遥感考古调查勘探简介

遥感考古是利用地面植被的生长分布规律,如土壤类型、微地貌特征等物理性质以及由此产生的电磁波谱特征差异,利用照相机、摄像机、扫描仪、雷达等设备,从航天飞机、卫星等不同遥感平台获取有关古遗址的电磁波数据或图像等信息,并对这些信息进行光学或计算机图像处理,使相机对比度适宜、特征明显、色彩丰富。然后对图像的颜色、图案、纹理及其时间变化和空间分布规律进行识别和解释,从而提供古代遗存的位置、形状、分布和组成类型,为考古发现提供科学信息和数据。

不断发展的遥感考古作为一种周期短、精度高、不破坏地下文物的先进考古手段,正逐渐成为考古调查,尤其是大型遗址前期调查中不可或缺的一道工序。

自20世纪70年代以来,人们通过发射到外层空间的数百颗卫星获得了大量的遥感考古信息。如埃及的金字塔考古,柬埔寨吴哥古城的遥感研究,用星载成像雷达对西班牙腓尼基人航海文化的探测和考察,等等。

这些重要的考古发现激起了人们对遥感考古的热情。

古遗址、墓葬、古建筑、石窟寺是不可移动的文化遗产。重要的大型文化遗存,又称大遗址。大型陵墓的空间几何形状变化很大,包括地上和地下两部分。地上面积可达几十平方公里,地下单个陵墓有几十到几万平方米。它们之间有着密切的考古和文化联系。

古遗址、遗迹是过去人们生活的地方,因此必然会导致其当时的自然形态发生变化,使其不同于周围纯粹的自然环境。这些变化虽然经过人工扰动后不易察觉,但毕竟与原来的周边环境不同,是通过地表水体条件、植被生长、土地利用、地貌结构的差异保存下来的。这些异常表现被遥感图像记录下来,为考古提供了解释和分析的依据。遥感考古就是利用这些差异获取初始数据,进而确定某一地区是否有考古遗址。

现代遥感考古作为考古学的一个分支,主要应用于古代大型遗址、地下遗迹、水下考古、环境考古和城市遥感考古的调查。遗址调查是考古工作的前提。只有当遗址被发现后,考古学家才能进行挖掘。然而,传统的现场调查方法需要大量的人力物力,效果往往并不明显。利用遥感技术,人们可以调查大范围的遗址,不仅可以节约成本,而且有助于从宏观上把握遗址。

地面上的大型遗址,由于与周围环境的差异,必然会在图片中有所体现。同时,由于遥感考古具有很强的穿透力,可以很好地探测地下遗址。中国的秦始皇陵曾多次利用遥感技术进行探测,从而为秦陵的研究做出了巨大贡献。

遥感考古作为一种新的考古技术,在水下考古的应用中也发挥着重要的作用。考古学家利用航空遥感探测海底水下遗址,是为了调查海底的地形地貌、淹没前的特征,确定海底古代遗址的真实性和位置范围,进而推测和研究古地理、古气候和古代社会的发展。这些都取得了很大的成就,推动了文物保护的研究。

由于遥感考古在调查方法和数据处理上与传统考古有很大的不同,它具有一些传统考古无法比拟的优势,主要表现在以下几个方面:

1.遥感考古宏观调查视野开阔。

遥感考古比传统考古性价比更高。传统考古主要依靠人力对遗址进行调查,野外工作量非常巨大。但人的精力和眼力都很有限,小范围的现场考察还是可以接受的。如果在一个地区进行大规模的人口普查,很难看清全貌。特别是对于沙漠、草原、古城遗址等特殊环境的调查,由于自然环境的限制,野外调查相当困难,更难以得到准确的调查结果。遥感考古可以在空中俯瞰地面,全方位拍摄一个地区的地形地貌,不会受到地理环境的限制,使得很多徒步非常困难的地方也可以清晰地获得当地的图片,从而大大节省了考古调查的成本。

使用遥感器可以从数百公里外的高度清晰地俯瞰地球的面貌,拓展了考古学家的视野。例如,肯尼亚的东图尔卡纳地区盛产早期人类化石。在太空遥感影像上,富含人类化石的白色沉积层呈现出独特的颜色(光谱特征),迅速扩大了挖掘化石的地方。

