遙感考古在遺址地區應用研究

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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據，具有勘探速度快、方法靈活等特點，在現代考古發掘中發揮著十分重要的作用。廣西地區利用遙感考古的案例并不多見，缺乏與當地相適應的遙感考古方法，亟須探索出符合當地考古工作的遙感考古手段。在綜述遙感考古發展歷程的基礎上，介紹了航空航天攝影、機載傳感器、地球物理探測、水下遙感等四種遙感技術在考古中的應用，并探討了遙感考古在廣西地區的應用前景。

關鍵詞：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。該方法最早從國外傳入，未來應用前景十分廣闊。現如今，我國各地皆有應用遙感考古的案例，但是在廣西地區，遙感考古方法的應用較少。

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，再運用計算機圖形和圖像處理技術進行增強處理，并根據廣譜成像規律和遺址范圍內地表狀況的相互關系，對其色調、紋理、圖案及時空分布規律進行研究，以確定遺址或現象的位置、部分和形狀等特征，為科學確認遺址、遺跡奠定基礎[1]。遙感考古分為狹義與廣義兩類，狹義的遙感考古，是對地面物體反射的可見光、紅外、微波或多波段的電磁波信息進行探測、處理和顯示的技術。廣義上的遙感考古，是使用探測器接收地表及地表以下考古遺跡的信息，如電場、磁場、力場、電磁波、地震波、聲能等，再經過計算機處理分析，識別探測物體的屬性及其分布特征[2]。遙感考古發端于國外。早在二十世紀初，英國人就嘗試使用熱氣球升空對“巨石陣”進行拍照和記錄；第一次世界大戰期間，當時的考古學家利用航空拍照取得的資料識別暴露于地表的古建筑及遺跡；1931年，國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，美國地球資源衛星開始采集地球的影像資料，從對地衛星平臺上獲取對地觀測數據。自此，遙感考古方法越來越豐富[3]。我國的遙感考古工作始于20世紀60年代修建三門峽水庫時，當時使用航拍照片觀察和分析水庫周邊古代遺址的分布情況[2]。20世紀80年代末，劉樹人使用我國“尖兵一號”衛星拍攝出一組十分清晰的影像，精準地勾畫了綿延上千公里、覆于大雪之下的“金長城”中的一段[4]。20世紀90年代中期，國家文物局把遙感考古列入“九五”工作的重點，計劃在某些省、自治區遺跡較為集中的區域開展遙感考古工作[5]。此后，全國范圍內應用遙感考古的案例逐漸增多，如安徽地質遙感站進行的“古壽春城”遺址遙感考古[6]、中國地質大學使用EIM數據和1∶5000比例尺的黑白航拍方法對四川三星堆遺址進行遙感考古研究[7]以及“南海一號”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遙感、雷達數據，甚至高分辨率的衛星圖像。總而言之，隨著科技的發展，在新興的科技不斷被應用于考古領域的背景下，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境之間的環境差異，這些差異一般通過地表植被生長狀況、土壤狀況和地貌結構等表現出來。遙感影像可將多種差異記錄下來，為考古人員提供釋讀依據。基于這一特性，可以運用的方法有航空航天攝影、機載傳感器、地球物理探測、水下遙感等。

（一）航空航天攝影

過去，研究者將用于地質勘探的大比例尺航拍照片用來釋讀遺址信息，地表土層顏色、地形落差、遺址內外農作物形態等信息都能被清晰地記錄[9]。地形地貌會隨著時間推移和人類的生產實踐發生變化，尤其是在戰后經濟復蘇，我國迎來快速城市化的時期，對地表的改變是巨大的。早期的航拍照片真實保存了當時的地形地貌特征，從中可以清楚地看到山東章丘龍山鎮的城子崖古城、河南洛陽漢魏故城、陜西漢唐長安城和明清時北京城。該方法在現代仍然具有十分重大的意義，同時也是探測范圍最廣泛、最節省成本的一種遙感考古方法。當代，隨著無人機技術逐漸成熟，航空攝影的門檻也在進一步降低。航天攝影使用衛星搭載攝影設備在離地更遠的太空環境對地拍攝衛星照片，但是因其成本、照片清晰度等原因，較難普及。

（二）機載傳感器

機載傳感器可以根據使用者想要獲取的遙感信息決定傳感器類型，目前比較常見的有熱紅外多光譜掃描儀（TIMS）、合成孔徑雷達（SAR）等。該方法可應用于地上、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的數據信息，方便考古工作者更加清晰地掌握遺址的情況，但因成本問題，并不具備普及性。

