一走进中国科学院空天信息创新研究院（以下简称“中科院空天院”），右手边一栋“L”状的大楼就格外引人注目。这就是该院的可持续发展大数据国际研究中心，陈富龙的办公地点就位于这栋大楼。几张办公桌，两台办公电脑，陈富龙的办公室显得格外整齐且简单，但他一直聚焦的却是用遥感+大数据技术实现全球自然与文化遗产可持续保护这一复杂的时代大命题。
陈富龙是中科院空天院的研究员，也是中科院数字地球重点实验室数字遗产研究室主任和国际自然与文化遗产空间技术中心副主任。遥感科学及其应用是陈富龙最为熟悉的专业领域，自2008年在香港中文大学进修期间，他就在遥感技术、雷达干涉测量和地质灾害监测等方向上有了很多研究成果。
中国科学院数字地球重点实验室数字遗产研究室主任、国际自然与文化遗产空间技术中心副主任陈富龙
2012年，陈富龙进入中科院空天院，随后又加入国际自然与文化遗产空间技术中心，开始聚焦于世界遗产保护这一看似与遥感技术联系并不紧密的交叉方向。
作为遥感科技专家，是如何看待自然与文化遗产保护工作的，遥感技术等空间信息科技如何在自然与文化遗产保护工作中发挥作用并逐渐与其密不可分呢？让我们随着陈富龙的讲述，一窥遥感专家眼中的自然与文化遗产保护。
遥感+遗产保护，科技与艺术的相遇
在传统观念里，世界自然与文化遗产是一个古味十足又充满艺术气息的领域，但陈富龙认为，遗产保护工作更是一个严谨、交叉的前沿科技领域。当然，作为专注于遥感技术的科技工作者，陈富龙进入这一交叉领域也有其偶然性，为他打开这扇科技与艺术交叉之门的就是中国科学院郭华东院士。
“郭华东院士是我科研上的领路人。”2012年，在郭华东院士的引荐下，陈富龙决定加入国际自然与文化遗产空间技术中心，在遥感技术和文物考古、自然与文化遗产保护的交叉领域进行前沿探索。
“遥感是我的本行，遗产保护只是遥感技术应用研究的一个方向，而这个方向对于初入文保领域的我来说，还是一个陌生的领域，所以那时候我算是从零起步，之所以能在这一前沿交叉方向上做出成果，是因为我站在了‘巨人’的肩膀上。”陈富龙口中的“巨人”，就是以郭华东院士为代表的前辈学者们。
利用空间信息技术研究和保护世界遗产是一个跨学科、跨领域的新方向。在我国，空间信息技术在文化遗产研究和保护中的大规模应用不过是近10年来的事，而在这一方向上的探索却早在本世纪初就已经开始，国际自然与文化遗产空间技术中心的组建正是在空间信息科技和人文历史研究的相遇相融中逐渐诞生的。
2001年，教育部、中国科学院和国家文物局联合组建了遥感考古实验室（JLRSA），并在全国10个省区相继建立遥感考古工作站，迈出了利用遥感技术等空间信息科技进行考古挖掘、文物保护和遗产保护的第一步；2002年，JLRSA组织召开了“第一届全国遥感考古会议”，并于次年主持召开了以“人类文化遗产信息的空间认知”为主题的第216次香山会议；2004年，JLRSA发起并组织召开“第一届国际遥感考古会议”，开始与世界文物考古和遗产保护前沿接轨。
2005年，JLRSA与主管世界遗产工作的联合国教育、科学及文化组织（以下简称“联合国教科文组织”）签约，加入“利用空间信息技术支持世界遗产公约的开放计划”；2007年，中国科学院向联合国教科文组织提出在中国建立国际自然与文化遗产空间技术中心的建议；2011年，联合国教科文组织与中国政府正式签署建立国际自然与文化遗产空间技术中心的协议，中心于当年7月在北京正式成立，依托中科院空天院（原为“中国科学院对地观测与数字地球科学中心”）建设。
从遥感考古实验室到国际自然与文化遗产空间技术中心的演变，恰是中国空间技术在遗产保护工作中的应用由探索走向成熟的过程。作为利用空间技术进行世界遗产研究工作的权威国际交流平台，该中心也总是能和世界自然和文化遗产的重大保护项目结缘，并将研究探索的脚步踏在国际前沿的大道上。
精细保护更需要“大处着眼”
