一走進(jìn)中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“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(guó)際研究中心，陳富龍的辦公地點(diǎn)就位于這棟大樓。幾張辦公桌，兩臺(tái)辦公電腦，陳富龍的辦公室顯得格外整齊且簡(jiǎn)單，但他一直聚焦的卻是用遙感+大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球自然與文化遺產(chǎn)可持續(xù)保護(hù)這一復(fù)雜的時(shí)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)字遺產(chǎn)研究室主任和國(guó)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(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，自2008年在香港中文大學(xué)進(jìn)修期間，他就在遙感技術(shù)、雷達(dá)干涉測(cè)量和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)等方向上有了很多研究成果。

中國(guó)科學(xué)院數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)字遺產(chǎn)研究室主任、國(guó)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(jìn)入中科院空天院，隨后又加入國(guó)際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心，開(kāi)始聚焦于世界遺產(chǎn)保護(hù)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(zhuān)家，是如何看待自然與文化遺產(chǎn)保護(hù)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(hù)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(zhuān)家眼中的自然與文化遺產(chǎn)保護(hù)。

遙感+遺產(chǎn)保護(hù)，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(gè)古味十足又充滿(mǎn)藝術(shù)氣息的領(lǐng)域，但陳富龍認(rèn)為，遺產(chǎn)保護(hù)工作更是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)、交叉的前沿科技領(lǐng)域。當(dāng)然，作為專(zhuān)注于遙感技術(shù)的科技工作者，陳富龍進(jìn)入這一交叉領(lǐng)域也有其偶然性，為他打開(kāi)這扇科技與藝術(shù)交叉之門(mén)的就是中國(guó)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(guó)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(hù)的交叉領(lǐng)域進(jìn)行前沿探索。

“遙感是我的本行，遺產(chǎn)保護(hù)只是遙感技術(shù)應(yīng)用研究的一個(gè)方向，而這個(gè)方向?qū)τ诔跞胛谋ｎI(lǐng)域的我來(lái)說(shuō)，還是一個(gè)陌生的領(lǐng)域，所以那時(shí)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?yàn)槲艺驹诹恕奕恕募绨蛏?。”陳富龍口中的“巨人”，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(hù)世界遺產(chǎn)是一個(gè)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的新方向。在我國(guó)，空間信息技術(shù)在文化遺產(chǎn)研究和保護(hù)中的大規(guī)模應(yīng)用不過(guò)是近10年來(lái)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(kāi)始，國(guó)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(guó)科學(xué)院和國(guó)家文物局聯(lián)合組建了遙感考古實(shí)驗(yàn)室（JLRSA），并在全國(guó)10個(gè)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(jìn)行考古挖掘、文物保護(hù)和遺產(chǎn)保護(hù)的第一步；2002年，JLRSA組織召開(kāi)了“第一屆全國(guó)遙感考古會(huì)議”，并于次年主持召開(kāi)了以“人類(lèi)文化遺產(chǎn)信息的空間認(rèn)知”為主題的第216次香山會(huì)議；2004年，JLRSA發(fā)起并組織召開(kāi)“第一屆國(guó)際遙感考古會(huì)議”，開(kāi)始與世界文物考古和遺產(chǎn)保護(hù)前沿接軌。

2005年，JLRSA與主管世界遺產(chǎn)工作的聯(lián)合國(guó)教育、科學(xué)及文化組織（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“聯(lián)合國(guó)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(kāi)放計(jì)劃”；2007年，中國(guó)科學(xué)院向聯(lián)合國(guó)教科文組織提出在中國(guó)建立國(guó)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(guó)教科文組織與中國(guó)政府正式簽署建立國(guó)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(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心”）建設(shè)。

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

精細(xì)保護(hù)更需要“大處著眼”

2013年，吳哥世界遺產(chǎn)管理局與聯(lián)合國(guó)教科文組織國(guó)際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心簽署協(xié)議,開(kāi)展“吳哥環(huán)境遙感”項(xiàng)目合作,用遙感技術(shù)對(duì)柬埔寨吳哥世界遺產(chǎn)地周邊的自然環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(hù)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，陳富龍作為遙感監(jiān)測(cè)方向上的專(zhuān)家，就成為了這項(xiàng)重大課題的主要技術(shù)負(fù)責(zé)人之一。

彼時(shí)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(wàn)人增加到300余萬(wàn)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(jìn)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(kāi)采。那么，當(dāng)時(shí)的地下水位開(kāi)采情況是否已經(jīng)對(duì)遺址造成損壞；大量游客的涌入是否已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)該遺址的承載量，對(duì)遺址本身又會(huì)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(zhǎng)和地區(qū)城市化進(jìn)程趨勢(shì)來(lái)推演，遺址的游客承載量將在何時(shí)達(dá)到峰值？

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

要實(shí)現(xiàn)對(duì)世界遺產(chǎn)的可持續(xù)保護(hù)，建立精細(xì)化的監(jiān)測(cè)、管理和保護(hù)系統(tǒng)，更要“大處著眼”?；诖?，建設(shè)一個(gè)實(shí)時(shí)客觀、快速反應(yīng)、大范圍和長(zhǎng)時(shí)間的遺產(chǎn)保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急。面對(duì)這一難題，遙感技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)就凸顯了出來(lái)，衛(wèi)星遙感被稱(chēng)為“天眼”，具有大尺度、周期短、時(shí)間序列長(zhǎng)、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)，能夠從宏觀視角進(jìn)行多時(shí)相、多源數(shù)據(jù)的變化監(jiān)測(cè)，將其應(yīng)用于文化遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)與保護(hù),可彌補(bǔ)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(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在蘇州大運(yùn)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(cè)項(xiàng)目中，他們首先利用多時(shí)相、多源的空間影像數(shù)據(jù),對(duì)吳哥世界文化遺產(chǎn)地周邊環(huán)境進(jìn)行了基于空間影像分類(lèi)的土地利用變化分析,用影像數(shù)據(jù)的變化驗(yàn)證了諸如森林砍伐、城市擴(kuò)張等問(wèn)題。

