遙感考古在廣西地區(qū)應(yīng)用初探

摘要：利用遙感考古能夠從不同的空間、角度采集古代遺存的數(shù)據(jù)，具有勘探速度快、方法靈活等特點(diǎn)，在現(xiàn)代考古發(fā)掘中發(fā)揮著十分重要的作用。廣西地區(qū)利用遙感考古的案例并不多見(jiàn)，缺乏與當(dāng)?shù)叵噙m應(yīng)的遙感考古方法，亟須探索出符合當(dāng)?shù)乜脊殴ぷ鞯倪b感考古手段。在綜述遙感考古發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，介紹了航空航天攝影、機(jī)載傳感器、地球物理探測(cè)、水下遙感等四種遙感技術(shù)在考古中的應(yīng)用，并探討了遙感考古在廣西地區(qū)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：遙感；考古；遺址

遙感考古可以在非接觸的情況下采集文物信息，是一種非常重要的考古勘探方法。該方法最早從國(guó)外傳入，未來(lái)應(yīng)用前景十分廣闊?，F(xiàn)如今，我國(guó)各地皆有應(yīng)用遙感考古的案例，但是在廣西地區(qū)，遙感考古方法的應(yīng)用較少。

一、遙感考古概述

遙感考古主要指使用攝影傳感器取得考古遺址的影像資料，再運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形和圖像處理技術(shù)進(jìn)行增強(qiáng)處理，并根據(jù)廣譜成像規(guī)律和遺址范圍內(nèi)地表狀況的相互關(guān)系，對(duì)其色調(diào)、紋理、圖案及時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行研究，以確定遺址或現(xiàn)象的位置、部分和形狀等特征，為科學(xué)確認(rèn)遺址、遺跡奠定基礎(chǔ)[1]。遙感考古分為狹義與廣義兩類，狹義的遙感考古，是對(duì)地面物體反射的可見(jiàn)光、紅外、微波或多波段的電磁波信息進(jìn)行探測(cè)、處理和顯示的技術(shù)。廣義上的遙感考古，是使用探測(cè)器接收地表及地表以下考古遺跡的信息，如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、力場(chǎng)、電磁波、地震波、聲能等，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理分析，識(shí)別探測(cè)物體的屬性及其分布特征[2]。

遙感考古發(fā)端于國(guó)外。早在二十世紀(jì)初，英國(guó)人就嘗試使用熱氣球升空對(duì)“巨石陣”進(jìn)行拍照和記錄；第一次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)時(shí)的考古學(xué)家利用航空拍照取得的資料識(shí)別暴露于地表的古建筑及遺跡；1931年，國(guó)外首次使用熱氣球升空記錄下以色列北部Megiddo遺址的挖掘；1972年，美國(guó)地球資源衛(wèi)星開(kāi)始采集地球的影像資料，從對(duì)地衛(wèi)星平臺(tái)上獲取對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)。自此，遙感考古方法越來(lái)越豐富[3]。

我國(guó)的遙感考古工作始于20世紀(jì)60年代修建三門(mén)峽水庫(kù)時(shí)，當(dāng)時(shí)使用航拍照片觀察和分析水庫(kù)周邊古代遺址的分布情況[2]。20世紀(jì)80年代末，劉樹(shù)人使用我國(guó)“尖兵一號(hào)”衛(wèi)星拍攝出一組十分清晰的影像，精準(zhǔn)地勾畫(huà)了綿延上千公里、覆于大雪之下的“金長(zhǎng)城”中的一段[4]。20世紀(jì)90年代中期，國(guó)家文物局把遙感考古列入“九五”工作的重點(diǎn)，計(jì)劃在某些省、自治區(qū)遺跡較為集中的區(qū)域開(kāi)展遙感考古工作[5]。此后，全國(guó)范圍內(nèi)應(yīng)用遙感考古的案例逐漸增多，如安徽地質(zhì)遙感站進(jìn)行的“古壽春城”遺址遙感考古[6]、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)使用EIM數(shù)據(jù)和1∶5 000比例尺的黑白航拍方法對(duì)四川三星堆遺址進(jìn)行遙感考古研究[7]以及“南海一號(hào)”沉船考古[8]等，在不接觸古代遺址的情況下，研究者們可以多角度獲取光學(xué)遙感、雷達(dá)數(shù)據(jù)，甚至高分辨率的衛(wèi)星圖像?？偠灾?，隨著科技的發(fā)展，在新興的科技不斷被應(yīng)用于考古領(lǐng)域的背景下，研究者們可以更精確地獲得豐富的考古遺址殘留信息，為考古、科研、文物保護(hù)等工作提供重要的一手資料。