2013年，吴哥世界遗产管理局与联合国教科文组织国际自然与文化遗产空间技术中心签署协议,开展“吴哥环境遥感”项目合作,用遥感技术对柬埔寨吴哥世界遗产地周边的自然环境进行监测，以确定吴哥窟周边环境变化情况及其可能产生的影响，为该遗产的可持续保护提供科学的数据支撑，陈富龙作为遥感监测方向上的专家，就成为了这项重大课题的主要技术负责人之一。
彼时的吴哥遗址由于旅游业的快速发展，游客量增幅明显，当地每年接待的游客人数从上世纪末的近3万人增加到300余万人。由此就产生了一系列的潜在隐患：周边地区城市化进程的加快和配套产业的兴起，加速了区域地下水的开采。那么，当时的地下水位开采情况是否已经对遗址造成损坏；大量游客的涌入是否已经达到或超过该遗址的承载量，对遗址本身又会产生哪些影响；该遗址的最佳游客承载量范围是多少，从目前的游客增长和地区城市化进程趋势来推演，遗址的游客承载量将在何时达到峰值？
要回答这些问题就需要多类型、多源的科学数据，而这些问题的最终导向无疑就是吴哥遗址及其周边地区的可持续保护和发展。
要实现对世界遗产的可持续保护，建立精细化的监测、管理和保护系统，更要“大处着眼”。基于此，建设一个实时客观、快速反应、大范围和长时间的遗产保护监测系统成为当务之急。面对这一难题，遥感技术的特点和优势就凸显了出来，卫星遥感被称为“天眼”，具有大尺度、周期短、时间序列长、成本低等诸多优势，能够从宏观视角进行多时相、多源数据的变化监测，将其应用于文化遗产监测与保护,可弥补传统技术的不足,为遗产管理者提供更加方便、直观、系统的数据与技术支持。
陈富龙和项目团队在苏州大运河遗产展示馆考察
陈富龙介绍，在吴哥世界遗产监测项目中，他们首先利用多时相、多源的空间影像数据,对吴哥世界文化遗产地周边环境进行了基于空间影像分类的土地利用变化分析,用影像数据的变化验证了诸如森林砍伐、城市扩张等问题。
发现问题只是第一步，要清晰地分析这些问题对遗址本身的影响并对遗址区域的环境变化趋势和影响做出研判就需要建立相应的数据模型。因此，项目组将监测的时间维度拉长到10年，采用长时间序列干涉雷达数据,结合其他长期观测数据,综合研究了吴哥遗产地及其周边地表形变与地下水位、地质结构等因素的关系，用大数据将知识挖掘的脉络建立起科学的数据模型，为吴哥世界遗产的保护提供了科学决策依据，从而有效避免了这些修复重建后的遗产建筑再次遭殃。
“遗产保护的精细化管理是可持续保护的必然要求，但要达到精细化管理的要求，遥感影像这一宏观视角往往不可或缺。”陈富龙表示，遗产保护需要总体统筹多源数据，甚至不仅仅包括自然环境数据，还要囊括游客、区域人员生产生活轨迹等社会活动数据，只有这样才能做到科学研判。而遥感技术及遥感影像的智能解译手段，在大范围自然环境、人类生产生活变化的多时相、多源数据的采集和分析中具有独特优势，这也是我们将研究聚焦于这一交叉方向的原因所在。当然，仅仅靠遥感这一单一的技术手段还远远不够，还需要不断引入更多诸如大数据、机器学习等技能手段，不断推动空间信息技术在世界遗产保护中向更深入、更细致的底层延伸。
从眼耳口鼻到神经中枢
“遥感+”或开启更多可能
在交谈中，世界自然和文化遗产的可持续保护一直穿插其中，可持续发展研究是中科院空天院的重要方向之一，也是国际自然与文化遗产空间技术中心推进世界自然和文化遗产保护工作的方向和目标。
对此，陈富龙解释道：“世界自然和文化遗产的可持续保护是源于2015年联合国大会第七十届会议上通过的《2030年可持续发展议程》。该议程呼吁各国采取行动，为今后15年实现17项可持续发展目标而努力，其中第11项目标是：建设包容、安全、有抵御灾害能力的和可持续的城市和人类住区。相对应的，世界自然和文化遗产保护也要建立一个安全有效，能够抵御灾害且可持续的遗产保护区。
目标是宏大且高远的，但技术讲求的是应用和落地，陈富龙用技术思路对这一宏大目标进行了思考和拆解：首先，要实现可持续发展，必须要进行自然和文化遗产的数字化。世界遗产是人类社会永续发展不可再生的宝贵资源，由于自然环境和社会生产生活的外在影响，其物理性质的退变是不可逆的过程，所以第一步必须尽可能精细化地采集记录下世界遗产的“最好状态”并进行数字化存档，甚至在虚拟空间中进行展示，而且只要数字档案足够精细，其还能成为后期遗产维护和修复的重要参照。
