1.不可移动文物和本体保护

针对不同的领域，文物有不同的分类。在使用遥感技术进行文物保护的过程中，我们常常将文物分成不可移动文物和可移动文物。

不可移动文物，就是不能移动的文物。（好像说了句废话）哪些文物不能移动呢？古建筑、考古遗址、古墓等历史遗迹。比如，故宫博物院本身就是一个不可移动文物，而博物院内馆藏的那些字画、家具、石鼓都是可移动文物。

随着测绘技术的不断发展，现在对于文物的保护也分为了两种，本体保护和三维重建。本体保护很好理解，就是对文物的本体进行保护。（好像又说了句废话）三维重建则是考虑到文物可能会随风沙老去，随灾害逝去，为了让这些古文物最后不只是活在人们的心中，所以采用一系列技术将文物精细化建模，数字化复刻。这个我们在之后的文章里再详细说。

为了方便叙述，在下面的文字中，文物默认为不可移动文物，文物保护默认为本体保护！

2.遥感在文物保护中的优势

幅员辽阔的中国拥有着悠久绵长，丰富灿烂的辉煌历史。因此，凝固着历史的文物五花八门，数不胜数，位置分布广泛且部分位置非常偏僻。随之而来的人力资源不足，安全风险突出等问题造成了现如今文物保护的严峻形势。

如今，遥感数据的空间分辨率和时间分辨率越来越高；一幅遥感影像的范围极大，能轻松包含繁多的文物及其周边环境；卫星遥感能实现全天候的监测；雷达(星载)发出的电磁波穿透性强，极大减弱了天气因素对成像的影响，且能监测文物承载环境毫米级的地表微形变。所以，如果能利用遥感技术对全国文物的监测，众多文物违法行为可以尽收眼底，地表沉降等地质灾害也可以及时查知、提前预防、全过程监测。文物保护人再也不用深入险境去监测文物，轻轻松松就能对文物及周边环境进行精细化管理与动态监测，节约了大量的人力、物力。

（图为南京市的遥感影像，仅仅一幅影像就包含了南京，马鞍山全境及周边城市的部分市域） 

传统的文物保护方式都需要接触文物，对文物的损伤不可避免，一些不当的操作甚至会对文物造成难以挽回的破坏。而运用遥感的方式则无需接触文物，因此不会对文物造成二次伤害，防止了在文物保护中对文物造成了伤害这样荒唐的行为。

3.遥感在文物保护中的应用

3.1不可移动文物普查登记

知是行之始。要想做好文物保护，需要事先全面了解文物的具体情况。因此，对文物的普查登记工作是必不可少的。

文物普查登记不是简单的登记名称就可以草草了事，精确定位和空间矢量数据都是必不可少的。可是中国的不可移动文物又数量繁多，仅仅是1.64×105 km2的北京市就遗存了3000多处文物。所以，利用遥感技术是可行且必须的。

那么遥感如何助力文物登记呢？

首先，通过目视解译和计算机解译，对高分辨率的遥感影像进行光谱特征和空间特征进行信息提取和分析，从而确定不可移动文物的空间位置并建设控制地带边界(将文物周边区域也划入保护区范围)。

定好了空间位置是不够的，我们还需要将遥感数据矢量化(遥感影像数据通常以栅格格式存储，难以直接用于GIS分析、编辑和管理)，再结合不可移动文物清单和GIS系统，通过文物编号将图形数据与文物本身属性信息(如名称、年代、地理坐标、类别等)相关联，使文物登记工作能高效进行并获取更多有效的信息。

3.2不可移动文物精细化管理

不可移动文物许多分布于山野畎亩之间，执法巡查等日常性监督管理工作只能针对文物保护单位来开展，无法覆盖到全部的不可移动文物。对于文物修缮的进展，在建设控制地带内违法修建等情况难以监管，有关违法案件隐瞒不报的情况也时有发生

而遥感影像则宛如一个太空执法者，让违法行为无处遁形。

一方面，通过对高分辨率卫星遥感影像的解译，能快速知晓文物保护区内的施工、违建、破坏等情况。另一方面，通过对比多期遥感影像，可以对建设控制地带进行动态监测。看清工程施工的全过程，对违法行为进行全记录。从而实现精细化管理。

3.3不可移动文物减灾防灾

现如今，随着全国人民素质的提高，以及国家对于文物保护的重视，人为破坏不可移动文物的形势有所改善。可是自然灾害仍然是悬在文物头上的达摩克里斯之剑，无论多么宏大精美的人类创造，在自然灾害面前仍然只是一根纤弱的苇草。自然之风轻轻一吹，这些保存着人类文明的火种就熄灭了。

那么，如何用遥感技术尽力守护好这些文明的符号呢？

3.3.1基于合成孔径雷达(SAR)的不可移动文物洪水淹没监测

暴雨及台风导致的气象水文灾害是影响不可移动文物安全的主要自然灾害类型之一。据统计，2018年我国遭受自然灾害的文化遗产地中，受气象水文灾害影响的遗产地高达81.25%。

当水文灾害发生时，对洪泛区的监测是重中之重，所以能获取大范围影像的遥感技术是监测洪涝的不二选择。合成孔径雷达是主动式遥感，发射穿透性极强的微波(不受云雨影响)，所以合成孔径雷达能实现对洪泛区的全天候高精度监测。SAR对地面发出一系列脉冲，并接受地物的回波信号，通过成像算法(如：RD成像算法)，即可得到二维SAR影像。图像中的明暗区域（即灰度值的大小）反映了接收机所接收到的地物反射雷达波的强弱。地物在SAR图像中所表现的不同特性（如电磁特性），通常通过其在图像中所显现的图案、大小、色调、阴影、位置等要素特征来体现。由于电磁波在水面上主要产生镜面反射，因此后向散射的回波较弱，传感器接收到的反射雷达波较少，因此在SAR影像中水体通常为比周边区域灰度值低的暗区。如下图所示：

