一走進中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（以下簡稱“中科院空天院”），右手邊一棟“L”狀的大樓就格外引人注目。這就是該院的可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國際研究中心，陳富龍的辦公地點就位于這棟大樓。幾張辦公桌，兩臺辦公電腦，陳富龍的辦公室顯得格外整齊且簡單，但他一直聚焦的卻是用遙感+大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)全球自然與文化遺產(chǎn)可持續(xù)保護這一復(fù)雜的時代大命題。

陳富龍是中科院空天院的研究員，也是中科院數(shù)字地球重點實驗室數(shù)字遺產(chǎn)研究室主任和國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心副主任。遙感科學(xué)及其應(yīng)用是陳富龍最為熟悉的專業(yè)領(lǐng)域，自2008年在香港中文大學(xué)進修期間，他就在遙感技術(shù)、雷達(dá)干涉測量和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測等方向上有了很多研究成果。

中國科學(xué)院數(shù)字地球重點實驗室數(shù)字遺產(chǎn)研究室主任、國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心副主任陳富龍

2012年，陳富龍進入中科院空天院，隨后又加入國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心，開始聚焦于世界遺產(chǎn)保護這一看似與遙感技術(shù)聯(lián)系并不緊密的交叉方向。

作為遙感科技專家，是如何看待自然與文化遺產(chǎn)保護工作的，遙感技術(shù)等空間信息科技如何在自然與文化遺產(chǎn)保護工作中發(fā)揮作用并逐漸與其密不可分呢？讓我們隨著陳富龍的講述，一窺遙感專家眼中的自然與文化遺產(chǎn)保護。

遙感+遺產(chǎn)保護，科技與藝術(shù)的相遇

在傳統(tǒng)觀念里，世界自然與文化遺產(chǎn)是一個古味十足又充滿藝術(shù)氣息的領(lǐng)域，但陳富龍認(rèn)為，遺產(chǎn)保護工作更是一個嚴(yán)謹(jǐn)、交叉的前沿科技領(lǐng)域。當(dāng)然，作為專注于遙感技術(shù)的科技工作者，陳富龍進入這一交叉領(lǐng)域也有其偶然性，為他打開這扇科技與藝術(shù)交叉之門的就是中國科學(xué)院郭華東院士。

“郭華東院士是我科研上的領(lǐng)路人。”2012年，在郭華東院士的引薦下，陳富龍決定加入國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心，在遙感技術(shù)和文物考古、自然與文化遺產(chǎn)保護的交叉領(lǐng)域進行前沿探索。

“遙感是我的本行，遺產(chǎn)保護只是遙感技術(shù)應(yīng)用研究的一個方向，而這個方向?qū)τ诔跞胛谋ｎI(lǐng)域的我來說，還是一個陌生的領(lǐng)域，所以那時候我算是從零起步，之所以能在這一前沿交叉方向上做出成果，是因為我站在了‘巨人’的肩膀上?！标惛积埧谥械摹熬奕恕?，就是以郭華東院士為代表的前輩學(xué)者們。

利用空間信息技術(shù)研究和保護世界遺產(chǎn)是一個跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的新方向。在我國，空間信息技術(shù)在文化遺產(chǎn)研究和保護中的大規(guī)模應(yīng)用不過是近10年來的事，而在這一方向上的探索卻早在本世紀(jì)初就已經(jīng)開始，國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心的組建正是在空間信息科技和人文歷史研究的相遇相融中逐漸誕生的。

2001年，教育部、中國科學(xué)院和國家文物局聯(lián)合組建了遙感考古實驗室（JLRSA），并在全國10個省區(qū)相繼建立遙感考古工作站，邁出了利用遙感技術(shù)等空間信息科技進行考古挖掘、文物保護和遺產(chǎn)保護的第一步；2002年，JLRSA組織召開了“第一屆全國遙感考古會議”，并于次年主持召開了以“人類文化遺產(chǎn)信息的空間認(rèn)知”為主題的第216次香山會議；2004年，JLRSA發(fā)起并組織召開“第一屆國際遙感考古會議”，開始與世界文物考古和遺產(chǎn)保護前沿接軌。

2005年，JLRSA與主管世界遺產(chǎn)工作的聯(lián)合國教育、科學(xué)及文化組織（以下簡稱“聯(lián)合國教科文組織”）簽約，加入“利用空間信息技術(shù)支持世界遺產(chǎn)公約的開放計劃”；2007年，中國科學(xué)院向聯(lián)合國教科文組織提出在中國建立國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心的建議；2011年，聯(lián)合國教科文組織與中國政府正式簽署建立國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心的協(xié)議，中心于當(dāng)年7月在北京正式成立，依托中科院空天院（原為“中國科學(xué)院對地觀測與數(shù)字地球科學(xué)中心”）建設(shè)。