当然，为了实现真正意义上的可持续保护，当前普遍进行的数字建档精细度还远远不够，这个数字档案不仅应该包括外在空间几何关系数据，还应该包括世界遗产不同部位的材料属性、物理结构信息等详尽的自然属性，通过穷尽数字化技术手段，不断百分百接近真实遗产属性这一具体目标。
其二，就是提取和监测影响遗产退化的各种变量，为遗产建立动态“病例”。比如，敦煌莫高窟就是典型的通过动态监测各个洞窟中二氧化碳、空气温度湿度等多种动态影响因素，来分析并控制每个洞窟的游客数量的典范。当然随着监测技术手段的不断进步，我们可提取到的影响遗产退化的变量会越来越多，只有尽可能多地监测这些变量才能实现可持续保护。
其三，就是把遥感监测数据及其他传感器感知数据以及社会活动等类型的海量数据集中起来，建立动态的大数据处理平台，通过科学数据指导世界遗产的活化利用。当下也有许多景区和遗产保护区将活化利用作为重点工作，但脱离了科学数据指导的活化利用方式是不可持续的。可持续的活化利用就是在对多种自然和人类社会因素动态感知、实时监测等科学数据的采集、处理和分析的前提下，所采取的最小限度损伤遗产本身的活化利用方式，并可根据数据反馈，及时调整利用和管理方式方法。
通过技术分解，我们不难看出，要实现真正意义上的可持续，仅仅借助单一的技术手段是望尘莫及的。以遥感技术在世界遗产保护中的角色来说，遥感技术和其他多种感知手段所扮演的可能是眼睛、耳朵和鼻子的角色，是采集和获取遗产区域自然和社会属性的重要手段，而虚拟现实等数字化展示手段则是嘴巴，用来展示和“陈述”遗产的风采，而借助人工智能、机器学习、大数据、移动互联等技术手段的交叉和融合，就能够助推以遥感为代表的空间信息及数字化技术从“眼耳口鼻”向着“神经中枢”的角色跨越。
可以想象，通过“遥感+”和“空间信息技术+”的探索和尝试，未来的遗产保护工作可以实现从数据采集、监测到处理、分析再到智能研判以实现全自动化和智能化，那时的决策专家和管理人员可能只需要在几种可行的保护和实施方案中做出选择即可。
具体到当下的相关研究和应用中，这些设想也并不是空穴来风或无本之木，而是都有初步的探索和尝试，无论是遗产的数字化建档还是多种影响因素的动态监测以及数据智能解析平台，都有相应的探索。但受限于目前感知手段、通信技术、智能解译效率等技术手段的不足和它们交叉融合存在的问题，目前尚难以达到理想中的效果。
“举例来说，目前利用空间信息技术进行文化遗产保护工作有很多应用实践，但这一领域却缺乏统一的行业标准，尤其是全国性具有权威性和普适性的标准几乎空白。因此，由于缺乏统一标准的规范和引导，目前在遗产保护领域呈现出点多且散乱的研究和应用格局，多数企事业单位各自为战，缺乏统一的规范和引导，这也是当前面临的一个现实难题。”谈到遗产保护领域面临的现实问题，陈富龙如此说道。
作为遗产保护这一交叉领域的前沿探索者，陈富龙在谈到前沿方向时，思路总是很开阔，而谈到问题，却又能很具体，或许新兴交叉领域的前沿探索正需要这种大胆和谨慎。
从历史长河中留存至今的自然和文化遗产，都可称得上是学识渊博、阅历丰厚的长者，他们的身体可能不再硬朗，但他们的脑海中却可能传承着一个国家和民族的历史脉络，而遗产保护工作者无疑扮演着“医生”的角色，既要让这些长者能不断将历史脉络传承下去，也要通过高明的“医术”来守护长者的健康，甚至将其最辉煌的模样用现代技术永远留住。
探索世界遗产可持续保护道阻且长，我们不妨将目光投向更远的地方，无论是数字孪生还是元宇宙，都是值得探讨的思路，无论是遥感科学、测绘地理信息还是大数据、人工智能，不妨多些“拿来主义”，大胆地向交叉融合的最前沿迈进，大胆设想，小心求证。
图 / 受访者提供
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