【考古科技】遥感，探寻地下文物的“天眼”

2015-11-06 考古中国

　　果园里，红桃、褐梨挂满枝头，远处现代高楼林立，可谁能想到，在公元前3500年至前2500年，果园下面是一座雄伟的王城，里面有宫殿、粮仓、祭台等，还居住着大量百姓;远处高楼附近是规模宏大的水利工程，水渠纵横，灌溉着无数良田。

　　这是浙江杭州余杭区良渚、瓶窑两镇交界处的良渚遗址发掘基地。如此巨大的城邦，经历了数千年的沧桑巨变，又经过近年来现代化大建设的更改，如何在短时间内精准发掘和确认的呢?浙江省文物考古研究所副所长刘斌研究员给出的答案是，遥感等多学科合作显成效。

　　找寻时间的影子

　　2006年9月，堪称“中国古代文化长廊”的京杭大运河被列入国务院公布的第六批全国文物保护单位名单，12月成为我国申请世界遗产预备名单中的一个项目。

　　大运河文化遗产的内容，包括运河河道、码头、船闸、堤坝、桥梁等水工设施，此外还有运河沿岸的崖谷、超官、官仓、会馆、驿站、庙宇等，以及依托运河发展起来的历史性城镇、街区、村镇，还有非物质遗产。

　　但要将运河申遗，并非易事。目前运河不少踪迹已经从地面上消失了，留下的是保存在地下的遗址。

　　2006年，国家科技支撑计划立项支持京杭大运河寻址，这是支撑计划首次支持将高技术手段应用于人文科学。项目组以空间遥感信息技术为主，结合文物考古、水利工程研究，对京杭大运河开展了现状调查。

　　“遥感”是上世纪60年代西方首先使用的新名词，一般是指用空间飞行器上装备的光学、电子、微波等传感器，对地球表层的自然现象、资源状况、环境变化及人文景观等因素进行探测。

　　遥感考古，简而言之就是通过传感器对地表及地表以下考古遗迹进行远距离的观察、探测。

　　考古学家是如何利用遥感手段探测分析研究地下考古遗迹的呢?中科院遥感所聂跃平研究员解释说，保存于地表或地表以下的古代遗迹随着岁月的流失逐渐荒废，有的成了农田，有的形成村镇，但由于这些遗迹全部为人工建成，与周围没有经过人工扰动的土壤环境存在着差异，从而形成了这一地区在土壤、水分、地表温度等一系列的特别征象。这种特征人在平地或高空用肉眼观察时感觉不明显，因为肉眼只能观测到可见光部分的电磁波反射能量，而遥感(包括地球物理勘探技术)则能覆盖从紫外线、可见光、红外线、热红外、微波等能量波范围全波段电磁波来探测地物。

　　聂跃平说，项目立项后，技术人员先进行不同分辨力卫星影像数据收集和图像处理，然后对运河本底和周边环境进行解译，用一年多的时间就提供了相关技术资料。“用人工测，十年做不完。”聂跃平说，工作中研究人员发现在济宁南旺分水岭有分水工程遗迹，于是借助历史记载，利用老航片，结合雷达、物探技术，于2009年探测出了该工程遗址。

　　安装一双“天眼”

　　2006年4—5月，受国家博物馆遥感与航空摄影考古中心和内蒙古文物考古研究所委托，科研人员花了28天，承担了内蒙古额济纳旗居延遗址群的航空遥感考古项目。这也是我国首次对居延遗址群进行大范围航空摄影考古调查。

　　内蒙古额济纳旗地处内蒙古西部，境内自然环境恶劣，沙漠戈壁为主要地貌。居延遗址群分散在约1万平方公里的地域内，道路不畅，科考人员很难进入实地做详实探查，航空遥感手段成为最有效的方法之一。

　　内蒙古文物考古研究所相关人员介绍说，此次调查主要对居延遗址群范围内的黑城遗址、绿城遗址、居延都尉府遗址、雅布赖城遗址、红庙遗址、温都格城遗址、大同城遗址、大方城遗址、红城子遗址、一塔遗址、双塔遗址、五塔遗址以及20多处烽燧遗址进行了航空摄影。

　　聂跃平说，利用遥感技术考古通过在空中实现对地面俯视，对一个地区地貌进行全方位观察，不会受到地理环境的限制，大大节省了考古调查的成本。遥感图片容易获得一个地区的全局信息，同时，遥感图像成像尺度变化范围大，有利于人们对所得图片进行研究。有人做过统计，在相同范围内，用遥感与航空摄影考古的方法，在效率上要比传统的踏查方法提高几十倍甚至上百倍。

　　在“文物三普”中，中国科学院、教育部、国家文物局遥感考古联合实验室与新疆和海南有关机构合作，对新疆地区进行遥感勘察，从卫星照片、航片上发现目标，用GPS确定坐标，然后对新发现的文物点进行地面抽样检查，发现了2000多处新遗址。同时他们对海南森林植被覆盖区的古遗址也进行了有效的遥感探测。

　　“最重要的是，遥感考古对古代遗迹的破坏相对于传统考古要小得多。利用遥感图像，可以在不破坏文物的前提下，了解遗址和古代墓葬的构造，尽可能地减少破坏。”聂跃平说。

　　建立全国性遥感信息库还原历史

　　遥感探测技术、地磁探测法、三维扫描，考古已告别了“拿着小铲子挖土”的时代，越来越多的现代高科技手段应用于考古。

　　聂跃平告诉记者，自己最近正在开展一项工作，在遥感资料的基础上，收集了遗迹分布区内可能收集到的航片、卫星照片资料，采用虚拟现实技术对京杭大运河沿线的重要古建筑进行了虚拟复原，并展示古时的漕运景象，充分再现了古人在开凿及发挥大运河作用的智慧和贡献。

　　“我国地域太广，即使是内蒙古区域，东部草原、西部沙漠、中部丘陵和山区，环境和遗址情况不一样，遥感的数据和参数使用都不一样。”聂跃平告诉记者，目前只是把已经勘察过的区域资料保留下来，进一步研究，积累参数，未来希望能建立一个全国的遥感考古信息库，这项技术的应用，将对我国今后应用这项成果进行大遗址保护规划、文保管理水平的提高、遗址环境变化的动态监控、公众享受文化遗产保护成果等都起到重要作用，“这需要很多年的数据积累。”

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