什么是遙感考古？

盂祥偉

遙感考古技術(shù)是始于20世紀(jì)初的一種航空考古技術(shù)，伴隨著航天技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)考古學(xué)的發(fā)展獲得了一個(gè)全新的平臺(tái)。在第二次世界大戰(zhàn)期間，就已經(jīng)有不少歐美考古學(xué)家通過(guò)在飛機(jī)或者熱氣球上進(jìn)行航空拍攝，獲取圖片，然后通過(guò)對(duì)圖片的分析來(lái)判定遺址的性質(zhì)。二次世界大戰(zhàn)以后，科技的不斷進(jìn)步使航空拍攝有了許多新的手段，同時(shí)高速發(fā)展的光學(xué)技術(shù)和電子技術(shù)為遙感考古的進(jìn)一步發(fā)展提供了可能。近年來(lái)，遙感考古更是不斷被考古學(xué)家運(yùn)用到考古調(diào)查當(dāng)中，并且引起了全社會(huì)的廣泛關(guān)注。例如美國(guó)的考古學(xué)家們利用衛(wèi)星遙感影像發(fā)現(xiàn)了早已沉沒(méi)海底數(shù)千年的古埃及名城亞歷山大：歐洲的考古學(xué)家根據(jù)早期照片發(fā)現(xiàn)了多處古羅馬的建筑遺址和著名的“羅馬大道”：歐美等國(guó)考古學(xué)家聯(lián)手通過(guò)衛(wèi)星遙感資料發(fā)現(xiàn)了深藏于南美密林深處10世紀(jì)瑪雅人的宮殿等等。這些重要的考古發(fā)現(xiàn)更加激發(fā)了人們對(duì)于遙感考古的熱情。

遙感考古的歷史

1906年英國(guó)軍官H.P.沙普在軍用熱氣球上拍攝到的史前巨石陣遺址為遙感考古的發(fā)端標(biāo)志。第一次世界大戰(zhàn)期間，考古學(xué)家在航空照片上發(fā)現(xiàn)了城市中的古代建筑遺址及原野上的古代建筑遺址。英國(guó)考古學(xué)家通過(guò)不斷的資料積累，在20世紀(jì)20年代提出了航空考古勘察和航片分析的三種標(biāo)志：陰影標(biāo)志，土壤標(biāo)志和植被標(biāo)志。自此以后，隨著航空攝影技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了立體像對(duì)技術(shù)，從而使人們可以獲取更大范圍和更多的古代遺址照片。第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭(zhēng)大大刺激了航空技術(shù)的發(fā)展，從而也為遙感考古的進(jìn)一步發(fā)展準(zhǔn)備了條件。1957年第一顆人造地球衛(wèi)星的發(fā)射使人們進(jìn)入了從太空看地球的新時(shí)代。20世紀(jì)70年代以來(lái)，人們通過(guò)發(fā)射到外層空間的數(shù)以百計(jì)的衛(wèi)星，獲得了大量的遙感考古信息。諸如埃及的金字塔考古，柬埔寨吳哥古城的遙感研究，用星載成像雷達(dá)探測(cè)和調(diào)查西班牙腓尼基人的海事文化等等。遙感考古通過(guò)最初期的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外考古研究的重點(diǎn)，同時(shí)也成為衡量一個(gè)國(guó)家高科技發(fā)展水平的一個(gè)重要的標(biāo)志。1990年，由法國(guó)空間局、美國(guó)宇航局、歐空局、日本宇宙事業(yè)開(kāi)發(fā)團(tuán)共同籌備的“空間考古研究”國(guó)際會(huì)議的召開(kāi)為遙感考古的發(fā)展揭開(kāi)了新的一頁(yè)。1997年，第一屆“遙感考古應(yīng)用會(huì)議”在美國(guó)舉行，會(huì)議討論了衛(wèi)星和航空技術(shù)在考古領(lǐng)域的應(yīng)用，諸如居民地分布格局識(shí)別及環(huán)境考古研究中應(yīng)用等重大學(xué)術(shù)課題。

