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Science子刊:中科院遥感所陈富龙研究组发表雷达遥感遗产监测与保护科研成果

摘要 : 2017年3月1日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了中国科学院遥感与数字地球研究所、联合国教科文组织自然与文化遗产空间技术中心(HIST)陈富龙研究员题为“Radar interferometry offers new insights into threats tothe Angkor site”(雷达遥感揭示威胁吴哥遗产地可持续发展新视角)的研究性论文。

2017年3月1日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了中国科学院遥感与数字地球研究所、联合国教科文组织自然与文化遗产空间技术中心(HIST)陈富龙研究员题为“Radar interferometry offers new insights into threats tothe Angkor site”(雷达遥感揭示威胁吴哥遗产地可持续发展新视角)的研究性论文。

数年来,工作在柬埔寨吴哥窟庙宇的科学家一直饱受“噩梦”的困扰:游览者被困在这个12世纪的高棉建筑里伤亡严重。这个由砂岩砖块建造的庙宇随时有崩塌的可能。

每年,约有300万人游览吴哥遗迹,其中包括吴哥窟和附近的巴方寺(如图)等。而且,随着城市地区不断掠夺这里的地下水,诸多问题使得科学家担心这些建筑随时可能出现塌方。直到现在,科学家也无法准确估计吴哥窟面临的风险。

庙宇附近生长着茂密的植被,这让研究人员无法测量能预示灾难的土壤和水分的细微变化。为了解决这些问题,一个研究组决定使用两个卫星拍摄的雷达照片。科学家借助这些照片能透过植被观察森林下的土地情况。

通过比较照片,研究人员能观察到吴哥地下及遗迹建筑的变化情况,目标能缩小到约1毫米。在分析了数十张照片后,结论让人欣慰:2011年至2013年间,这些遗迹的变化幅度小于3毫米。这表明人们大量抽取地下水并未对其稳定性产生巨大影响。

不过,由于地下水位在干湿季节会出现自然波动,因此风险依然存在。此外,因为气候变化导致旱季延长,吴哥地区地下水位大幅降低,遗迹所受影响可能会比当地居民抽水产生的影响更严重。

研究提出了文化遗产病害形变监测与健康诊断的星载雷达干涉双尺度模型,是全球首例利用对地观测“天眼”对吴哥窟世界文化遗产整体环境监测与评估的案例。研究通过地表沉降以及重点寺庙群结构的毫米级异常形变反演与时序分析,结合水文、地质与城镇化专题数据,推翻了古寺庙倒塌原先主流论断(地下水退化),发现了地下水季节性变化、材质热胀冷缩与古建风化的耦合机制及其互为促进作用,构建了遗产地寺庙群病害演化动力模型,为揭开遗产地寺庙群退化之谜提供了全新视野,进而支撑该遗产名录的可持续化发展与智能保护。

吴哥寺庙群病害演化动力模型

原文链接:

Radar interferometry offers new insights into threats to the Angkor site

原文摘要:

The conservation of World Heritage is critical to the cultural and social sustainability of regions and nations. Risk monitoring and preventive diagnosis of threats to heritage sites in any given ecosystem are a complex and challenging task. Taking advantage of the performance of Earth Observation technologies, we measured the impacts of hitherto imperceptible and poorly understood factors of groundwater and temperature variations on the monuments in the Angkor World Heritage site (400 km2). We developed a two-scale synthetic aperture radar interferometry (InSAR) approach. We describe spatial-temporal displacements (at millimeter-level accuracy), as measured by high-resolution TerraSAR/TanDEM-X satellite images, to provide a new solution to resolve the current controversy surrounding the potential structural collapse of monuments in Angkor. Multidisciplinary analysis in conjunction with a deterioration kinetics model offers new insights into the causes that trigger the potential decline of Angkor monuments. Our results show that pumping groundwater for residential and touristic establishments did not threaten the sustainability of monuments during 2011 to 2013; however, seasonal variations of the groundwater table and the thermodynamics of stone materials are factors that could trigger and/or aggravate the deterioration of monuments. These factors amplify known impacts of chemical weathering and biological alteration of temple materials. The InSAR solution reported in this study could have implications for monitoring and sustainable conservation of monuments in World Heritage sites elsewher.

来源: Science Advances 浏览次数:0

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