技術支撐。由此,在新需求與新能力的雙重驅動下,衛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型的必然選擇。
衛星遙感技術在不可移動文物領域的應用方式
衛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“模塊化場景構建、層級化監測運行”。具體而言,基于衛星遙感現有技術體系,結合當前文物保護與安全領域的工作實際,以既有高分衛星星座獲取的亞米—米級光學影像及數字表面模型為基礎數據,通過“模塊化”架構搭建多類型文物衛星遙感監測應用場景,依據不同業務需求實現“一圖多用、各有側重”的監測效能。根據監測頻次與業務需求的差異,文物衛星遙感監測可劃分為基礎性監測和專題性監測兩大類別,并進一步細化為八類典型應用場景。
基礎性監測:長周期、廣覆蓋的常態化監管。基礎性監測主要依托已發射的高分衛星,獲取地面分辨率優于2米的遙感影像及數字表面模型等衛星遙感數據,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測。針對文物本體實施“一點一圖”監測原則,重點對地處偏遠、日常巡查覆蓋頻次較低的古遺址、古墓葬,以及位于城鄉建設密集區的古建筑等開展長時間序列遙感影像變化監測,一旦發現施工、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測。通過開展文物遙感執法監測,對遙感影像所反映的保護范圍及建設控制地帶內地物變化情況進行比對分析,核查建設項目審批信息,將未經審批擅自施工的行為作為涉嫌違法違規線索移交地方文物部門及執法機構處理,實現對文物周邊違法建設問題的早發現、快制止與嚴查處。
其三,“放管服”事中事后監管。以各地自行行使文物涉建審批權范圍內的文物為監測對象,運用衛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測,重點關注實施過程中超出審批方案許可的違法違規行為,為審批下放后的實施階段提供有力監管支撐。
其四,文物保護規劃實施效果監測。對已依法公布的文物保護單位保護規劃實施情況進行監測,重點圍繞平面布局、功能分區、立體高度等超出規劃約束范圍及越權審批等問題,對具體超限面積、分布數量、變化時間等進行精準識別與分析。
專題性監測:高靈活、定制化的專項支撐。專題性監測聚焦特定工作需求,通過定制不同分辨率、光影參數的衛星遙感影像數據,為文物領域不同時期、不同范疇的重點工作提供輔助支撐,其監測頻次依據工作實際需要確定,主要包括以下四個應用場景:
其一,文物普查調查。在文物普查工作中,利用遙感衛星、導航衛星等獲取的遙感影像數據,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據支撐。
其二,大型基本建設文物保護監測。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星遙感監測,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象發生。
其三,遙感考古工作。結合當前考古工作重點,獲取我國境內早期遙感影像、最新遙感影像及高分衛星數據等,通過分析遙感影像呈現的地表現狀與光譜成像規律,研究影像色調、紋理、圖案及其時空分布特征,初步判定遺跡的位置、分布及形態等屬性,為考古單位在考古調查中發現和識別古遺址、古墓葬,以及開展考古遺址測繪等工作提供技術支持,服務于區域性、系統性考古研究。
其四,文物防災減災。運用衛星遙感技術組織開展文物災害預警及應急監測工作,針對地質災害頻發區域及受洪澇、森林草原火災等因素影響較大的文物保護單位,結合衛星遙感與地面傳感器等技術構建“天地一體”的文物災害預警監測體系,提升災害來臨前的預警能力與災害發生時的快速響應能力。同時,利用衛星遙感技術對文物受災區域進行監測,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據支撐。
綜上,衛星遙感技術通過“基礎性監測—專題性監測”雙層架構,將常態化監管與專項任務有機銜接,形成了覆蓋文物普查、執法督察、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性、精細化、智能化保護提供了高效方式。
衛星遙感技術在不可移動文物領域應用的標準化路徑
衛星遙感技術在不可移動文物領域應用的標準化路徑構建,需在技術應用實踐中重點關注以下兩個核心維度的規范化建設:
數據資源標準化處理。首先,在充分吸納既有研究成果與實踐經驗的基礎上,對獲取的多源、多時相衛星遙感影像開展輻射校正、幾何精校正及正射校正,統一投影與坐標基準,對獲取的各類衛星遙感影像數據進行系統化解譯與標準化處理,實現文物空間地理信息的精準落圖。在此基礎上,依據監測任務類型分別處理:其一,面向基礎性監測,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,面向專題性監測,按照分辨率、光譜特征、成像角度等差異化需求,依據不同應用場景的技術指標對影像數據進行定制化加工,最終形成滿足各應用場景功能需求與質量標準的衛星遙感影像數據集。
工作流程標準化構建。遙感解譯及變化圖斑核查工作流程的標準化構建,需研究制定適用于文物衛星遙感監測的技術要求與指標體系,明確文物衛星遙感監測應用場景拓展的技術研發方向。
其一,標準體系建設。以既有實踐經驗為參照,構建覆蓋“技術要求—指標閾值—工作流程”的完整規范:制定不可移動文物遙感影像定點落圖技術規程;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;完善外業復核登記表指標體系,統一填報字段、量綱及代碼規則;編制外業復核工作規程,細化現場定位、拍照舉證、信息回傳的操作細則。其二,流程機制與工具開發。在制度層面,構建“遙感初篩—外業復核—執法聯動”三級閉環管理流程;在技術層面,研發移動端核查應用程序,集成圖斑自動導航、現場拍照舉證、法律法規條款推送與在線回傳功能,實現現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測的標準化與規范化水平。
衛星遙感監測技術的綜合應用,可憑借大范圍、周期性、高精度的數據獲取能力,有效破解我國文物數量龐大、空間分布廣泛與保護管理人力資源相對不足之間的結構性矛盾,從而在監管維度與監管效能雙重層面顯著提升文物治理現代化、科學化水平。與此同時,人工智能算法的持續迭代為遙感數據處理提供了新的技術杠桿,通過構建適用于文物監測場景的算法模型,并依托海量多源監測數據開展深度訓練,可逐步實現衛星遙感數據的自動化識別加工、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測工作的效率與精準度,為文化遺產系統性保護提供強有力的技術支撐。文物遙感監測的工作效率與決策響應能力也將得以系統性躍升。
(作者:周巍作者單位:中國文物信息咨詢中心)
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