二、遙感考古的方法

遙感考古可以辨別人工建造的古代遺址與周圍未受人類影響的自然環(huán)境之間的環(huán)境差異，這些差異一般通過(guò)地表植被生長(zhǎng)狀況、土壤狀況和地貌結(jié)構(gòu)等表現(xiàn)出來(lái)。遙感影像可將多種差異記錄下來(lái)，為考古人員提供釋讀依據(jù)。基于這一特性，可以運(yùn)用的方法有航空航天攝影、機(jī)載傳感器、地球物理探測(cè)、水下遙感等。

（一）航空航天攝影

過(guò)去，研究者將用于地質(zhì)勘探的大比例尺航拍照片用來(lái)釋讀遺址信息，地表土層顏色、地形落差、遺址內(nèi)外農(nóng)作物形態(tài)等信息都能被清晰地記錄[9]。地形地貌會(huì)隨著時(shí)間推移和人類的生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)生變化，尤其是在戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，我國(guó)迎來(lái)快速城市化的時(shí)期，對(duì)地表的改變是巨大的。早期的航拍照片真實(shí)保存了當(dāng)時(shí)的地形地貌特征，從中可以清楚地看到山東章丘龍山鎮(zhèn)的城子崖古城、河南洛陽(yáng)漢魏故城、陜西漢唐長(zhǎng)安城和明清時(shí)北京城。該方法在現(xiàn)代仍然具有十分重大的意義，同時(shí)也是探測(cè)范圍最廣泛、最節(jié)省成本的一種遙感考古方法。當(dāng)代，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸成熟，航空攝影的門(mén)檻也在進(jìn)一步降低。

航天攝影使用衛(wèi)星搭載攝影設(shè)備在離地更遠(yuǎn)的太空環(huán)境對(duì)地拍攝衛(wèi)星照片，但是因其成本、照片清晰度等原因，較難普及。

（二）機(jī)載傳感器

機(jī)載傳感器可以根據(jù)使用者想要獲取的遙感信息決定傳感器類型，目前比較常見(jiàn)的有熱紅外多光譜掃描儀（TIMS）、合成孔徑雷達(dá)（SAR）等。該方法可應(yīng)用于地上、地下遺址總體布局的勘探，還可以在同一飛行器上按照具體需求搭載多種傳感器以獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，方便考古工作者更加清晰地掌握遺址的情況，但因成本問(wèn)題，并不具備普及性。

（三）地球物理探測(cè)

常規(guī)的地球物理探測(cè)方法有磁法、電阻率法和電磁法等。20世紀(jì)70年代后期，國(guó)家文物局倡導(dǎo)地方相關(guān)單位進(jìn)行探索性研究[1]。此后，考古學(xué)家對(duì)安徽亳州漢魏曹氏古墓、安徽鳳陽(yáng)明中都城等遺址都使用了電阻率法進(jìn)行勘探。在三峽庫(kù)區(qū)文物普查過(guò)程中，工作人員對(duì)地下遺跡、文物的勘探中應(yīng)用了多種地球物理探測(cè)方法。閻桂林在河南洛陽(yáng)新鄭古墓群、登封古遺址使用磁法勘探，確認(rèn)了墓葬的位置、形制以及古代窯址、水井和灰坑的位置[10]。2002年，秦始皇陵全方位探察工作被列入“國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“863計(jì)劃”），2003年，陜西省考古所秦陵考古隊(duì)使用重力法、磁法、電法、彈性波法、放射性法（核方法）、地溫法、核磁共振法和測(cè)汞法等8大類方法勘探秦始皇陵地宮[11]。

