王心源 

《人民日报》( 2020年12月12日   第 05 版)

疏勒河—汉长城—十一墩关系遥感图。

石家河遗址分布遥感图(局部)。

核心阅读

能提供丰富信息源的遥感,已不仅仅局限于“发现遗存”,而是包含人文、自然数据以及不同格式的地球大数据的多信息源的综合利用。可以说,我们从遥感考古走向了空间考古

空间考古是遥感考古的继承、发展与飞跃,它不再仅仅局限在航空、航天以及地面平台的遥感空间观测技术,而要综合其他的广义遥感考古技术与方法

我国对历史文化遗产的保护正逐渐实现从内容、手段到形式的系统性加强与创新。比如,从对文化遗产本体的保护转向对文化遗产所在环境的共同保护,从对文化遗产的物体保护转向物体与数字化保护双管齐下,从实体展示转向实体与数字化展示比翼齐飞。在这些变化与创新中,空间考古大有可为。

遥感考古“上天入地”

地面的田野考古调查往往只见树木、难见森林。仅凭借肉眼或简单的工具去获取人类活动的物质遗存信息毕竟存在局限,对于大范围、长距离、条线式遗存,需要换个角度去观看。站得高才能看得远。如今,无人机被考古人广泛使用,通过在考古遗址上空拍摄二维相片并转化为三维模型图,尤其是对于史前的聚落遗址,遥感考古可以帮助考古人更好认识人类在聚落选址方面的智慧,包括如何利用水利工程处理人与江河湖海的关系。

考古学家注意到,有地下遗存埋藏的土壤上农作物或者植被的长势会有明显的不同,这种不同从空中观察会更为清晰。1906年,英国人在热气球上拍摄到英国史前的巨石阵遗址,被认为是遥感考古的发端。我国运用遥感考古较早的例子是20世纪60年代修建三门峡水库时,考古工作人员利用航空照片对库区的墓葬分布进行分析。

遥感考古有诸多优势。观测高度高,遥感平台从几十米至几万米都可操作。覆盖范围广,遥感考古可以获得大范围探测区的全局信息;光谱范围大,它可以突破肉眼的可见光范围;遥感卫星的时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率都高,这使它可以获得每月乃至每天、亚米乃至厘米以及包含数百个波段的遥感图像,还有穿透能力强,合成孔径成像雷达能穿透次地表,激光雷达能穿透森林覆盖获得地面信息,探地雷达可获取地下埋藏的文物信息。

在技术帮助下,考古工作者可以“穿透”森林、地表甚至岩土层,探测林下、地下以及水下的遗存与分布情况。1998年,在宁夏盐池县—陕西定边县交界处,利用航天飞机成像雷达技术,我国学者揭示了被沙土覆盖的一道隋代长城、两道明代长城。数年前,中国科学院遥感与数字地球研究所空间考古课题组利用探地雷达,并结合高分辨率遥感考古与实地考察,揭示出安徽肥东县一处被埋藏在耕地下的汉代古城,识别出护城河、城墙、城门位置等遗存。

大型文化遗产类型更需空间考古

如今,能提供丰富信息源的遥感,已经不仅仅局限于“发现遗存”,而是包含人文、自然数据以及不同格式的地球大数据的多种信息源的综合利用。可以说,我们从遥感考古走向了空间考古。

空间考古是遥感考古的继承、发展与飞跃,它不再仅仅局限在航空、航天以及地面平台的遥感空间观测技术,而要综合其他的广义遥感考古技术与方法,包括地球物理探测以及地理信息系统空间分析、卫星导航定位、虚拟显示等,并结合环境生态学、环境考古学等交叉学科开展综合分析。

空间考古对于大型及超大型文化遗产类型具有巨大优势,比如我国的长城、大运河、丝绸之路沿线,再如中原史前聚落遗存的空间格局、中国农牧交错带的综合考古等等。

2013年,在瓜州至沙州100多公里路段进行的空间考古,发现了丝绸之路上的驿站、房址、古渠道等十余处遗迹,揭示出疏勒河—汉长城—古绿洲—驿站—道路生态系统,可以分析当时自然环境变化与人类活动的密切关系。有的驿站遗存,由于风化作用已经与现在的环境基本一致,即使站在它面前,人仍然不能分辨出来。但在遥感图像上,却能清晰分辨出它是人工产物,彼此关系也一目了然。

对于西汉早期玉门关位置的寻找是另一个案例。我们根据《史记》《汉书》等文献记录的时间为主要线索,基于遥感卫星图像,利用高分辨率的无人机遥感、地球物理地下勘测,结合大量的野外考察,对区域真实的地理环境背景进行认知,进而对玉门关位置、功能进行科学的逻辑推理,并与已知关、城结构进行比较研究,寻求符合早期玉门关设置条件的地方。初步推测玉门市黄花营地界的十一墩或为公元前101年汉武帝时期设立的玉门关。方法的可行性得到了证明,我们对下一步的研究充满期待。

空间考古可构筑国际合作大平台

2017年3月,由空间考古与遗产保护领域的科学家、决策者和实践者共同参与的“数字丝绸之路”世界遗产国际工作组成立。主要任务是通过“一带一路”沿线文化遗产的时空分布特征研究,揭示沿线文化遗产应对全球变化和人类活动的机制。其最终目标是通过开发文化遗产信息共享公共系统,构建国际科技合作平台,为沿线世界遗产保护提供信息源和思想库。

工作组初步确定在几个典型地区开展国际合作示范研究。一是在北非和地中海地区进行文化遗存的空间考古,开展古罗马、汉时期的长城(或边墙)的比较研究。其次,在中国西北部与中亚—中巴走廊地区实施文化遗产保护评价和空间考古的科学研究。第三,在中国东南部和东南亚地区开展“海上丝绸之路”沿线文化遗产研究。

空间考古在这些国际合作中将发挥重要作用,中国科学家正积极参与其中。

(作者单位:中国科学院空天信息创新研究院)

制图:蔡华伟