導(dǎo)語(yǔ)：長(zhǎng)城文化遺產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:河北長(zhǎng)城現(xiàn)存規(guī)模大、分布范圍廣，加強(qiáng)長(zhǎng)城保護(hù)管理，采集相鄰年份的兩期高分辨率遙感影像進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)自動(dòng)化+人機(jī)交互解譯方式，提取出地物變化情況，對(duì)疑似變化圖斑進(jìn)行實(shí)地復(fù)核，建立長(zhǎng)城文物監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)城監(jiān)測(cè)成果、違法信息數(shù)據(jù)成果的數(shù)字化管理和維護(hù)。

關(guān)鍵詞:長(zhǎng)城文化遺產(chǎn);保護(hù);動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);數(shù)據(jù)庫(kù)

一、項(xiàng)目背景和意義

(一)豐富的資源量

河北長(zhǎng)城現(xiàn)存規(guī)模大、分布范圍廣，總長(zhǎng)度達(dá)2668．41千米，位居全國(guó)第二，其中明長(zhǎng)城(河北段)長(zhǎng)度達(dá)1338.625千米，是明代磚體長(zhǎng)城中保存最好的。國(guó)家文物局確定的第一批83段/處國(guó)家級(jí)長(zhǎng)城重要點(diǎn)段名單中，河北明長(zhǎng)城有18段/處入選，占總數(shù)的22%。

(二)當(dāng)前長(zhǎng)城保護(hù)面臨的一些現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題

一是保護(hù)管理力量薄弱。當(dāng)前基層文物管理部門普遍存在機(jī)構(gòu)不健全、人員力量不足等困難。二是規(guī)模巨大，現(xiàn)存狀況復(fù)雜。長(zhǎng)城不再發(fā)揮原有功能，維修加固工作處于停滯狀態(tài)，長(zhǎng)期的自然侵蝕及災(zāi)害和歷史上周邊居民生產(chǎn)生活的破壞，造成了許多地段出現(xiàn)隱患。三是人為原因。一些地區(qū)在保護(hù)范圍和建設(shè)控制地帶內(nèi)存在不正確行為，還沒(méi)有從根本上得到治理。四是無(wú)序旅游形成管理壓力。隨著民眾對(duì)原生態(tài)旅游訴求的不斷提高，前往偏遠(yuǎn)、未開發(fā)的長(zhǎng)城點(diǎn)段游覽、探險(xiǎn)的熱潮持續(xù)高漲，給保護(hù)帶來(lái)壓力。

(三)開展的意義

結(jié)合河北長(zhǎng)城文物資源實(shí)際和工作實(shí)踐，借助高分辨率遙感衛(wèi)星對(duì)長(zhǎng)城線性文化遺產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用北斗導(dǎo)航終端，配合實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)巡察，即“天上看、地上查”的監(jiān)管模式，對(duì)長(zhǎng)城兩線范圍內(nèi)保存狀況進(jìn)行有效監(jiān)管。推動(dòng)文物資源有效保護(hù)和合理利用，推動(dòng)文物安全保護(hù)與現(xiàn)代科技融合創(chuàng)新，改變傳統(tǒng)靠人力防范、低效巡查監(jiān)管的舊模式，提升文物安全監(jiān)測(cè)效能，健全文物違法預(yù)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)周期性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果積累。

二、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)范圍

本次遙感監(jiān)測(cè)工作內(nèi)容主要針對(duì)長(zhǎng)城2448處長(zhǎng)城本體及其兩線范圍內(nèi)地物變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，涉及河北省秦皇島市、唐山市、承德市及張家口市四個(gè)地市中的9個(gè)區(qū)縣，共計(jì)2448個(gè)文物點(diǎn)，按所屬行政區(qū)劃劃分:秦皇島1209處，唐山844處，承德77處，張家口318處;按所屬類型劃分:單體建筑1785處，相關(guān)遺存70處，長(zhǎng)城關(guān)堡104處，長(zhǎng)城墻體489處。具體如下表所示：如圖1所示，監(jiān)測(cè)涉及本體種類達(dá)20余個(gè)，包括敵臺(tái)、馬面、烽火臺(tái)、擋馬墻、其他遺址遺存、攔馬溝、采石場(chǎng)、石刻、營(yíng)址、方城、基址、壕溝、居住址、關(guān)堡、山險(xiǎn)、山險(xiǎn)墻、石墻、磚墻等，其中敵臺(tái)占比較高，然后依次為馬面、烽火臺(tái)，單體建筑、墻體及文物兩線范圍為此次本體監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。

三、遙感影像數(shù)據(jù)的采集

基于高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)，結(jié)合長(zhǎng)城資源調(diào)查參考資料，采集選定區(qū)域的歷史、當(dāng)前兩個(gè)時(shí)間段衛(wèi)星遙感影像，根據(jù)文物點(diǎn)在影像上的顏色、色調(diào)、大小、形狀、紋理、結(jié)構(gòu)、高度、陰影、組合構(gòu)型等信息，實(shí)現(xiàn)在影像上拾取文物點(diǎn)，勾繪出文物外形結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩期影像上比對(duì)，提取出文物本體變化情況。(1)對(duì)于長(zhǎng)城墻體重要史跡等線性不可移動(dòng)文物，提取出建筑外形建造結(jié)構(gòu)的中心線，通過(guò)矢量圖形表示;(2)對(duì)于關(guān)、堡等范圍性的不可移動(dòng)文物，先確定四至范圍，然后通過(guò)變化分析，在四至范圍內(nèi)除了提取范圍內(nèi)登記資料的建筑文物本體變化信息外，還要提取范圍內(nèi)新增、消失、改建的地物本體;(3)對(duì)于烽火臺(tái)、刻石等豎直不可移動(dòng)文物，能夠提取文物本體變化信息的，在影像進(jìn)行提取，不能直接提取出的，用點(diǎn)在影像上表示，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位精準(zhǔn)落圖。