（四）水下遙感

水下遙感考古就是運(yùn)用海洋地球物理聲學(xué)方法勘探湖、河流、海洋等水下古代遺址，但是該技術(shù)受水體透明度、風(fēng)力、水面平靜程度、水深等因素的影響，勘探限制比較大。水下遙感考古技術(shù)目前多應(yīng)用于水下遺址的發(fā)掘，1989年，中日兩國(guó)考古工作者使用旁側(cè)聲吶法探查“南海一號(hào)”沉船，探明了沉船遺址的位置[12]。1993年，中國(guó)歷史博物館使用淺層地震法對(duì)綏中三道崗元代沉船遺址進(jìn)行探測(cè)，獲得了沉船遺存的厚度信息[13]。2010年，水下考古隊(duì)員使用淺地層剖面、旁側(cè)聲吶和多波束聲吶等物探手段對(duì)白礁Ⅰ號(hào)、白礁Ⅱ號(hào)沉船遺址進(jìn)行勘探，探明了遺址埋藏狀況[14]。

三、廣西地區(qū)應(yīng)用遙感考古發(fā)展前景

廣西地區(qū)應(yīng)用遙感考古的空間非常廣闊。一方面是廣西地區(qū)有十分豐富的文物古跡；另一方面，內(nèi)蒙古、河南、安徽等地運(yùn)用遙感考古技術(shù)取得的豐碩成果，對(duì)廣西地區(qū)的考古工作具有參考意義。

廣西雖然處于中原文化圈的邊緣，但依然不乏重要的考古實(shí)物遺存。1956年，裴文中、賈蘭坡等在柳州發(fā)現(xiàn)白蓮洞古人類遺址，出土遺物包含石器、人類牙齒化石、動(dòng)物骨骼化石、人類用火遺址等，為探索華南地區(qū)舊石器時(shí)代向新石器時(shí)代的轉(zhuǎn)變提供了珍貴資料；廣西興安縣的靈渠，有“秦鑿渠”“零渠”等稱謂，自公元前214年通航至今；甑皮巖遺址是嶺南地區(qū)唯一一個(gè)國(guó)家級(jí)新石器時(shí)代洞穴遺址文物景區(qū)；頂螄山遺址總面積有4 000多平方米，被列為“1997年全國(guó)十大考古新發(fā)現(xiàn)”之一和國(guó)家大遺址展示中心之一。還有其他已發(fā)掘或未發(fā)現(xiàn)的古代遺址，不勝枚舉。

發(fā)掘豐富的古代遺存需要考古工作者的不懈努力，結(jié)合科技手段加以勘探，對(duì)考古目標(biāo)進(jìn)行無(wú)損分析并預(yù)知文物信息，確定發(fā)掘、保護(hù)和搶救方案。

