遥感考古:遗址探测的“千里眼” 发掘“无损伤”

　　编者按：如今，考古已不再是“手工”技术。现代科技的介入，使考古学者能够穿越时空，触摸历史脉动，发现消失千年的古老文明。“遥感考古”正是现代科技在考古领域的最新应用。

　　古代先民创造的文明，有的已经消失，有的虽在我们身边，但仍像谜一样无法解答。1939年，纽约长岛大学的保罗·科博克博士站在秘鲁南部的纳斯卡高原的沙丘上，眺望着绵延数英里的广袤土地，发现了40余幅巨大的几何图案，形状多种多样，其中一些酷似动植物。这种只能从高处观察到的地画引起了人们极大的兴趣，有人猜测它是消失的史前文明遗迹，有人认为它是外星人的作品。纳斯卡地画究竟为何物，我们至今难以作答，但受其启发，考古工作者找到了利用遥感技术从高空观测遗址的方法。

　　大遗址探测的“千里眼”

　　“遥感”是一种从远距离不直接接触物体而取得其信息的探测技术。只要在遥感卫星上安装各种遥感装置，人们就能够从遥远的天空感知地球上的山山水水，一草一木。它就像神话传说里的“千里眼”一样，既能洞察埋藏于地下的矿藏，又能穿透土层显示地下的地质构造情况。甚至能预报地震和火山活动。

　　于是，现代遥感技术受到了考古界的普遍关注。古代遗址在茫茫大地上寻找起来往往十分困难，仅仅依靠地面的田野考古，即使花费几年的时间，也很难精确地确定其位置及范围。据专家介绍，利用航片或胶片进行综合分析，则很容易达到目的。这是由于航空和卫星遥感勘测的视野比较大，很容易将在地面上看起来杂乱无章的某些遗址、遗迹，通过隐约显露的“解译标志”加以识别。

　　专家称，遥感考古的六大特点，可以很好地解决单靠人工考古所不能解决的问题：

　　无损伤。由于不直接接触所探物体，遥感考古具有不损伤探测对象的特征，因此它又被称为“无损伤考古”。

　　无地区限制。可以克服交通不便、条件恶劣、地形复杂、高寒缺氧等不利因素，普查到工作地区的每一角落。

　　全天候。遥感考古可以发现物探、手探等方法寻找不到的遗迹。一些遗址受季节性或时间性影响很大，这时就必须依靠遥感考古。

　　全方位。由于视野广阔，遥感考古可以将所有的地面信息尽收眼底，很容易把在地面上难以发现的或杂乱无章的现象，概括成一个有规律的整体，因此，特别适用于大范围和大型遗址的勘察，也可用于研究遗址群的分布规律。

　　穿透力强，分辨率高。遥感技术如同真正的“千里眼”，能够穿过丛林，发现热带雨林下的玛雅文明，透过沙层，找到撒哈拉沙漠里的古代河道和湖盆。

　　效率高。由于具有定点准确、精密度高的特点，遥感考古对资料的解读、定位速度快，往往是传统勘探的许多倍。可以在很短的时间内，投入较少的人力，对其周围环境做大面积深入调查研究，减少野外作业量。

　　殷墟考古发掘“无损伤”

　　河南省安阳市，3000多年前正是商代晚期都城。当年的殷都，建有雄伟的宫殿和巍峨的宗庙，是全国政治、经济、文化的中心。对于殷墟的考古发掘，并不像人们想象的那样——考古学家手拿小铲，精心寻找隐匿在大地中的一片碎陶、一块瓦当。殷墟遗址发掘现场现在是各种高新科技的舞台：GPS(全球卫星定位系统)、GIS(地理信息系统)等技术在这里大显身手。其中也包括遥感技术。那么，遥感探测殷墟是如何进行的呢？