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題只是第一步，要清晰地分析這些問(wèn)題對(duì)遺址本身的影響并對(duì)遺址區(qū)域的環(huán)境變化趨勢(shì)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(xiàng)目組將監(jiān)測(cè)的時(shí)間維度拉長(zhǎng)到10年，采用長(zhǎng)時(shí)間序列干涉雷達(dá)數(shù)據(jù),結(jié)合其他長(zhǎng)期觀測(cè)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(shí)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(hù)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(hù)的精細(xì)化管理是可持續(xù)保護(hù)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(hù)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(huì)活動(dòng)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(lèi)生產(chǎn)生活變化的多時(shí)相、多源數(shù)據(jù)的采集和分析中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，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(jī)器學(xué)習(xí)等技能手段，不斷推動(dòng)空間信息技術(shù)在世界遺產(chǎn)保護(hù)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(kāi)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(hù)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(guó)際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心推進(jìn)世界自然和文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的方向和目標(biāo)。

對(duì)此，陳富龍解釋道：“世界自然和文化遺產(chǎn)的可持續(xù)保護(hù)是源于2015年聯(lián)合國(guó)大會(huì)第七十屆會(huì)議上通過(guò)的《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》。該議程呼吁各國(guó)采取行動(dòng)，為今后15年實(shí)現(xiàn)17項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)而努力，其中第11項(xiàng)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(lèi)住區(qū)。相對(duì)應(yīng)的，世界自然和文化遺產(chǎn)保護(hù)也要建立一個(gè)安全有效，能夠抵御災(zāi)害且可持續(xù)的遺產(chǎn)保護(hù)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(duì)這一宏大目標(biāo)進(jìn)行了思考和拆解：首先，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須要進(jìn)行自然和文化遺產(chǎn)的數(shù)字化。世界遺產(chǎn)是人類(lèi)社會(huì)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(huì)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(guò)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(jìn)行數(shù)字化存檔，甚至在虛擬空間中進(jìn)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(hù)和修復(fù)的重要參照。

當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)真正意義上的可持續(xù)保護(hù)，當(dāng)前普遍進(jìn)行的數(shù)字建檔精細(xì)度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這個(gè)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(guò)窮盡數(shù)字化技術(shù)手段，不斷百分百接近真實(shí)遺產(chǎn)屬性這一具體目標(biāo)。

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

其三，就是把遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及其他傳感器感知數(shù)據(jù)以及社會(huì)活動(dòng)等類(lèi)型的海量數(shù)據(jù)集中起來(lái)，建立動(dòng)態(tài)的大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，通過(guò)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(hù)區(qū)將活化利用作為重點(diǎn)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(duì)多種自然和人類(lèi)社會(huì)因素動(dòng)態(tài)感知、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí)調(diào)整利用和管理方式方法。

通過(guò)技術(shù)分解，我們不難看出，要實(shí)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(hù)中的角色來(lái)說(shuō)，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(huì)屬性的重要手段，而虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字化展示手段則是嘴巴，用來(lái)展示和“陳述”遺產(chǎn)的風(fēng)采，而借助人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)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(guò)“遙感+”和“空間信息技術(shù)+”的探索和嘗試，未來(lái)的遺產(chǎn)保護(hù)工作可以實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)到處理、分析再到智能研判以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化和智能化，那時(shí)的決策專(zhuān)家和管理人員可能只需要在幾種可行的保護(hù)和實(shí)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(lái)風(fēng)或無(wú)本之木，而是都有初步的探索和嘗試，無(wú)論是遺產(chǎn)的數(shù)字化建檔還是多種影響因素的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)智能解析平臺(tái)，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(wèn)題，目前尚難以達(dá)到理想中的效果。

“舉例來(lái)說(shuō)，目前利用空間信息技術(shù)進(jìn)行文化遺產(chǎn)保護(hù)工作有很多應(yīng)用實(shí)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(guó)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(hù)領(lǐng)域呈現(xiàn)出點(diǎn)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(gè)現(xiàn)實(shí)難題?！闭劦竭z產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，陳富龍如此說(shuō)道。

作為遺產(chǎn)保護(hù)這一交叉領(lǐng)域的前沿探索者，陳富龍?jiān)谡劦角把胤较驎r(shí)，思路總是很開(kāi)闊，而談到問(wèn)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(zhǎng)河中留存至今的自然和文化遺產(chǎn)，都可稱(chēng)得上是學(xué)識(shí)淵博、閱歷豐厚的長(zhǎng)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(gè)國(guó)家和民族的歷史脈絡(luò)，而遺產(chǎn)保護(hù)工作者無(wú)疑扮演著“醫(yī)生”的角色，既要讓這些長(zhǎng)者能不斷將歷史脈絡(luò)傳承下去，也要通過(guò)高明的“醫(yī)術(shù)”來(lái)守護(hù)長(zhǎng)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(hù)道阻且長(zhǎng)，我們不妨將目光投向更遠(yuǎn)的地方，無(wú)論是數(shù)字孿生還是元宇宙，都是值得探討的思路，無(wú)論是遙感科學(xué)、測(cè)繪地理信息還是大數(shù)據(jù)、人工智能，不妨多些“拿來(lái)主義”，大膽地向交叉融合的最前沿邁進(jìn)，大膽設(shè)想，小心求證。

圖 / 受訪(fǎng)者提供