廣西的考古單位可以搜集、利用新中國(guó)成立以前日本或美國(guó)在華的航拍照片尋找古代遺址，也可以與測(cè)繪單位合作使用現(xiàn)有的航拍照片篩查暴露于地表的古代遺址，或者與專門(mén)的研究機(jī)構(gòu)展開(kāi)合作，建立廣西地區(qū)文物管理地理信息系統(tǒng)。廣西地區(qū)的研究人員近年來(lái)有過(guò)此類嘗試。2010年，廣西考古所、桂林市文物工作隊(duì)、永?？h博物館聯(lián)合對(duì)窯田嶺和塔腳窯場(chǎng)進(jìn)行搶救性考古發(fā)掘時(shí)，與當(dāng)?shù)販y(cè)繪單位合作，運(yùn)用航拍方法，拍攝了廣西永?？h窯田嶺Ⅲ區(qū)宋代窯址發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)的全貌[15]。2012年，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)廣西百色的舊石器時(shí)代石器工具分布的變化，徐國(guó)良等[16]基于地貌觀測(cè)、地理信息系統(tǒng)、遙感和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等多學(xué)科方法，報(bào)告了百色盆地巖石和場(chǎng)地空間分布的分析結(jié)果。2017年年底至2019年，廣西文物保護(hù)與考古研究所對(duì)廣西武宣勒馬秦漢城進(jìn)行搶救性發(fā)掘時(shí)，運(yùn)用航空航天攝影方法，采集了大量該遺址的影像資料，如城址保護(hù)范圍示意圖、城址布局結(jié)構(gòu)示意圖和聚落形態(tài)示意圖等[17]。2020年，為了展開(kāi)對(duì)洞穴遺址保存環(huán)境的探測(cè)與研究，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所、廣西巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院巖溶環(huán)境重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合對(duì)桂林甑皮巖遺址采用GIS制圖和空間分析方法獲取遺址區(qū)地貌特征，使用高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)和鉆孔間CT電磁波透視等多種科技手段探測(cè)遺址水文地質(zhì)單元和地下水特征[18]。

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，勘察野外大型遺址可借助飛機(jī)進(jìn)行航空攝影，勘察小型遺址可借助無(wú)人機(jī)搭載多種傳感器進(jìn)行航空攝影。2015年，李哲等[19]運(yùn)用無(wú)人機(jī)在10～300米的范圍內(nèi)的不同高度，多層次、多角度地對(duì)廣西寧明、龍州兩縣境內(nèi)14個(gè)左江巖畫(huà)主要巖畫(huà)點(diǎn)進(jìn)行拍攝，之后，利用攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)5個(gè)最重要巖畫(huà)點(diǎn)進(jìn)行崖體測(cè)繪，獲取多層級(jí)圖像資料。

廣西尚缺乏與本土自然環(huán)境相適應(yīng)的遙感考古方法，亟須探索出符合當(dāng)?shù)乜脊殴ぷ餍枰倪b感考古方法，在不增加考古隊(duì)員工作量的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更多考古目標(biāo)，獲取更多遺址信息。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，在現(xiàn)有技術(shù)體系下，遙感考古在廣西的應(yīng)用前景十分廣闊。當(dāng)今的考古勘探和發(fā)掘在面對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)往往處于被動(dòng)地位，遙感考古方法的應(yīng)用，在某些方面也為考古勘探和發(fā)掘工作的提前布局提供了新的可能。一方面，相關(guān)考古人員和文博單位可以應(yīng)用現(xiàn)有的航拍、衛(wèi)星圖片等在全區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行圖像信息采集，建立文物遺存地理信息管理系統(tǒng)，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)動(dòng)工前及時(shí)發(fā)現(xiàn)考古遺存并提出保護(hù)意見(jiàn)，有效避免基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與古代遺存發(fā)掘的矛盾；另一方面，在全面發(fā)掘的工作中，對(duì)遺址勘探和發(fā)掘中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，不僅可以提高工作效率，更可以為現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)、文物復(fù)原、公眾展示和旅游開(kāi)發(fā)等夯實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

遙感考古工作屬于考古發(fā)掘的前期工作，具有數(shù)據(jù)采集量大、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)處理步驟煩瑣等特點(diǎn)，因此，考古工作者需要盡早開(kāi)展相關(guān)工作，將各種遺址的分布調(diào)查清楚，作出相應(yīng)的評(píng)估，配合國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，盡可能避免建設(shè)過(guò)程對(duì)遺址造成的損害。

作者簡(jiǎn)介

李震，1997年生，男，湖南永順人，廣西民族大學(xué)科技史與科技文化研究院碩士研究生，研究方向?yàn)榭萍伎脊排c文化遺產(chǎn)保護(hù)。

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