空间遥感+人工智能 中国团队创新成果助力全球文化遗产保护

  中新网黄山6月1日电 (记者 孙自法 张强)第五届联合国教科文组织名录遗产与可持续发展黄山对话会5月31日至6月1日在安徽黄山举行,会上发布的《全球文化遗产遥感动态监测图集(2020-2025)》,以系统呈现全球重点文化遗产地的环境变化、演变趋势与扰动风险,为国际社会和相关方提供决策支持而颇受关注。

  该图集由联合国教科文组织(UNESCO)在全球设立的唯一一个基于空间技术的世界遗产研究中心——依托中国科学院空天信息创新研究院(空天院)建于北京的UNESCO国际自然与文化遗产空间技术中心(HIST)团队编制,这项基于空间遥感+人工智能技术的创新研究成果,将为助力全球文化遗产保护贡献中国智慧。

第五届黄山对话会上,陈富龙研究员发布并介绍《全球文化遗产遥感动态监测图集(2020-2025)》。中新网记者 孙自法 摄

  中国科学院空天院研究员、HIST副主任陈富龙接受记者采访介绍说,HIST团队利用高分辨率遥感智能信息提取方法,从全球、洲际、国家、遗产地4个尺度,系统监测全球重点文化遗产地赋存环境、变化趋势与扰动威胁,这是中国在文化遗产空间技术领域的一项突出成果,也是贡献全球文化遗产保护的标志性科学产品。

  《全球文化遗产遥感动态监测图集2020-2025》研究编制过程中,HIST团队首先构建全球首个世界文化遗产-变化监测(WCH-CD)采样数据集,它是使用深度学习方法自动检测世界文化遗产环境变化的基础。该数据集的构建采用双分支机器学习策略:其一是使用深度学习模型进行监督学习,以精确挖掘候选目标;其二则利用零样本伪视频跟踪方法,以从更大范围提取候选样本信息。这两个策略不仅使样本更加精准,还增强了数据集的多样性和泛化能力。

  统计信息显示,WCH-CD数据集覆盖范围广泛,包含了1000多个世界文化遗产及其组成部分,以及超过5万个标注的变化实例。在地区方面,样本具有地域多样性,涵盖亚太地区、欧洲和北美、阿拉伯国家、拉丁美洲和加勒比地区以及非洲。

  在此基础上,HIST团队提出一个基于提示引导的双时态变化监测深度学习网络,其优势在于能够利用少量标记样本作为指导,实现数据集支持遥感图斑精细监测,能够更好地适应不同地区、不同规模以及不同类型的变化图斑监测。

  陈富龙指出,根据《全球文化遗产遥感动态监测图集(2020-2025)》,总体而言,全球大多数遗产地的变化率相对较低,但也有若干遗产地的变化率较高。例如,在总计689处监测遗产中,有32处遗产地的遗产区和52处遗产地的缓冲区变化率超过1%。HIST团队观察到监测的变化图斑具备区域多样性,这有助于确定哪些地区、国家乃至遗产地应得到更多的保护关注。

  他提醒说,变化率代表的是相对变化强度,而非扰动的绝对规模。对于一些小型遗产保护区而言,即使是微小的地表变化也可能导致相当高的变化率。同时,无论是边界侵占、植被丧失等负面影响,还是环境整治和旅游设施提升等正面变化,都需要结合遗产管理等实际背景来解释。

第五届黄山对话会上,陈富龙研究员(左)接受北京工商大学郑姚闽副教授赠书并合影。中新网记者 孙自法 摄

  陈富龙表示,最新发布的《全球文化遗产遥感动态监测图集(2020-2025)》跨越5年时间,根据用户需求,HIST团队目前已经可以实现年度甚至季度的遥感动态监测更新服务。

  展望未来,随着中国航天特别是商业航天的快速发展,HIST团队后续将更多利用国产卫星遥感数据进行分析研究,并开发一个更具普适性的深度学习模型,即通过集成大语言模型,以增强遥感动态监测能力,更好地助力全球文化遗产保护。(完)

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