四、遙感影像數(shù)據(jù)的處理

針對(duì)前后兩期衛(wèi)星遙感影像，通過(guò)數(shù)據(jù)整理與分析、空三加密、影像配準(zhǔn)、融合、正射糾正、影像增強(qiáng)、勻色鑲嵌等，并做好每一環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，消除幾何誤差和云霧覆蓋等干擾因素，改善影像的解譯環(huán)境，從而得到質(zhì)量、精度都符合文物變化監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)遙感影像。在GIS系統(tǒng)支持下，以歷史影像為基底開展文物定位，結(jié)合文物對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)城資源調(diào)查、三普信息，首先通過(guò)經(jīng)緯度坐標(biāo)進(jìn)行模糊定位，然后分析調(diào)查登記信息描述，根據(jù)建立的地類特征解譯標(biāo)志，判斷其文物類型、建筑形態(tài)以及周邊地物樣貌等信息在遙感影像圖上進(jìn)行地物選取，繪制文物邊界，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別和人機(jī)交互圖像解譯方法，按照規(guī)則對(duì)變化的面狀地物、線狀地物和文物本體進(jìn)行解譯和屏幕數(shù)字化，繪制文物邊界，從而形成基于衛(wèi)星影像的文物圖斑。通過(guò)內(nèi)業(yè)變化監(jiān)測(cè)工作可形成監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)文物消失情況、文物疑似變化情況以及文物未變化情況。按照內(nèi)業(yè)對(duì)文物現(xiàn)狀解譯的成果，將經(jīng)內(nèi)業(yè)解譯后的文物分為未變化類、疑似變化類、消失類、目視無(wú)法判斷類。

(一)變化信息發(fā)現(xiàn)

通過(guò)計(jì)算機(jī)算法的自動(dòng)識(shí)別、波段運(yùn)算等方法發(fā)現(xiàn)變化信息，標(biāo)繪變化地物大致范圍，常用閾值法、差值法、過(guò)濾法三種方法。

(二)變化信息提取

變化信息提取時(shí)，在該信息導(dǎo)引下，按實(shí)際像元大小逐屏幕交替閃爍兩個(gè)時(shí)相的影像，逐個(gè)地塊逐個(gè)地物目視比較。根據(jù)影像的顏色、色調(diào)、大小、形狀、紋理、結(jié)構(gòu)、高度、陰影、組合構(gòu)型和所處的地理位置等信息，判讀解譯變化，一方面剔除特征變異圖斑中的偽變化圖斑，另一方面發(fā)現(xiàn)遺漏的變化圖斑，發(fā)現(xiàn)變化后放大1．5～2倍勾繪圖斑邊界，變化信息圖斑如圖2所示。

(三)成果整理

變化信息提取完成后，對(duì)提取結(jié)果按變化類型進(jìn)行歸類，建立內(nèi)業(yè)解譯分類統(tǒng)計(jì)表及對(duì)應(yīng)的分類圖斑統(tǒng)計(jì)文檔。

五、遙感影像變化圖斑的實(shí)地核查

針對(duì)內(nèi)業(yè)解譯的消失、疑似變化、目視無(wú)法判讀類文物點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地核查。現(xiàn)場(chǎng)巡查底圖包括數(shù)字巡查底圖和紙質(zhì)巡查底圖兩種產(chǎn)品模式。以近期影像為基底，疊加內(nèi)業(yè)解譯分類長(zhǎng)城點(diǎn)位、圖斑、名稱及編號(hào)形成影像+矢量數(shù)據(jù)的核查底圖，打印出紙質(zhì)地圖，供現(xiàn)場(chǎng)核查人員參考，將現(xiàn)場(chǎng)修正的長(zhǎng)城點(diǎn)位在圖上進(jìn)行標(biāo)注，作為內(nèi)業(yè)修正的參考底圖，如圖3所示。

六、數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)與應(yīng)用

長(zhǎng)城文物監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域影像、文物統(tǒng)計(jì)資料等進(jìn)行信息錄入、上傳和存檔入庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)城監(jiān)測(cè)成果、違法信息數(shù)據(jù)成果的數(shù)字化管理和維護(hù)，用戶可以根據(jù)入庫(kù)元數(shù)據(jù)和目錄進(jìn)行文物查詢、瀏覽、資源下載及信息共享等，系統(tǒng)繼續(xù)支持對(duì)現(xiàn)有以及對(duì)未來(lái)數(shù)據(jù)擴(kuò)充承載。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)城文物的瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)分析以及直觀展示和建筑控制地帶范圍內(nèi)的地物現(xiàn)狀查詢顯示。圖4數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能組成圖七、思考與建議一是探索實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)城資源數(shù)據(jù)更新。對(duì)長(zhǎng)城文化遺產(chǎn)重要點(diǎn)段進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)與分析，在既有文物資源數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，形成新的數(shù)據(jù)庫(kù)資源。二是通過(guò)不斷完善長(zhǎng)城文物監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，為文物執(zhí)法部門提供科學(xué)可靠的依據(jù)，逐步探索形成一套技術(shù)方法體系推廣應(yīng)用，彌補(bǔ)保護(hù)隊(duì)伍人員不足等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。三是探索實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)。運(yùn)用高分衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)每年進(jìn)行影像采集，補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫(kù)信息，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)城文化遺產(chǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，提高保護(hù)預(yù)警及科學(xué)決策能力。

作者：暴耀東 單位：河北省文物與古建筑保護(hù)研究院