世界各發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)展的遙感考古，現(xiàn)在大多數(shù)集中在幾個(gè)文明古國(guó)，如在埃及的金字塔遙感考古，橫貫歐亞大陸的絲綢之路的遙感考古，在蒙古尋找成吉思汗陵墓的遙感考古等。

如何進(jìn)行遙感考古

遙感考古是以各類(lèi)飛行器為平臺(tái)，在高空利用波譜和可見(jiàn)光認(rèn)識(shí)、探測(cè)地表或地表以下保存的古代遺跡，并將得到的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)在室內(nèi)進(jìn)行數(shù)字化的分析、研究，進(jìn)而利用考古學(xué)的方法進(jìn)行整合、虛擬和復(fù)原，開(kāi)展包括資源、社會(huì)、人文等全方位的保護(hù)和研究。

古代的遺址和遺跡是人們過(guò)去生活過(guò)的地方，所以必然在當(dāng)時(shí)導(dǎo)致其自然形態(tài)發(fā)生變化，使其與周?chē)冏匀坏沫h(huán)境有所區(qū)別。雖然這些變化經(jīng)過(guò)后來(lái)的人工擾亂不易察覺(jué)，但是畢竟與原來(lái)的周?chē)h(huán)境存在差異，并通過(guò)地表水分條件、植被生長(zhǎng)狀況、土地利用狀況、地貌結(jié)構(gòu)的不同得以保存下來(lái)。這些異常表現(xiàn)被遙感影像記錄下來(lái)，為考古提供判讀分析的依據(jù)。遙感考古就是利用這些不同，獲得最初的數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定某一地區(qū)是否存在考古遺址。

現(xiàn)代遙感考古作為考古學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，在考古中主要應(yīng)用于古代大規(guī)模遺址的勘察，地下遺跡的勘察，水下考古、環(huán)境考古和城市遙感考古等幾個(gè)方面。遺址的調(diào)查是考古工作的前提，只有發(fā)現(xiàn)遺址，考古工作者才可以對(duì)其進(jìn)行發(fā)掘。而傳統(tǒng)的遺址調(diào)查方法，需要耗費(fèi)極大的人力和物力，而且效果往往不明顯。利用遙感技術(shù)，人們就可以對(duì)大范圍的遺址進(jìn)行調(diào)查，不僅可以節(jié)省成本，而且有利于對(duì)遺址宏觀上的把握。遙感考古中衛(wèi)星的圖像數(shù)據(jù)，航拍相片的分辨率均可以達(dá)到l米左右。美國(guó)作為世界上空間技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，在遙感考古領(lǐng)域也走在世界最前列。美國(guó)的地球衛(wèi)星，不僅可以精確地發(fā)現(xiàn)地面上的物體，甚至可以穿透地下20米進(jìn)行深層次的探測(cè)。各種衛(wèi)星數(shù)據(jù)圖像、航測(cè)照片在計(jì)算機(jī)上分析精度可以達(dá)到1200DPI(DPI，指每英寸長(zhǎng)度內(nèi)的點(diǎn)數(shù))，圖像上一個(gè)微小的變化都可以在計(jì)算機(jī)上被發(fā)現(xiàn)。地面上的大規(guī)模遺址，因?yàn)槠渑c周?chē)h(huán)境的差異，必然會(huì)在圖片上有所反映。同時(shí)由于遙感考古具有強(qiáng)穿透性，所以可以很好地對(duì)地下的遺址進(jìn)行探測(cè)，我國(guó)秦始皇陵就曾經(jīng)多次運(yùn)用遙感技術(shù)進(jìn)行探測(cè)，從而為秦陵的研究做出了巨大貢獻(xiàn)。