從遙感考古實驗室到國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心的演變，恰是中國空間技術(shù)在遺產(chǎn)保護工作中的應(yīng)用由探索走向成熟的過程。作為利用空間技術(shù)進行世界遺產(chǎn)研究工作的權(quán)威國際交流平臺，該中心也總是能和世界自然和文化遺產(chǎn)的重大保護項目結(jié)緣，并將研究探索的腳步踏在國際前沿的大道上。

精細(xì)保護更需要“大處著眼”

2013年，吳哥世界遺產(chǎn)管理局與聯(lián)合國教科文組織國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心簽署協(xié)議,開展“吳哥環(huán)境遙感”項目合作,用遙感技術(shù)對柬埔寨吳哥世界遺產(chǎn)地周邊的自然環(huán)境進行監(jiān)測，以確定吳哥窟周邊環(huán)境變化情況及其可能產(chǎn)生的影響，為該遺產(chǎn)的可持續(xù)保護提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，陳富龍作為遙感監(jiān)測方向上的專家，就成為了這項重大課題的主要技術(shù)負(fù)責(zé)人之一。

彼時的吳哥遺址由于旅游業(yè)的快速發(fā)展，游客量增幅明顯，當(dāng)?shù)孛磕杲哟挠慰腿藬?shù)從上世紀(jì)末的近3萬人增加到300余萬人。由此就產(chǎn)生了一系列的潛在隱患：周邊地區(qū)城市化進程的加快和配套產(chǎn)業(yè)的興起，加速了區(qū)域地下水的開采。那么，當(dāng)時的地下水位開采情況是否已經(jīng)對遺址造成損壞；大量游客的涌入是否已經(jīng)達(dá)到或超過該遺址的承載量，對遺址本身又會產(chǎn)生哪些影響；該遺址的最佳游客承載量范圍是多少，從目前的游客增長和地區(qū)城市化進程趨勢來推演，遺址的游客承載量將在何時達(dá)到峰值？

要回答這些問題就需要多類型、多源的科學(xué)數(shù)據(jù)，而這些問題的最終導(dǎo)向無疑就是吳哥遺址及其周邊地區(qū)的可持續(xù)保護和發(fā)展。

要實現(xiàn)對世界遺產(chǎn)的可持續(xù)保護，建立精細(xì)化的監(jiān)測、管理和保護系統(tǒng)，更要“大處著眼”?；诖耍ㄔO(shè)一個實時客觀、快速反應(yīng)、大范圍和長時間的遺產(chǎn)保護監(jiān)測系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急。面對這一難題，遙感技術(shù)的特點和優(yōu)勢就凸顯了出來，衛(wèi)星遙感被稱為“天眼”，具有大尺度、周期短、時間序列長、成本低等諸多優(yōu)勢，能夠從宏觀視角進行多時相、多源數(shù)據(jù)的變化監(jiān)測，將其應(yīng)用于文化遺產(chǎn)監(jiān)測與保護,可彌補傳統(tǒng)技術(shù)的不足,為遺產(chǎn)管理者提供更加方便、直觀、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與技術(shù)支持。

陳富龍和項目團隊在蘇州大運河遺產(chǎn)展示館考察

陳富龍介紹，在吳哥世界遺產(chǎn)監(jiān)測項目中，他們首先利用多時相、多源的空間影像數(shù)據(jù),對吳哥世界文化遺產(chǎn)地周邊環(huán)境進行了基于空間影像分類的土地利用變化分析,用影像數(shù)據(jù)的變化驗證了諸如森林砍伐、城市擴張等問題。

發(fā)現(xiàn)問題只是第一步，要清晰地分析這些問題對遺址本身的影響并對遺址區(qū)域的環(huán)境變化趨勢和影響做出研判就需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型。因此，項目組將監(jiān)測的時間維度拉長到10年，采用長時間序列干涉雷達(dá)數(shù)據(jù),結(jié)合其他長期觀測數(shù)據(jù),綜合研究了吳哥遺產(chǎn)地及其周邊地表形變與地下水位、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等因素的關(guān)系，用大數(shù)據(jù)將知識挖掘的脈絡(luò)建立起科學(xué)的數(shù)據(jù)模型，為吳哥世界遺產(chǎn)的保護提供了科學(xué)決策依據(jù)，從而有效避免了這些修復(fù)重建后的遺產(chǎn)建筑再次遭殃。

