中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 肖雯雯 記者 馮麗）記者日前從西安建筑科技大學(xué)獲悉，該校建筑學(xué)院科研團(tuán)隊在遺產(chǎn)科技保護(hù)領(lǐng)域取得重要突破，提出一套面向大型石質(zhì)遺產(chǎn)表面的高分辨率、多維度太陽輻射評估框架。該成果發(fā)表于《自然》（Nature）首個工程領(lǐng)域子刊《通訊·工程》。

太陽輻射是導(dǎo)致石窟寺、摩崖造像等露天石質(zhì)文化遺產(chǎn)劣化的重要隱蔽因素，會誘發(fā)遺址表里溫差，形成熱應(yīng)力積累，進(jìn)而導(dǎo)致裂隙擴(kuò)展、表層剝落和材料風(fēng)化，與風(fēng)雨侵蝕等突發(fā)性環(huán)境作用相比，這類損傷更具長期性和漸進(jìn)性，難以實現(xiàn)大尺度、高精度的定量評估。

研究顯示，大型石質(zhì)遺產(chǎn)表面的太陽輻射分布具有顯著空間異質(zhì)性。在冬至與夏至等典型時段，不同朝向區(qū)域正午附近的輻射強(qiáng)度差異最高可達(dá)約3倍。熱應(yīng)力分析進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，遺產(chǎn)表面的凸出部位、邊緣過渡帶等區(qū)域風(fēng)險集中。在典型高風(fēng)險時段，這些位置的熱應(yīng)力可達(dá)400—500千帕，而相鄰陰影區(qū)域僅為50—100千帕，局部應(yīng)力梯度差異超過5倍。

針對既有研究“局部分析精細(xì)但難以覆蓋整體、整體評估粗略又難以反映細(xì)節(jié)”的技術(shù)瓶頸，研究團(tuán)隊構(gòu)建了“氣象監(jiān)測—天空模型—三維重建—輻射計算—現(xiàn)場驗證”一體化技術(shù)框架。團(tuán)隊在遺產(chǎn)現(xiàn)場布設(shè)氣象監(jiān)測設(shè)備獲取關(guān)鍵微環(huán)境參數(shù)，結(jié)合無人機(jī)傾斜攝影與三維重建技術(shù)建立高精度幾何模型，并通過紅外熱成像驗證。模型驗證的R2值達(dá)0.8276—0.9848，平均為0.9216，顯示出較高可靠性。

該框架能夠系統(tǒng)揭示遺產(chǎn)表面在年、月、小時等多時間尺度下的太陽輻射分布特征，并識別熱應(yīng)力高風(fēng)險區(qū)域。“這一成果實現(xiàn)了從傳統(tǒng)‘小尺度單一工況簡化計算’到‘大尺度—高精度—多維度耦合計算’的突破，為石窟寺、摩崖造像等石質(zhì)文化遺產(chǎn)的預(yù)防性保護(hù)與精準(zhǔn)干預(yù)提供了新的科學(xué)工具。”團(tuán)隊負(fù)責(zé)人閆增峰教授表示。

該評估技術(shù)框架還可為遺產(chǎn)保護(hù)材料優(yōu)化設(shè)計、預(yù)防性保護(hù)策略制定等提供定量依據(jù)，并有望拓展到更復(fù)雜的遺產(chǎn)環(huán)境及城市場景中。未來結(jié)合長期氣候數(shù)據(jù)與深度學(xué)習(xí)技術(shù)，該方法還可用于評估氣候變化對遺產(chǎn)表面的長期影響，推動文化遺產(chǎn)保護(hù)邁向數(shù)據(jù)驅(qū)動和機(jī)理驅(qū)動的新階段。