遙感考古作為一項(xiàng)新的考古技術(shù)，在水下考古的運(yùn)用中也同樣大顯神通?？脊艑W(xué)家利用航空遙感手段對(duì)海底水下遺址進(jìn)行探測(cè)，以考察海底的地形，淹沒(méi)前的特征以及確定海底古代遺跡的真實(shí)性和位置范圍，進(jìn)而推測(cè)和研究古地理、古氣候和古代社會(huì)的發(fā)展情況，這一切已經(jīng)取得了重大成果。古代環(huán)境的變化作為考古學(xué)研究的另一個(gè)方面，已經(jīng)發(fā)展為考古學(xué)一個(gè)獨(dú)立的分支學(xué)科：環(huán)境考古學(xué)。古代環(huán)境的變遷不僅有助于人們更好地理解現(xiàn)實(shí)中的環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)對(duì)于研究古代政治的演變，農(nóng)作物的分布同樣具有重要意義。通過(guò)研究遙感圖像上色調(diào)陰影形態(tài)的差異，可以清楚了解一個(gè)地方環(huán)境的變遷，特別是水系的變化，遙感考古正是通過(guò)為環(huán)境考古提供大量的圖片資料來(lái)推動(dòng)環(huán)境考古的發(fā)展。

城市遙感考古以研究古城和城內(nèi)古代建筑結(jié)構(gòu)布局為主要內(nèi)容，在我國(guó)已經(jīng)作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)被運(yùn)用。如地礦部航遙中心作的北京故宮航空遙感圖，可以清晰地看到整體古建筑的結(jié)構(gòu)布局。我國(guó)是一個(gè)古代多城池的國(guó)家，但是除去少數(shù)被保留下來(lái)的，由于城市建設(shè)的需要，絕大部分已經(jīng)被拆毀了，所以要想了解古代城址的全貌非常困難，遙感考古技術(shù)通過(guò)全方位的觀測(cè)，至少能夠?yàn)槲覀兲峁┠承┚€(xiàn)索。

在遙感考古調(diào)查中，最主要的是獲取圖像資料，當(dāng)獲取到一定量的圖片資料以后，就需要對(duì)圖像資料進(jìn)行編輯和分類(lèi)，人們現(xiàn)在一般借助光化學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行分類(lèi)處理。同時(shí)，利用遙感考古所獲得的圖像資料，可以在中央管理機(jī)構(gòu)和有條件的地方機(jī)構(gòu)建立一套文物考古信息系統(tǒng)，用目前掌握的各種圖像資料，定期對(duì)遺址進(jìn)行監(jiān)控，這樣文物管理和保護(hù)人員可以在遇到經(jīng)濟(jì)建設(shè)，自然災(zāi)害或是突發(fā)事件時(shí)，在監(jiān)測(cè)室從容應(yīng)對(duì)采取果斷措施。

由于遙感考古學(xué)在調(diào)查的方法和資料的處理上與傳統(tǒng)考

古學(xué)存在著巨大的差異，所以擁有一些傳統(tǒng)考古學(xué)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先，遙感考古相對(duì)于傳統(tǒng)考古學(xué)更加節(jié)省成本。傳統(tǒng)考古學(xué)主要依靠人力對(duì)遺址進(jìn)行調(diào)查，野外工作量非常巨大。而人的精力和目力都是十分有限的，小規(guī)模的遺址調(diào)查尚可，如果是對(duì)一個(gè)地區(qū)進(jìn)行大范圍的普查，那么就很難看清楚全貌。尤其是對(duì)沙漠，草原，古城址等特殊環(huán)境的調(diào)查，由于自然環(huán)境的限制，實(shí)地調(diào)查就已經(jīng)非常困難了，得到準(zhǔn)確的調(diào)查結(jié)果就更加困難了。而遙感考古通過(guò)在空中對(duì)地面進(jìn)行俯視，可以全方位地對(duì)一個(gè)地區(qū)地貌的情況進(jìn)行攝像，不會(huì)受到地理環(huán)境的限制，使得很多徒步考察非常困難的地方，都可以通過(guò)遙感技術(shù)清楚地取得當(dāng)?shù)氐膱D片，大大節(jié)省了考古調(diào)查的成本。