“遺產(chǎn)保護的精細(xì)化管理是可持續(xù)保護的必然要求，但要達(dá)到精細(xì)化管理的要求，遙感影像這一宏觀視角往往不可或缺。”陳富龍表示，遺產(chǎn)保護需要總體統(tǒng)籌多源數(shù)據(jù)，甚至不僅僅包括自然環(huán)境數(shù)據(jù)，還要囊括游客、區(qū)域人員生產(chǎn)生活軌跡等社會活動數(shù)據(jù)，只有這樣才能做到科學(xué)研判。而遙感技術(shù)及遙感影像的智能解譯手段，在大范圍自然環(huán)境、人類生產(chǎn)生活變化的多時相、多源數(shù)據(jù)的采集和分析中具有獨特優(yōu)勢，這也是我們將研究聚焦于這一交叉方向的原因所在。當(dāng)然，僅僅靠遙感這一單一的技術(shù)手段還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要不斷引入更多諸如大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)等技能手段，不斷推動空間信息技術(shù)在世界遺產(chǎn)保護中向更深入、更細(xì)致的底層延伸。

從眼耳口鼻到神經(jīng)中樞

“遙感+”或開啟更多可能

在交談中，世界自然和文化遺產(chǎn)的可持續(xù)保護一直穿插其中，可持續(xù)發(fā)展研究是中科院空天院的重要方向之一，也是國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心推進世界自然和文化遺產(chǎn)保護工作的方向和目標(biāo)。

對此，陳富龍解釋道：“世界自然和文化遺產(chǎn)的可持續(xù)保護是源于2015年聯(lián)合國大會第七十屆會議上通過的《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》。該議程呼吁各國采取行動，為今后15年實現(xiàn)17項可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)而努力，其中第11項目標(biāo)是：建設(shè)包容、安全、有抵御災(zāi)害能力的和可持續(xù)的城市和人類住區(qū)。相對應(yīng)的，世界自然和文化遺產(chǎn)保護也要建立一個安全有效，能夠抵御災(zāi)害且可持續(xù)的遺產(chǎn)保護區(qū)。

目標(biāo)是宏大且高遠(yuǎn)的，但技術(shù)講求的是應(yīng)用和落地，陳富龍用技術(shù)思路對這一宏大目標(biāo)進行了思考和拆解：首先，要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須要進行自然和文化遺產(chǎn)的數(shù)字化。世界遺產(chǎn)是人類社會永續(xù)發(fā)展不可再生的寶貴資源，由于自然環(huán)境和社會生產(chǎn)生活的外在影響，其物理性質(zhì)的退變是不可逆的過程，所以第一步必須盡可能精細(xì)化地采集記錄下世界遺產(chǎn)的“最好狀態(tài)”并進行數(shù)字化存檔，甚至在虛擬空間中進行展示，而且只要數(shù)字檔案足夠精細(xì)，其還能成為后期遺產(chǎn)維護和修復(fù)的重要參照。

當(dāng)然，為了實現(xiàn)真正意義上的可持續(xù)保護，當(dāng)前普遍進行的數(shù)字建檔精細(xì)度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這個數(shù)字檔案不僅應(yīng)該包括外在空間幾何關(guān)系數(shù)據(jù)，還應(yīng)該包括世界遺產(chǎn)不同部位的材料屬性、物理結(jié)構(gòu)信息等詳盡的自然屬性，通過窮盡數(shù)字化技術(shù)手段，不斷百分百接近真實遺產(chǎn)屬性這一具體目標(biāo)。

其二，就是提取和監(jiān)測影響遺產(chǎn)退化的各種變量，為遺產(chǎn)建立動態(tài)“病例”。比如，敦煌莫高窟就是典型的通過動態(tài)監(jiān)測各個洞窟中二氧化碳、空氣溫度濕度等多種動態(tài)影響因素，來分析并控制每個洞窟的游客數(shù)量的典范。當(dāng)然隨著監(jiān)測技術(shù)手段的不斷進步，我們可提取到的影響遺產(chǎn)退化的變量會越來越多，只有盡可能多地監(jiān)測這些變量才能實現(xiàn)可持續(xù)保護。

