高光譜遙感在樂山文物保護中的應用

引 言

高光譜遙感，是高光譜分辨率遙感測量的簡稱，它是從感興趣的物體中獲取許多比較窄、光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)，并獲取相應數(shù)據(jù)的技術(shù)。其工作范圍是在電磁波譜的可見光、近紅外、中紅外和熱紅外波段范圍內(nèi)。高光譜遙感可以探測到可見光等不可探測或者很難探測到的物質(zhì)。因而，高光譜遙感測量的出現(xiàn)是遙感領(lǐng)域的一次突破性革命。高光譜遙感具有信息量大、光譜分析率高和圖譜合一等優(yōu)點，它可以實現(xiàn)同步獲取目標信息、光譜信息以及輻射信息等優(yōu)勢，更為重要的是，高光譜遙感不需要人為信號源。

高光譜遙感自誕生起就受到各個國家的重視和追捧，截至目前為止，高光譜遙感已經(jīng)在地質(zhì)勘探與地球資源調(diào)查、城市遙感與規(guī)劃管理、環(huán)境與災害監(jiān)測、精細農(nóng)業(yè)、深空探測以及軍事目標識別等多個方面有了實質(zhì)性的應用，但是，它的前景依舊不可估量。高光譜遙感基本上屬于無損、非接觸式的檢測，而文物古跡大多年代久遠，有不可復原性，很難承受接觸式測量帶來的損傷和破壞，在這一點上，高光譜遙感和文物古跡保護不謀而合，將高光譜遙感和文物古跡保護有機的結(jié)合起來，是現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的趨勢，也是考古界的需求和呼聲。本文主要探討高光譜遙感在樂山文物古跡保護方面的應用，結(jié)合樂山市的具體信息，做出合理的分析和規(guī)劃。

1 高光譜遙感在樂山大佛保護上的應用

很多的文物古跡都歷經(jīng)千百年時間，其表面或者內(nèi)部都多少有一些損傷、風化或者腐蝕。這些文物又往往具有很高的歷史價值，不能夠隨意進行接觸式檢測和調(diào)研，這對文物受損程度的評判帶來了巨大的問題。樂山大佛已經(jīng)有了上千年的歷史，大佛表面受到的磨損情況十分嚴重。根據(jù)相關(guān)專家的推算，現(xiàn)在我們看到的大佛，已經(jīng)比最初的大佛“清瘦”了許多，也就是說，樂山大佛表面受到的風化和腐蝕情況十分嚴重。而大佛表面受損的情況，如果采用接觸式的方法，一方面難度極大，效果不會很理想;另一方面，會對大佛表面產(chǎn)生傷害，進一步加強其表面的風蝕等。高光譜遙感則可以很好的解決這個問題，高光譜遙感是一種非接觸式檢測方法，既降低了檢測成本，又保護了文物古跡，是一種較為可靠的方法。我們知道，不同的物質(zhì)對于高光譜遙感圖像的不同波段有著不同的反應，這是基于高光譜遙感的特性。

通過這些特性我們可以獲得文物的一些內(nèi)部信息，這些信息是很難通過文物表面檢測而獲得的。實際應用中，只要找到對大佛中的隱含信息較為敏感的波段，使用這些波段對其進行深入的研究，就可以獲取一些普通方式無法獲取的特征，從而可以恢復出一些已經(jīng)消失的信息。此種技術(shù)已經(jīng)在實際中有過采用的先例，例如，英國《星期日泰晤士報》于2006年5月28日首次向公眾披露，塞拉奇尼借助多光譜成像技術(shù)成功地發(fā)現(xiàn)了達·芬奇的《三博士來朝》這幅世界名畫背后的血腥的場面。

因此，如果我們把高光譜遙感應用在樂山大佛的保護上，將會卓有成效。一方面，我們可以通過高光譜遙感的信息，了解大佛本身的受損情況，并針對這些問題做出更好的保護措施，避免大佛受到進一步的傷害;另一方面，我們可以從大佛身上獲得更多信息，預測大佛表面一些可能發(fā)生的問題，例如何處已經(jīng)出現(xiàn)裂隙，何處已經(jīng)出現(xiàn)凹陷，通過這些方面，我們可以防患于未然，在真正發(fā)生不可挽回損失之前就發(fā)現(xiàn)這些問題。

