遥感考古在遗址地区应用研究

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摘要：利用遥感考古能够从不同的空间、角度采集古代遗存的数据，具有勘探速度快、方法灵活等特点，在现代考古发掘中发挥着十分重要的作用。广西地区利用遥感考古的案例并不多见，缺乏与当地相适应的遥感考古方法，亟须探索出符合当地考古工作的遥感考古手段。在综述遥感考古发展历程的基础上，介绍了航空航天摄影、机载传感器、地球物理探测、水下遥感等四种遥感技术在考古中的应用，并探讨了遥感考古在广西地区的应用前景。

关键词：遥感；考古；遗址

遥感考古可以在非接触的情况下采集文物信息，是一种非常重要的考古勘探方法。该方法最早从国外传入，未来应用前景十分广阔。现如今，我国各地皆有应用遥感考古的案例，但是在广西地区，遥感考古方法的应用较少。

一、遥感考古概述

遥感考古主要指使用摄影传感器取得考古遗址的影像资料，再运用计算机图形和图像处理技术进行增强处理，并根据广谱成像规律和遗址范围内地表状况的相互关系，对其色调、纹理、图案及时空分布规律进行研究，以确定遗址或现象的位置、部分和形状等特征，为科学确认遗址、遗迹奠定基础[1]。遥感考古分为狭义与广义两类，狭义的遥感考古，是对地面物体反射的可见光、红外、微波或多波段的电磁波信息进行探测、处理和显示的技术。广义上的遥感考古，是使用探测器接收地表及地表以下考古遗迹的信息，如电场、磁场、力场、电磁波、地震波、声能等，再经过计算机处理分析，识别探测物体的属性及其分布特征[2]。遥感考古发端于国外。早在二十世纪初，英国人就尝试使用热气球升空对“巨石阵”进行拍照和记录；第一次世界大战期间，当时的考古学家利用航空拍照取得的资料识别暴露于地表的古建筑及遗迹；1931年，国外首次使用热气球升空记录下以色列北部Megiddo遗址的挖掘；1972年，美国地球资源卫星开始采集地球的影像资料，从对地卫星平台上获取对地观测数据。自此，遥感考古方法越来越丰富[3]。我国的遥感考古工作始于20世纪60年代修建三门峡水库时，当时使用航拍照片观察和分析水库周边古代遗址的分布情况[2]。20世纪80年代末，刘树人使用我国“尖兵一号”卫星拍摄出一组十分清晰的影像，精准地勾画了绵延上千公里、覆于大雪之下的“金长城”中的一段[4]。20世纪90年代中期，国家文物局把遥感考古列入“九五”工作的重点，计划在某些省、自治区遗迹较为集中的区域开展遥感考古工作[5]。此后，全国范围内应用遥感考古的案例逐渐增多，如安徽地质遥感站进行的“古寿春城”遗址遥感考古[6]、中国地质大学使用EIM数据和1∶5000比例尺的黑白航拍方法对四川三星堆遗址进行遥感考古研究[7]以及“南海一号”沉船考古[8]等，在不接触古代遗址的情况下，研究者们可以多角度获取光学遥感、雷达数据，甚至高分辨率的卫星图像。总而言之，随着科技的发展，在新兴的科技不断被应用于考古领域的背景下，研究者们可以更精确地获得丰富的考古遗址残留信息，为考古、科研、文物保护等工作提供重要的一手资料。

二、遥感考古的方法

遥感考古可以辨别人工建造的古代遗址与周围未受人类影响的自然环境之间的环境差异，这些差异一般通过地表植被生长状况、土壤状况和地貌结构等表现出来。遥感影像可将多种差异记录下来，为考古人员提供释读依据。基于这一特性，可以运用的方法有航空航天摄影、机载传感器、地球物理探测、水下遥感等。

（一）航空航天摄影

过去，研究者将用于地质勘探的大比例尺航拍照片用来释读遗址信息，地表土层颜色、地形落差、遗址内外农作物形态等信息都能被清晰地记录[9]。地形地貌会随着时间推移和人类的生产实践发生变化，尤其是在战后经济复苏，我国迎来快速城市化的时期，对地表的改变是巨大的。早期的航拍照片真实保存了当时的地形地貌特征，从中可以清楚地看到山东章丘龙山镇的城子崖古城、河南洛阳汉魏故城、陕西汉唐长安城和明清时北京城。该方法在现代仍然具有十分重大的意义，同时也是探测范围最广泛、最节省成本的一种遥感考古方法。当代，随着无人机技术逐渐成熟，航空摄影的门槛也在进一步降低。航天摄影使用卫星搭载摄影设备在离地更远的太空环境对地拍摄卫星照片，但是因其成本、照片清晰度等原因，较难普及。

（二）机载传感器

机载传感器可以根据使用者想要获取的遥感信息决定传感器类型，目前比较常见的有热红外多光谱扫描仪（TIMS）、合成孔径雷达（SAR）等。该方法可应用于地上、地下遗址总体布局的勘探，还可以在同一飞行器上按照具体需求搭载多种传感器以获取相应的数据信息，方便考古工作者更加清晰地掌握遗址的情况，但因成本问题，并不具备普及性。

（三）地球物理探测

常规的地球物理探测方法有磁法、电阻率法和电磁法等。20世纪70年代后期，国家文物局倡导地方相关单位进行探索性研究[1]。此后，考古学家对安徽亳州汉魏曹氏古墓、安徽凤阳明中都城等遗址都使用了电阻率法进行勘探。在三峡库区文物普查过程中，工作人员对地下遗迹、文物的勘探中应用了多种地球物理探测方法。阎桂林在河南洛阳新郑古墓群、登封古遗址使用磁法勘探，确认了墓葬的位置、形制以及古代窑址、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“国家高技术研究发展计划”（简称“863计划”），2003年，陕西省考古所秦陵考古队使用重力法、磁法、电法、弹性波法、放射性法（核方法）、地温法、核磁共振法和测汞法等8大类方法勘探秦始皇陵地宫[11]。

