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

太陽輻射是導致石窟寺、摩崖造像等露天石質文化遺產劣化的重要隱蔽因素，會誘發遺址表里溫差，形成熱應力積累，進而導致裂隙擴展、表層剝落和材料風化，與風雨侵蝕等突發性環境作用相比，這類損傷更具長期性和漸進性，難以實現大尺度、高精度的定量評估。

研究顯示，大型石質遺產表面的太陽輻射分布具有顯著空間異質性。在冬至與夏至等典型時段，不同朝向區域正午附近的輻射強度差異最高可達約3倍。熱應力分析進一步發現，遺產表面的凸出部位、邊緣過渡帶等區域風險集中。在典型高風險時段，這些位置的熱應力可達400—500千帕，而相鄰陰影區域僅為50—100千帕，局部應力梯度差異超過5倍。

針對既有研究“局部分析精細但難以覆蓋整體、整體評估粗略又難以反映細節”的技術瓶頸，研究團隊構建了“氣象監測—天空模型—三維重建—輻射計算—現場驗證”一體化技術框架。團隊在遺產現場布設氣象監測設備獲取關鍵微環境參數，結合無人機傾斜攝影與三維重建技術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0.8276—0.9848，平均為0.9216，顯示出較高可靠性。

該框架能夠系統揭示遺產表面在年、月、小時等多時間尺度下的太陽輻射分布特征，并識別熱應力高風險區域。“這一成果實現了從傳統‘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、摩崖造像等石質文化遺產的預防性保護與精準干預提供了新的科學工具。”團隊負責人閆增峰教授表示。

該評估技術框架還可為遺產保護材料優化設計、預防性保護策略制定等提供定量依據，并有望拓展到更復雜的遺產環境及城市場景中。未來結合長期氣候數據與深度學習技術，該方法還可用于評估氣候變化對遺產表面的長期影響，推動文化遺產保護邁向數據驅動和機理驅動的新階段。