2.可以获得丰富的考古信息。

航天遥感的可见光、红外、微波、紫外和多光谱遥感技术已在考古中得到应用。遥感考古具有覆盖面广、光谱范围大、时空分辨率高等优点。遥感图像容易获得一个区域的全局信息,遥感图像的成像尺度千差万别,有利于人们对获得的图像进行研究。肉眼只能观测到可见光中电磁波的反射能量,而遥感可以观测到紫外、可见光、红外、热红外、微波等能量波范围内的全波段电磁波,以探测地面和地下的物体。由于卫星技术的应用,现代遥感考古可以全天候获取遗址的遥感数据。比如伦敦北部的一座古城堡,在罗马帝国崩溃时毁于战火,被贫瘠的土壤掩埋在地下深处。太空遥感图像清楚地显示,这里的植物反射红外线的能力下降了,这使得这座建于罗马凯撒大帝时代的古堡遗迹重现。再比如1978年,用微波遥感危地马拉茂密的热带雨林时,在增强的遥感影像上发现了密如蛛网的网格。通过地面调查,确认这个纵横交错的网格原来是古代玛雅人修建的灌溉渠,为研究玛雅文明提供了宝贵的资料。

3.有利于保护文物

遥感考古对古遗址的破坏比传统考古小得多。考古发掘本身就是对文物的一种破坏,但很多抢救性发掘是势在必行的。遥感考古是改变这种被动局面的有效方法。利用遥感图像,可以在不破坏文物的情况下了解遗址和古墓的结构,最大限度地减少破坏。遥感技术的强大穿透力,使得不需要进行大规模的挖掘,可以节省大量的人力物力,而且不会对遗址造成任何破坏。中国作为一个有五千年历史的文明古国,有大量的遗址有待探明。利用遥感考古技术,不仅可以找出各种大规模的古代聚落和古城,还可以尽可能地保护它们。

4.遥感考古应与传统考古相结合,取长补短。

“遥感考古”是一门科学技术,也是一种研究方法。遥感考古虽然可以大大减少田野考古的工作量,但永远代替不了田野考古。不能解决遗址年代、出土器物研究等基本考古问题,因此遥感考古必须与田野考古紧密结合。只有这样,考古工作才能事半功倍。

我国遥感考古技术应用较晚,但发展迅速。在我国许多遗址的考古调查中,遥感考古技术发挥了重要作用。例如,上世纪60年代三门峡水库修建时,中国考古学家利用航拍照片分析了库区古遗址和墓葬的分布。20世纪70年代,遥感技术被用于探测秦始皇陵。自20世纪90年代以来,中国加大了对遥感考古的投入,建立了一批重点实验室,并举行了一些国际级会议,对遥感考古进行专门的学术研究。

近年来,科技考古工作者利用卫星遥感技术在珠江口发现了明代沉船,并成功打捞出水。然后在渤海湾、黄海、东海进行水下沉船调查,仅在长江口就发现了500多艘不同历史时期的沉船。

中国科技考古人员还利用彩色红外航拍照片,揭示了北京长城现状、圆明园古建筑地基平面形态、河南北宋东京外墙走向,了解了3500年前殷王盘庚迁都河南安阳的生态环境原因。在河南安阳殷墟遥感考古中,中国社会科学院利用计算机图像处理技术,将光谱特征丰富的美国陆地卫星TM(专题成像仪)影像与几何关系稳定的航空影像相结合,大大提高了遥感影像质量,发现了一些新的殷墟遗址和墓葬。

此外,科技考古人员利用先进的遥感技术发现了塔克拉玛干沙漠中心的古桑园;发现了消失在沙漠腹地近2000年的古“郭靖”遗址;发现了杨迪挖掘的大运河,它已经淤积了1000多年。

我国遥感考古重视多学科联合研究。自然科学和社会科学工作者相互学习,充分发挥各自的专业特长。

大型考古调查应综合利用航天遥感信息,如航空摄影、卫星照片、多光谱卫星遥感影像、机载雷达影像等。,开展地面考古遗址的无损检测和鉴定。同时,结合物探技术和常规野外考古手段,勘探发现考古遗址,开展考古测绘、文物保护和考古研究。

考古学家认为,利用遥感考古这一新的科学方法,我们将在中国这片古老而辽阔的土地上发现更多令世界惊叹的秘密和宝藏。更有利于文物的保护和发现。