遙感考古

遙感考古

遙感考古技術是始於20世紀初的一種航空考古技術,伴隨著航天技術的不斷進步,傳統考古學的發展獲得了一個全新的平台。在第二次世界大戰期間,就已經有不少歐美考古學家通過在飛機或者熱氣球上進行航空拍攝,獲取圖片,然後通過對圖片的分析來判定遺址的性質。

遙感考古技術是始於20世紀初的一種航空考古技術,伴隨著航天技術的不斷進步,傳統考古學的發展獲得了一個全新

(圖)遙感考古遙感考古

的平台。在第二次世界大戰期間,就已經有不少歐美考古學家通過在飛機或者熱氣球上進行航空拍攝,獲取圖片,然後通過對圖片的分析來判定遺址的性質。二次世界大戰以後,科技的不斷進步使航空拍攝有了許多新的手段,同時高速發展的光學技術和電子技術為遙感考古的進一步發展提供了可能。近年來,遙感考古更是不斷被考古學家運用到考古調查當中,並且引起了全社會的廣泛關注。例如美國的考古學家們利用衛星遙感影像發現了早已沉沒海底數千年的古埃及名城亞歷山大:歐洲的考古學家根據早期照片發現了多處古羅馬的建築遺址和著名的“羅馬大道”:歐美等國考古學家聯手通過衛星遙感資料發現了深藏於南美密林深處10世紀瑪雅人的宮殿等等。這些重要的考古發現更加激發了人們對於遙感考古的熱情。

歷史

1906年英國軍官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端標誌。第一次世界大戰期間,考古學家在航空照片上發現了城市中的古代建築遺址及原野上的古代建築遺址。英國考古學家通過不斷的資料積累,在20世紀20年代提出了航空考古勘察和航片分析的三種標誌:陰影標誌,土壤標誌和植被標誌。自此以後,隨著航空攝影技術的進一步發展,出現了立體像對技術,從而使人們可以獲取更大範圍和更多的古代遺址照片。第二次世界大戰期間,戰爭大大刺激了航空技術的發展,從而也為遙感考古的進一步發展準備了條件。1957年第一顆人造地球衛星的發射使人們進入了從太空看地球的新時代。20世紀70年代以來,人們通過發射到外層空間的數以百計的衛星,獲得了大量的遙感考古信息。諸如埃及的金字塔考古,高棉吳哥古城的遙感研究,用星載成像雷達探測和調查西班牙腓尼基人的海事文化等等。遙感考古通過最初期的發展,現在已經成為國內外考古研究的重點,同時也成為衡量一個國家高科技發展水平的一個重要的標誌。1990年,由法國空間局、美國宇航局、歐空局、日本宇宙事業開發團共同籌備的“空間考古研究”國際會議的召開為遙感考古的發展揭開了新的一頁。1997年,第一屆“遙感考古套用會議”在美國舉行,會議討論了衛星和航空技術在考古領域的套用,諸如居民地分布格局識別及環境考古研究中套用等重大學術課題。

世界各已開發國家開展的遙感考古,現在大多數集中在幾個文明古國,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。 如何進行遙感考古

遙感考古是以各類飛行器為平台,在高空利用波譜和可見光認識、探測地表或地表以下保存的古代遺蹟,並將得到的數據通過計算機、地理信息系統、全球定位系統等技術在室內進行數位化的分析、研究,進而利用考古學的方法進行整合、虛擬和復原,開展包括資源、社會、人文等全方位的保護和研究。

古代的遺址和遺蹟是人們過去生活過的地方,所以必然在當時導致其自然形態發生變化,使其與周圍純自然的環境有所區別。雖然這些變化經過後來的人工擾亂不易察覺,但是畢竟與原來的周圍環境存在差異,並通過地表水分條件、植被生長狀況、土地利用狀況、地貌結構的不同得以保存下來。這些異常表現被遙感影像記錄下來,為考古提供判讀分析的依據。遙感考古就是利用這些不同,獲得最初的數據,進而確定某一地區是否存在考古遺址。

現代遙感考古作為考古學的一個分支學科,在考古中主要套用於古代大規模遺址的勘察,地下遺蹟的勘察,水下考古、環境考古和城市遙感考古等幾個方面。遺址的調查是考古工作的前提,只有發現遺址,考古工作者才可以對其進行發掘。而傳統的遺址調查方法,需要耗費極大的人力和物力,而且效果往往不明顯。利用遙感技術,人們就可以對大範圍的遺址進行調查,不僅可以節省成本,而且有利於對遺址巨觀上的把握。遙感考古中衛星的圖像數據,航拍相片的解析度均可以達到l米左右。美國作為世界上空間技術最發達的國家,在遙感考古領域也走在世界最前列。美國的地球衛星,不僅可以精確地發現地面上的物體,甚至可以穿透地下20米進行深層次的探測。各種衛星數據圖像、航測照片在計算機上分析精度可以達到1200DPI(DPI,指每英寸長度內的點數),圖像上一個微小的變化都可以在計算機上被發現。地面上的大規模遺址,因為其與周圍環境的差異,必然會在圖片上有所反映。同時由於遙感考古具有強穿透性,所以可以很好地對地下的遺址進行探測,中國秦始皇陵就曾經多次運用遙感技術進行探測,從而為秦陵的研究做出了巨大貢獻。