（三）地球物理探測

常規的地球物理探測方法有磁法、電阻率法和電磁法等。20世紀70年代后期，國家文物局倡導地方相關單位進行探索性研究[1]。此后，考古學家對安徽亳州漢魏曹氏古墓、安徽鳳陽明中都城等遺址都使用了電阻率法進行勘探。在三峽庫區文物普查過程中，工作人員對地下遺跡、文物的勘探中應用了多種地球物理探測方法。閻桂林在河南洛陽新鄭古墓群、登封古遺址使用磁法勘探，確認了墓葬的位置、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“國家高技術研究發展計劃”（簡稱“863計劃”），2003年，陜西省考古所秦陵考古隊使用重力法、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用海洋地球物理聲學方法勘探湖、河流、海洋等水下古代遺址，但是該技術受水體透明度、風力、水面平靜程度、水深等因素的影響，勘探限制比較大。水下遙感考古技術目前多應用于水下遺址的發掘，1989年，中日兩國考古工作者使用旁側聲吶法探查“南海一號”沉船，探明了沉船遺址的位置[12]。1993年，中國歷史博物館使用淺層地震法對綏中三道崗元代沉船遺址進行探測，獲得了沉船遺存的厚度信息[13]。2010年，水下考古隊員使用淺地層剖面、旁側聲吶和多波束聲吶等物探手段對白礁Ⅰ號、白礁Ⅱ號沉船遺址進行勘探，探明了遺址埋藏狀況[14]。

三、廣西地區應用遙感考古發展前景

廣西地區應用遙感考古的空間非常廣闊。一方面是廣西地區有十分豐富的文物古跡；另一方面，內蒙古、河南、安徽等地運用遙感考古技術取得的豐碩成果，對廣西地區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物遺存。1956年，裴文中、賈蘭坡等在柳州發現白蓮洞古人類遺址，出土遺物包含石器、人類牙齒化石、動物骨骼化石、人類用火遺址等，為探索華南地區舊石器時代向新石器時代的轉變提供了珍貴資料；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唯一一個國家級新石器時代洞穴遺址文物景區；頂螄山遺址總面積有4000多平方米，被列為“1997年全國十大考古新發現”之一和國家大遺址展示中心之一。還有其他已發掘或未發現的古代遺址，不勝枚舉。發掘豐富的古代遺存需要考古工作者的不懈努力，結合科技手段加以勘探，對考古目標進行無損分析并預知文物信息，確定發掘、保護和搶救方案。廣西的考古單位可以搜集、利用新中國成立以前日本或美國在華的航拍照片尋找古代遺址，也可以與測繪單位合作使用現有的航拍照片篩查暴露于地表的古代遺址，或者與專門的研究機構展開合作，建立廣西地區文物管理地理信息系統。廣西地區的研究人員近年來有過此類嘗試。2010年，廣西考古所、桂林市文物工作隊、永福縣博物館聯合對窯田嶺和塔腳窯場進行搶救性考古發掘時，與當地測繪單位合作，運用航拍方法，拍攝了廣西永福縣窯田嶺Ⅲ區宋代窯址發掘現場的全貌[15]。2012年，為進一步認識廣西百色的舊石器時代石器工具分布的變化，徐國良等[16]基于地貌觀測、地理信息系統、遙感和計算機圖形學等多學科方法，報告了百色盆地巖石和場地空間分布的分析結果。2017年年底至2019年，廣西文物保護與考古研究所對廣西武宣勒馬秦漢城進行搶救性發掘時，運用航空航天攝影方法，采集了大量該遺址的影像資料，如城址保護范圍示意圖、城址布局結構示意圖和聚落形態示意圖等[17]。2020年，為了展開對洞穴遺址保存環境的探測與研究，中國地質科學院巖溶地質研究所、廣西巖溶動力學重點實驗室以及西南大學地理科學學院巖溶環境重慶市重點實驗室，聯合對桂林甑皮巖遺址采用GIS制圖和空間分析方法獲取遺址區地貌特征，使用高密度電法、地質雷達和鉆孔間CT電磁波透視等多種科技手段探測遺址水文地質單元和地下水特征[18]。在現有技術條件下，勘察野外大型遺址可借助飛機進行航空攝影，勘察小型遺址可借助無人機搭載多種傳感器進行航空攝影。2015年，李哲等[19]運用無人機在10~300米的范圍內的不同高度，多層次、多角度地對廣西寧明、龍州兩縣境內14個左江巖畫主要巖畫點進行拍攝，之后，利用攝影測量技術對5個最重要巖畫點進行崖體測繪，獲取多層級圖像資料。廣西尚缺乏與本土自然環境相適應的遙感考古方法，亟須探索出符合當地考古工作需要的遙感考古方法，在不增加考古隊員工作量的基礎上，實現更多考古目標，獲取更多遺址信息。

四、結語

總而言之，在現有技術體系下，遙感考古在廣西的應用前景十分廣闊。當今的考古勘探和發掘在面對基礎建設時往往處于被動地位，遙感考古方法的應用，在某些方面也為考古勘探和發掘工作的提前布局提供了新的可能。一方面，相關考古人員和文博單位可以應用現有的航拍、衛星圖片等在全區范圍內進行圖像信息采集，建立文物遺存地理信息管理系統，在基礎設施建設動工前及時發現考古遺存并提出保護意見，有效避免基礎設施建設與古代遺存發掘的矛盾；另一方面，在全面發掘的工作中，對遺址勘探和發掘中的數據進行采集，不僅可以提高工作效率，更可以為現場保護、文物復原、公眾展示和旅游開發等夯實數據基礎。遙感考古工作屬于考古發掘的前期工作，具有數據采集量大、耗費時間長、數據處理步驟煩瑣等特點，因此，考古工作者需要盡早開展相關工作，將各種遺址的分布調查清楚，作出相應的評估，配合國家基礎設施建設，盡可能避免建設過程對遺址造成的損害。

作者:李震 單位:廣西民族大學科技史與科技文化研究院