2高光譜遙感在文物斷代上的應用

高光譜遙感在文物的斷代方面也有很好的作用。根據(jù)遙感學知識，即便是同一類型的文物，由于其年代不同，其原材料、加工工藝等方面都是大相徑庭的，這些因素反應到成份上就造成了其光譜特征的不同。如果我們采用高光譜遙感對文物進行處理，就可以很容易的發(fā)現(xiàn)文物所含的成分特征，進而可以推斷出文物大致的年限。但是，使用高光譜遙感對文物進行斷代，需要通過測試大量相應的同類型材料樣品，進而獲得大量的數(shù)據(jù)，并通過這些數(shù)據(jù)建立一個豐富的光譜指紋數(shù)據(jù)庫。通過這個數(shù)據(jù)庫，我們就有了對比的準則，從而可以準確確定文物的年代。因此，如何建立一個數(shù)據(jù)量足夠大的數(shù)據(jù)庫，如何使得數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)盡可能的涵蓋各個方面，如何維護這個數(shù)據(jù)庫，這些都是高光譜遙感在文物斷代方面的一個現(xiàn)實問題。樂山作為世界聞名的文化遺產(chǎn)豐富地區(qū)，擁有著大量的文物儲備。但是，專家們對這些文物中的相當一部分的年代仍然存在著爭議。對這些年限尚不明確的文物進行斷代時就可以考慮使用高光譜遙感，相較于傳統(tǒng)的斷代方式，高光譜遙感方法可以更好的保護文物，避免斷代時給文物帶來的二次傷害，并且，在測量精度方面也有一定的保障。更多的去采用高光譜遙感斷代方法，加快建設(shè)更完善的光譜指紋數(shù)據(jù)庫，從長遠角度來看，是非常有現(xiàn)實意義的。

3 高光譜遙感數(shù)字博物館

在現(xiàn)代社會中，數(shù)字化已經(jīng)成為了我們生活的大勢所趨，在文物古跡方面也是如此。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了很多的數(shù)字博物館，例如北京故宮博物院已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)字紫禁城。但是，我們現(xiàn)在常見的數(shù)字博物館，往往所涉及的都是可見光波段的圖像，雖然已經(jīng)具有很好的效果和實用價值，但是相比較于高光譜遙感，我們還有很多可以進一步研究的地方。與可見光相比較，高光譜遙感擁有更豐富、更立體的光譜信息，把高光譜遙感嘗試應用到數(shù)字博物館中，將會是一個很好的選擇。普通的基于可見光的數(shù)字立體圖像僅僅是對文物的空間信息進行了記錄和再現(xiàn)，缺乏對文物的進一步信息的全方位立體的保存和重現(xiàn)，這使得我們在對文物做深入研究時有很大的局限性。高光譜遙感相比較于可見光，可以獲得更多的信息，除了三維信息、顏色信息之外，還有光譜信息。光譜信息是一個很廣泛的事物，通過光譜信息，我們可以了解許多隱含的信息，例如文物的材質(zhì)組成、歷史變化、三維結(jié)構(gòu)和外觀形態(tài)等。

高光譜遙感可以通過這些信息了解文物古跡的受損情況、年代推算，還可以對文物進行完好度評估，以及推算出受損文物的原貌等等。例如，埃及考古學家通過高光譜遙感技術(shù)，對已經(jīng)淹沒海底的古亞歷山大港進行了數(shù)字重現(xiàn)，獲得了極好的效果，古亞歷山大港已經(jīng)淹沒海底，接觸式的測量和評估是不現(xiàn)實的，高光譜遙感則為科學家們提供了很好的評估手段，對沉睡海底千年的古城重新展現(xiàn)在人們眼前。結(jié)合于樂山市，通過高光譜遙感建立數(shù)字博物館也是很必要的選擇。如果建立樂山大佛或者峨眉山景區(qū)的高光譜遙感數(shù)字博物館，一方面，我們可以利用高光譜遙感獲得的文物古跡的光譜信息，對文物進行分析，更好地去保護這些樂山地區(qū)的文物古跡;另一方面，我們可以將獲得的光譜信息和文物的普通信息一同展示出來，以數(shù)字博物館的形式向人們展示，更大的信息量，更科學的分析和更合理的保護建議，在觀眾之中一定有更強烈的反響。例如，我們可以將樂山大佛等文物古跡的基于高光譜遙感數(shù)字博物館放在互聯(lián)網(wǎng)上，讓更多的人去了解樂山地區(qū)寶貴的歷史資源。無論從文物的保護層面還是所帶來的宣傳效應，這都是很好的選擇。

4結(jié) 語

樂山作為一個擁有豐富歷史資源的地區(qū)，在現(xiàn)有的保護措施的基礎(chǔ)上，應該著眼于以高光譜遙感為例的新科技上，如何利用新科技、新手段去更好地保護文物古跡和推廣文物古跡是現(xiàn)階段我們需要思考的問題。高光譜遙感作為新興技術(shù)，在文物保護方面已經(jīng)初露鋒芒，在文物探測、文物斷代。文物受損分析、數(shù)字博物館建設(shè)方面都有很好的應用先例。我們應該緊緊跟隨科技前沿，把前沿技術(shù)帶入到實際的應用中，讓樂山地區(qū)的文物古跡可以更長久的獲得保護。

審核編輯：湯梓紅