（四）水下遥感

水下遥感考古就是运用海洋地球物理声学方法勘探湖、河流、海洋等水下古代遗址，但是该技术受水体透明度、风力、水面平静程度、水深等因素的影响，勘探限制比较大。水下遥感考古技术目前多应用于水下遗址的发掘，1989年，中日两国考古工作者使用旁侧声呐法探查“南海一号”沉船，探明了沉船遗址的位置[12]。1993年，中国历史博物馆使用浅层地震法对绥中三道岗元代沉船遗址进行探测，获得了沉船遗存的厚度信息[13]。2010年，水下考古队员使用浅地层剖面、旁侧声呐和多波束声呐等物探手段对白礁Ⅰ号、白礁Ⅱ号沉船遗址进行勘探，探明了遗址埋藏状况[14]。

三、广西地区应用遥感考古发展前景

广西地区应用遥感考古的空间非常广阔。一方面是广西地区有十分丰富的文物古迹；另一方面，内蒙古、河南、安徽等地运用遥感考古技术取得的丰硕成果，对广西地区的考古工作具有参考意义。广西虽然处于中原文化圈的边缘，但依然不乏重要的考古实物遗存。1956年，裴文中、贾兰坡等在柳州发现白莲洞古人类遗址，出土遗物包含石器、人类牙齿化石、动物骨骼化石、人类用火遗址等，为探索华南地区旧石器时代向新石器时代的转变提供了珍贵资料；广西兴安县的灵渠，有“秦凿渠”“零渠”等称谓，自公元前214年通航至今；甑皮岩遗址是岭南地区唯一一个国家级新石器时代洞穴遗址文物景区；顶蛳山遗址总面积有4000多平方米，被列为“1997年全国十大考古新发现”之一和国家大遗址展示中心之一。还有其他已发掘或未发现的古代遗址，不胜枚举。发掘丰富的古代遗存需要考古工作者的不懈努力，结合科技手段加以勘探，对考古目标进行无损分析并预知文物信息，确定发掘、保护和抢救方案。广西的考古单位可以搜集、利用新中国成立以前日本或美国在华的航拍照片寻找古代遗址，也可以与测绘单位合作使用现有的航拍照片筛查暴露于地表的古代遗址，或者与专门的研究机构展开合作，建立广西地区文物管理地理信息系统。广西地区的研究人员近年来有过此类尝试。2010年，广西考古所、桂林市文物工作队、永福县博物馆联合对窑田岭和塔脚窑场进行抢救性考古发掘时，与当地测绘单位合作，运用航拍方法，拍摄了广西永福县窑田岭Ⅲ区宋代窑址发掘现场的全貌[15]。2012年，为进一步认识广西百色的旧石器时代石器工具分布的变化，徐国良等[16]基于地貌观测、地理信息系统、遥感和计算机图形学等多学科方法，报告了百色盆地岩石和场地空间分布的分析结果。2017年年底至2019年，广西文物保护与考古研究所对广西武宣勒马秦汉城进行抢救性发掘时，运用航空航天摄影方法，采集了大量该遗址的影像资料，如城址保护范围示意图、城址布局结构示意图和聚落形态示意图等[17]。2020年，为了展开对洞穴遗址保存环境的探测与研究，中国地质科学院岩溶地质研究所、广西岩溶动力学重点实验室以及西南大学地理科学学院岩溶环境重庆市重点实验室，联合对桂林甑皮岩遗址采用GIS制图和空间分析方法获取遗址区地貌特征，使用高密度电法、地质雷达和钻孔间CT电磁波透视等多种科技手段探测遗址水文地质单元和地下水特征[18]。在现有技术条件下，勘察野外大型遗址可借助飞机进行航空摄影，勘察小型遗址可借助无人机搭载多种传感器进行航空摄影。2015年，李哲等[19]运用无人机在10~300米的范围内的不同高度，多层次、多角度地对广西宁明、龙州两县境内14个左江岩画主要岩画点进行拍摄，之后，利用摄影测量技术对5个最重要岩画点进行崖体测绘，获取多层级图像资料。广西尚缺乏与本土自然环境相适应的遥感考古方法，亟须探索出符合当地考古工作需要的遥感考古方法，在不增加考古队员工作量的基础上，实现更多考古目标，获取更多遗址信息。

四、结语

总而言之，在现有技术体系下，遥感考古在广西的应用前景十分广阔。当今的考古勘探和发掘在面对基础建设时往往处于被动地位，遥感考古方法的应用，在某些方面也为考古勘探和发掘工作的提前布局提供了新的可能。一方面，相关考古人员和文博单位可以应用现有的航拍、卫星图片等在全区范围内进行图像信息采集，建立文物遗存地理信息管理系统，在基础设施建设动工前及时发现考古遗存并提出保护意见，有效避免基础设施建设与古代遗存发掘的矛盾；另一方面，在全面发掘的工作中，对遗址勘探和发掘中的数据进行采集，不仅可以提高工作效率，更可以为现场保护、文物复原、公众展示和旅游开发等夯实数据基础。遥感考古工作属于考古发掘的前期工作，具有数据采集量大、耗费时间长、数据处理步骤烦琐等特点，因此，考古工作者需要尽早开展相关工作，将各种遗址的分布调查清楚，作出相应的评估，配合国家基础设施建设，尽可能避免建设过程对遗址造成的损害。

作者:李震 单位:广西民族大学科技史与科技文化研究院