西安建筑科技大学团队为石窟寺等遗产撑起“科技伞”

中国教育报-中国教育新闻网讯（通讯员 肖雯雯 记者 冯丽）记者日前从西安建筑科技大学获悉，该校建筑学院科研团队在遗产科技保护领域取得重要突破，提出一套面向大型石质遗产表面的高分辨率、多维度太阳辐射评估框架。该成果发表于《自然》（Nature）首个工程领域子刊《通讯·工程》。

太阳辐射是导致石窟寺、摩崖造像等露天石质文化遗产劣化的重要隐蔽因素，会诱发遗址表里温差，形成热应力积累，进而导致裂隙扩展、表层剥落和材料风化，与风雨侵蚀等突发性环境作用相比，这类损伤更具长期性和渐进性，难以实现大尺度、高精度的定量评估。

研究显示，大型石质遗产表面的太阳辐射分布具有显著空间异质性。在冬至与夏至等典型时段，不同朝向区域正午附近的辐射强度差异最高可达约3倍。热应力分析进一步发现，遗产表面的凸出部位、边缘过渡带等区域风险集中。在典型高风险时段，这些位置的热应力可达400—500千帕，而相邻阴影区域仅为50—100千帕，局部应力梯度差异超过5倍。

针对既有研究“局部分析精细但难以覆盖整体、整体评估粗略又难以反映细节”的技术瓶颈，研究团队构建了“气象监测—天空模型—三维重建—辐射计算—现场验证”一体化技术框架。团队在遗产现场布设气象监测设备获取关键微环境参数，结合无人机倾斜摄影与三维重建技术建立高精度几何模型，并通过红外热成像验证。模型验证的R²值达0.8276—0.9848，平均为0.9216，显示出较高可靠性。

该框架能够系统揭示遗产表面在年、月、小时等多时间尺度下的太阳辐射分布特征，并识别热应力高风险区域。“这一成果实现了从传统‘小尺度单一工况简化计算’到‘大尺度—高精度—多维度耦合计算’的突破，为石窟寺、摩崖造像等石质文化遗产的预防性保护与精准干预提供了新的科学工具。”团队负责人闫增峰教授表示。

该评估技术框架还可为遗产保护材料优化设计、预防性保护策略制定等提供定量依据，并有望拓展到更复杂的遗产环境及城市场景中。未来结合长期气候数据与深度学习技术，该方法还可用于评估气候变化对遗产表面的长期影响，推动文化遗产保护迈向数据驱动和机理驱动的新阶段。

作者：肖雯雯 冯丽