　　中国社科院考古研究所遥感技术负责人万余庆和遥感考古专家宋德闻研究员有一个基本的计划。他们把殷墟的上空划分为16个航带，在每一个航带上进行遥感成像，再把这些图像镶嵌在一起，形成一张比例尺为1:5000的完整图像。而这张合成图像，将成为考古分析的主要依据。然而问题远没有如此简单，首先，他们要为飞机制定出航线。遥感探测扫描的航带宽度为700米，长度为10公里。那么，飞机将在殷墟上空飞行16个来回，以覆盖所有的研究区。遥感专家们在飞机和地面上分别装上定位系统，这是遥感工作中至关重要的一步。飞机的飞行姿态总是在变化，这就需要第三套系统——惯性导航定位系统的帮助，用来记录飞机每时每刻的22个姿态参数。

　　20世纪80年代中期，殷墟几乎没有出土过太多的甲骨，但是考古专家们一直没有放弃对甲骨的寻找。他们在殷墟附近寻找了近一年，只从乱土层中发现一些小片甲骨，收获甚微。

　　由于地球上的所有物体受到太阳的电磁辐射，因此不同的物体具有不同的反射、投射、吸收电磁波的能力。尽管殷墟遗址随着岁月的流逝而逐渐荒废，由于这些遗迹全部是由人工建成，与周围没有经受人工扰动的土壤环境存在着差异，这就形成了同一地区在土壤、水分、地表温度等一系列特征上的不同表现和不同地物的反射光谱曲线。这些区别在平地上观察，差异会微乎其微。而科技考古人员运用TM遥感影像处理技术，便能很好地解决这一差异。TM又称专题制图仪，是美国陆地制图仪收集的数字影像，其特点是波普特征极为丰富，地面分辨率高，数据量大。此外TM影像中大量的红外波段信号，对地表土壤、植被有一定的穿透能力。根据地表土壤、植被等的局部异常在影像上产生的特殊图斑，能够判断出地下遗迹的分布情况。

　　经过研究，影像中反映面积较大的强反射异常区域被确定为殷商遗物。此后，考古人员对异常区域内进行了钻探验证。钻探的探孔间隔大都为10米，探孔的深度打至生土层为止，一般不超过6米。根据钻探记录和钻探图，可以看出研究区域内商代文化层的埋藏深度为1米左右。在钻探过程中，很多探孔中发现有一种硬灰土，其中有些探孔中发现有红色漆皮，根据考古经验可判断这几处为墓葬，而硬灰土是经过简单加工的填土或垫土。将遥感影像与钻探结果进行比较，可以推测TM影像上大面积的强反射异常区域应是该地域内众多夯土遗迹的整体反射的结果。

　　考古人员截取安阳市及附近地区相同位置的影像，然后对各波段的影像进行处理，增加每个图像层次，提高图像的判读效果。最后在计算机中将处理过的各波段影像相互叠加，合成新的彩色的TM影像。同时，在获取航空影像处理中，首先运用扫描仪将航片数字化，并且通过扫描仪分辨率的设置，使红外航片与黑白航片的比例尺一致，再将红外航片与黑白航片进行技术处理，合成新航片影像。新合成影像的色彩与自然色彩较为一致，影像中的各种现象就更易于解读了。

　　“最后呈现的是一张用最先进的科技解译出的航空遥感图像，殷墟的上部是一层浅灰土，土质结构紧密，纯净坚硬。发掘时工人挥动着钉耙用力刨土，进展却异常艰难。”考古专家刘一曼说，这个封土堆已经在这里静静待了3000年了，3000年里，没有任何文字记载过细夯土墙的存在，但是利用现代科技的办法发现了这一建筑奇迹，揭开了它神秘的面纱。

　　虽然遥感技术在考古工作中发挥了重要作用，但多数考古专家仍然表示，它在考古中仍是辅助手段，不可过度依赖。对于即将开展的其他遗址探测考古，专家坦言：“我们并没有把握能探测出重大遗迹，我们所掌握的这双"科技透视眼"对地质环境和遗存的埋藏深度仍有一定要求。但即使取得部分成果，它在数字考古上仍有重大意义。”

　　本报记者 程 竹 (来源：中国文化报)