 因此，SAR图像中的水域相对于周边地物具有较为显著的区分度。根据水体在SAR图像中的这一特性，采用基于双峰目标块搜索方法对预处理后的SAR图像中的水体进行提取，并结合不可移动文物点位信息叠加分析，即可监测不同时相的遗址水淹情况并进行风险预警。唐韵玮，段伟等就曾利用Sentinel-1影像对鄱阳湖汛期的江西省昌邑北垱遗址进行研究。

3.3.2基于合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的不可移动文物及其周边地表形变监测

合成孔径雷达可以获取到地表的微小形变，而在多种InSAR影像中，Ferretti等提出的永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术从干涉图中挑选高相干散射体时序相位分析，解决传统InSAR处理中的去相干问题，有效提高了InSAR形变测量精度，在地面沉降、基础设施监测方面取得了丰富成果。

以国内学者对于云冈石窟及周边区域的沉降监测为例。研究人员选择了2018年8月到2020年9月，共24景距离向分辨率0.9米，方位向1.8米的COSMO-SkyMed降轨SAR影像数据。首先选择2019年8月4日的影像为主参考影像，将其它影像相对主参考影像进行干涉处理，得到23个干涉对,与时空基线。再利用幅度离差法获取超过1100万个PS点(高相干性的点)，提取出这些点的干涉相位。最后，使用SRTM高程模拟生成地形相位和平地相位，从干涉相位中减去这些相位，得到最终的差分干涉图。

3.4不可移动文物保护区内环境演变监测

随着环境问题日益严峻，文物保护区内空气污染、土壤侵蚀等问题频频发生。相对于自然灾害的不可控和难预知，环境改变带来的破坏是逐渐侵蚀的，如果不对文物周边环境的微小变化加以分析，防微杜渐，久而久之，会对文物造成不可逆的损伤。

3.4.1大气污染监测

不可移动文物大多直接暴露在露天的自然环境中，易受大气污染的影响而损坏。利用不同电磁波波段对文物保护区进行遥感，可以监测多种有害气体、颗粒物及其浓度，确定大气污染的范围和程度。通过长期监测积累不可移动文物保护区内的大量大气环境资料，为不可移动文物的保护、修复和维护方案提供有力支持。

可见光、反射红外遥感技术，可以根据不同同物体反射率的差异，获取目标物信息，主要用于监测环境中的污染物。微波遥感技术，能够根据微波在传播过程中的不稳定性开展监测，结合信号和目标物体间的对应关系，推导目标物体的物理特性以及运动特性，据此完成监测。综合运用光学遥感和微波遥感，可以监测大气环境中的二氧化硫等腐蚀性气体。

3.4.2 植被生态监测

不可移动文物保护区内的植被生态环境退化会对该区域内的不可移动文物构成潜在威胁。2021年，当专家利用顺济桥遗址附近的历史遥感影像数据进行土地利用于植被覆盖情况的分析时，发现遗址周边地区土壤侵蚀不断加剧和植被覆盖度不断降低，导致位于晋江下游的顺济桥对于台风、洪涝等自然灾害的抵御能力降低，最后在2006年轰然倒塌。因此，多源卫星遥感技术可以在文物保护区的植被生态监测方面做出巨大作用。一方面，高分辨率光学遥感影像结合机器学习等方法可以对土地利用类型进行分类，利用假彩色合成可以直观显现植被覆盖情况(植被覆盖区域呈现红色)，NDVI等指数也可以定量判断植被覆盖率。另一方面，利用多源遥感卫星定量反演等技术，对不可移动文物保护区内的植被指数、裸土指数、干度指数等进行反演，进而分析区域内生态环境质量变化情况，可以为该区域不可移动文物的保护政策和计划的制定提供技术支撑。

 4.结语

抗日战争期间，几万件故宫博物馆的文物分三路南下，耗费大量人力物力转移到相对安全的地区被严加守护，在11年的抗战历程后，这些文物几乎无一遗失，损坏。或许你会疑惑，在那个炮火纷飞的年代，花费这么多的资源去保护那些厚重的石鼓，那些看不懂的字画，值得吗？

值得。因为我们不愿意成为一个失落的文明。中华民族的团结，不仅仅是靠血统的标识，更是千百年来的文化印记把我们紧密相连。试想我们的文物全部灰飞烟灭，港澳的同胞能在外国上百年的统治下，依旧期盼回归吗？海外的侨胞能在异国他乡，仍旧怀有一颗中国心吗？台湾的同胞能在民进党的洗脑下始终将这一湾浅浅的海峡视作难以磨灭的乡愁吗？

所以，在今天，我写下这样一篇文章。从遥感在不可移动文物保护的优势谈起，向大家展示遥感在文物保护中的具体应用场景，举出鄱阳湖洪涝，云冈石窟沉降监测等研究案例从而更好阐述SAR，InSAR等技术在实际场景中的运用。希望能让大家对文物保护中的遥感技术有全面，系统的认知，也希望能有遥感人投身于文物保护，呵护好我们文明的星火。

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• 关于时序InSAR的一些总结 - zt1的文章 - 知乎  https://zhuanlan.zhihu.com/p/353858915