其三，就是把遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)及其他傳感器感知數(shù)據(jù)以及社會活動等類型的海量數(shù)據(jù)集中起來，建立動態(tài)的大數(shù)據(jù)處理平臺，通過科學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)世界遺產(chǎn)的活化利用。當(dāng)下也有許多景區(qū)和遺產(chǎn)保護區(qū)將活化利用作為重點工作，但脫離了科學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)的活化利用方式是不可持續(xù)的?？沙掷m(xù)的活化利用就是在對多種自然和人類社會因素動態(tài)感知、實時監(jiān)測等科學(xué)數(shù)據(jù)的采集、處理和分析的前提下，所采取的最小限度損傷遺產(chǎn)本身的活化利用方式，并可根據(jù)數(shù)據(jù)反饋，及時調(diào)整利用和管理方式方法。

通過技術(shù)分解，我們不難看出，要實現(xiàn)真正意義上的可持續(xù)，僅僅借助單一的技術(shù)手段是望塵莫及的。以遙感技術(shù)在世界遺產(chǎn)保護中的角色來說，遙感技術(shù)和其他多種感知手段所扮演的可能是眼睛、耳朵和鼻子的角色，是采集和獲取遺產(chǎn)區(qū)域自然和社會屬性的重要手段，而虛擬現(xiàn)實等數(shù)字化展示手段則是嘴巴，用來展示和“陳述”遺產(chǎn)的風(fēng)采，而借助人工智能、機器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等技術(shù)手段的交叉和融合，就能夠助推以遙感為代表的空間信息及數(shù)字化技術(shù)從“眼耳口鼻”向著“神經(jīng)中樞”的角色跨越。

可以想象，通過“遙感+”和“空間信息技術(shù)+”的探索和嘗試，未來的遺產(chǎn)保護工作可以實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測到處理、分析再到智能研判以實現(xiàn)全自動化和智能化，那時的決策專家和管理人員可能只需要在幾種可行的保護和實施方案中做出選擇即可。

具體到當(dāng)下的相關(guān)研究和應(yīng)用中，這些設(shè)想也并不是空穴來風(fēng)或無本之木，而是都有初步的探索和嘗試，無論是遺產(chǎn)的數(shù)字化建檔還是多種影響因素的動態(tài)監(jiān)測以及數(shù)據(jù)智能解析平臺，都有相應(yīng)的探索。但受限于目前感知手段、通信技術(shù)、智能解譯效率等技術(shù)手段的不足和它們交叉融合存在的問題，目前尚難以達(dá)到理想中的效果。

“舉例來說，目前利用空間信息技術(shù)進行文化遺產(chǎn)保護工作有很多應(yīng)用實踐，但這一領(lǐng)域卻缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是全國性具有權(quán)威性和普適性的標(biāo)準(zhǔn)幾乎空白。因此，由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和引導(dǎo)，目前在遺產(chǎn)保護領(lǐng)域呈現(xiàn)出點多且散亂的研究和應(yīng)用格局，多數(shù)企事業(yè)單位各自為戰(zhàn)，缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和引導(dǎo)，這也是當(dāng)前面臨的一個現(xiàn)實難題?！闭劦竭z產(chǎn)保護領(lǐng)域面臨的現(xiàn)實問題，陳富龍如此說道。

作為遺產(chǎn)保護這一交叉領(lǐng)域的前沿探索者，陳富龍在談到前沿方向時，思路總是很開闊，而談到問題，卻又能很具體，或許新興交叉領(lǐng)域的前沿探索正需要這種大膽和謹(jǐn)慎。

從歷史長河中留存至今的自然和文化遺產(chǎn)，都可稱得上是學(xué)識淵博、閱歷豐厚的長者，他們的身體可能不再硬朗，但他們的腦海中卻可能傳承著一個國家和民族的歷史脈絡(luò)，而遺產(chǎn)保護工作者無疑扮演著“醫(yī)生”的角色，既要讓這些長者能不斷將歷史脈絡(luò)傳承下去，也要通過高明的“醫(yī)術(shù)”來守護長者的健康，甚至將其最輝煌的模樣用現(xiàn)代技術(shù)永遠(yuǎn)留住。

探索世界遺產(chǎn)可持續(xù)保護道阻且長，我們不妨將目光投向更遠(yuǎn)的地方，無論是數(shù)字孿生還是元宇宙，都是值得探討的思路，無論是遙感科學(xué)、測繪地理信息還是大數(shù)據(jù)、人工智能，不妨多些“拿來主義”，大膽地向交叉融合的最前沿邁進，大膽設(shè)想，小心求證。

圖 / 受訪者提供