遙感考古作為一項新的考古技術,在水下考古的運用中也同樣大顯神通。考古學家利用航空遙感手段對海底水下遺址進行探測,以考察海底的地形,淹沒前的特徵以及確定海底古代遺蹟的真實性和位置範圍,進而推測和研究古地理、古氣候和古代社會的發展情況,這一切已經取得了重大成果。古代環境的變化作為考古學研究的另一個方面,已經發展為考古學一個獨立的分支學科:環境考古學。古代環境的變遷不僅有助於人們更好地理解現實中的環境問題,同時對於研究古代政治的演變,農作物的分布同樣具有重要意義。通過研究遙感圖像上色調陰影形態的差異,可以清楚了解一個地方環境的變遷,特別是水系的變化,遙感考古正是通過為環境考古提供大量的圖片資料來推動環境考古的發展。

城市遙感考古以研究古城和城內古代建築結構布局為主要內容,在我國已經作為一項成熟的技術被運用。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築的結構布局。我國是一個古代多城池的國家,但是除去少數被保留下來的,由於城市建設的需要,絕大部分已經被拆毀了,所以要想了解古代城址的全貌非常困難,遙感考古技術通過全方位的觀測,至少能夠為我們提供某些線索。

形式

在遙感考古調查中,最主要的是獲取圖像資料,當獲取到一定量的圖片資料以後,就需要對圖像資料進行編輯和分類,人們現在一般藉助光化學技術和計算機處理技術對圖像進行分類處理。同時,利用遙感考古所獲得的圖像資料,可以在中央管理機構和有條件的地方機構建立一套文物考古信息系統,用目前掌握的各種圖像資料,定期對遺址進行監控,這樣文物管理和保護人員可以在遇到經濟建設,自然災害或是突發事件時,在監測室從容應對採取果斷措施。

由於遙感考古學在調查的方法和資料的處理上與傳統考古學存在著巨大的差異,所以擁有一些傳統考古學不可比擬的優勢,主要表現在以下幾個方面:

(圖)遙感考古遙感考古

首先,遙感考古相對於傳統考古學更加節省成本。傳統考古學主要依靠人力對遺址進行調查,野外工作量非常巨大。而人的精力和目力都是十分有限的,小規模的遺址調查尚可,如果是對一個地區進行大範圍的普查,那么就很難看清楚全貌。尤其是對沙漠,草原,古城址等特殊環境的調查,由於自然環境的限制,實地調查就已經非常困難了,得到準確的調查結果就更加困難了。而遙感考古通過在空中對地面進行俯視,可以全方位地對一個地區地貌的情況進行攝像,不會受到地理環境的限制,使得很多徒步考察非常困難的地方,都可以通過遙感技術清楚地取得當地的圖片,大大節省了考古調查的成本。

其次,遙感考古具有覆蓋範圍廣,光譜範圍大,時空解析度高等優點。遙感圖片容易獲得一個地區的全局信息,同時遙感圖像成像尺度變化範圍大,有利於人們對所得圖片進行研究。人的肉眼只能觀測到可見光部分的電磁波反射能量,而遙感可以觀測到從紫外線、可見光、紅外線、熱紅外、微波等能量波範圍的全波段電磁波來探測地面和地下的物體。由於衛星技術的套用,使得現代遙感考古可以全天候,不斷地獲得遺址的遙感數據。

再次,遙感考古對古代遺蹟的破壞相對於傳統考古學要小得多。考古發掘本身就是對文物的一種破壞,但是許多搶救性的發掘又勢在必行。遙感考古是改變這種被動局面的有效方法。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造,儘可能地減小破壞。遙感技術具有的強穿透力,使挖掘無需大面積地進行,既可以節省大量的人力物力,又不會對遺址造成任何破壞。作為一個有五千年歷史的文明古國,我國有大量有待探明的遺址,運用遙感考古技術不僅可以探明各種大型古代聚落、古城,而且可以儘可能地對其進行保護。

“遙感考古”是一門科學技術,同時也是一種研究方法。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的基本問題,所以遙感考古必須與田野考古緊密結合,只有這樣,考古工作才可以取得事半功倍的效果。

中國的遙感考古

中國遙感考古技術出現較晚,但是發展迅速,在國內的許多遺址的考古調查中,遙感考古技術都已經發揮了重大作用。如在20世紀60年代修建三門峽水庫時,我國考古工作人員就曾經利用航空照片對庫區古代遺址、墓葬的分布進行分析。70年代,又利用遙感技術對秦始皇陵進行過探測。進入90年代以後,我國更是加大了對遙感考古的投入力度,建立了一批重點實驗室並召開了一些具有國際水平的會議,以對遙感考古進行專門的學術研究。

近年來,我國科技考古人員在珠江口發現了明代的沉船,並成功地對其進行了打撈。同時,還運用彩色紅外航測片,揭示出北京市內長城的現狀,圓明園古建築基礎平面形態,以及河南北宋東京外城垣的走向,了解了3500年前殷王盤庚之所以遷都河南安陽的生態環境原因。

此外,農業遙感考古、古水利工程遙感考古、古洞窟遙感考古等都在我國取得巨大進展。如我們在塔克拉瑪乾大沙漠腹地發現古桑園遺址;把長江水系和珠江水系聯繫起來的“古靈渠”遙感考古等。

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