其次，遙感考古具有覆蓋范圍廣，光譜范圍大，時(shí)空分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。遙感圖片容易獲得一個(gè)地區(qū)的全局信息，同時(shí)遙感圖像成像尺度變化范圍大，有利于人們對(duì)所得圖片進(jìn)行研究。人的肉眼只能觀測(cè)到可見(jiàn)光部分的電磁波反射能量，而遙感可以觀測(cè)到從紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)、熱紅外、微波等能量波范圍的全波段電磁波來(lái)探測(cè)地面和地下的物體。由于衛(wèi)星技術(shù)的應(yīng)用，使得現(xiàn)代遙感考古可以全天候，不斷地獲得遺址的遙感數(shù)據(jù)。

再次，遙感考古對(duì)古代遺跡的破壞相對(duì)于傳統(tǒng)考古學(xué)要小得多?？脊虐l(fā)掘本身就是對(duì)文物的一種破壞，但是許多搶救性的發(fā)掘又勢(shì)在必行。遙感考古是改變這種被動(dòng)局面的有效方法。利用遙感圖像，可以在不破壞文物的前提下，了解遺址和古代墓葬的構(gòu)造，盡可能地減小破壞。遙感技術(shù)具有的強(qiáng)穿透力，使挖掘無(wú)需大面積地進(jìn)行，既可以節(jié)省大量的人力物力，又不會(huì)對(duì)遺址造成任何破壞。作為一個(gè)有五千年歷史的文明古國(guó)，我國(guó)有大量有待探明的遺址，運(yùn)用遙感考古技術(shù)不僅可以探明各種大型古代聚落、古城，而且可以盡可能地對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

“遙感考古”是一門(mén)科學(xué)技術(shù)，同時(shí)也是一種研究方法。遙感考古雖然可以很大程度地減少田野考古的工作量，但是絕對(duì)不可以代替田野考古的工作。它解決不了遺址的年代，出土器物的研究等考古學(xué)的基本問(wèn)題，所以遙感考古必須與田野考古緊密結(jié)合，只有這樣，考古工作才可以取得事半功倍的效果。

中國(guó)的遙感考古

我國(guó)遙感考古技術(shù)出現(xiàn)較晚，但是發(fā)展迅速，在國(guó)內(nèi)的許多遺址的考古調(diào)查中，遙感考古技術(shù)都已經(jīng)發(fā)揮了重大作用。如在20世紀(jì)60年代修建三門(mén)峽水庫(kù)時(shí)，我國(guó)考古工作人員就曾經(jīng)利用航空照片對(duì)庫(kù)區(qū)古代遺址、墓葬的分布進(jìn)行分析。70年代，又利用遙感技術(shù)對(duì)秦始皇陵進(jìn)行過(guò)探測(cè)。進(jìn)入90年代以后，我國(guó)更是加大了對(duì)遙感考古的投入力度，建立了一批重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室并召開(kāi)了一些具有國(guó)際水平的會(huì)議，以對(duì)遙感考古進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的學(xué)術(shù)研究。

近年來(lái)，我國(guó)科技考古人員在珠江口發(fā)現(xiàn)了明代的沉船，并成功地對(duì)其進(jìn)行了打撈。同時(shí)，還運(yùn)用彩色紅外航測(cè)片，揭示出北京市內(nèi)長(zhǎng)城的現(xiàn)狀，圓明園古建筑基礎(chǔ)平面形態(tài)，以及河南北宋東京外城垣的走向，了解了3500年前殷王盤(pán)庚之所以遷都河南安陽(yáng)的生態(tài)環(huán)境原因。

此外，農(nóng)業(yè)遙感考古、古水利工程遙感考古、古洞窟遙感考古等都在我國(guó)取得巨大進(jìn)展。如我們?cè)谒死敻纱笊衬沟匕l(fā)現(xiàn)古桑園遺址；把長(zhǎng)江水系和珠江水系聯(lián)系起來(lái)的“古靈渠”遙感考古等。

責(zé)任編輯林京