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助力考古的“黑科技”
http://www.100md.com 2017年3月1日 《知识窗》2017年第3期
助力考古的“黑科技”

     随着信息时代的到来,过去的考古工作者靠着一把铲子行走天下的时代已经一去不复返了。如今,遥感信息、虚拟现实、无人机、水下机器人等“黑科技”已经开始在考古发掘和文物修复中大显身手。

    1.利用VR技术

    虚拟现实技术,简称VR技术,是一种综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备,在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术,它能使人和计算机很好地“融为一体”,给人一种身临其境的感觉。

    贞观十四年(公元640年),唐平定高昌,置安西都护府于西州交河城(今新疆吐鲁番西交河古城址),管理西域地区军政事务。公元648年,唐平定龟兹,将安西都护府移至龟兹国都城,并在龟兹、焉耆、于阗、疏勒四城修筑城堡,建置军镇,由安西都护府兼统,称“安西四镇”。唐高宗显庆三年(公元658年),安西都护府升格为大都护府。

    为研究唐朝中央政府设立的“安西大都护府”和“安西四镇”遗址的年代、性质、布局、内涵,以及其整套管理、防御体系、相关的军政建置体系等一系列问题,北京大学考古文博学院教授陈凌带领考古团队采用VR技术,在新疆天山南麓的阿克苏地区新和县对相关遗迹进行考古。

    通过考古发现,新疆阿克苏地区新和县境内现存城址及其相关附属遗址六十余处,它们系历史上各时期(主要为汉唐时期)围绕着中央王朝统治和管理西域的机构而设置的军政建置设施,包括城址、戍堡、烽燧等。

    陈凌教授还确认,通古斯巴什古城位于新和县城西南44千米,古城现存面积约5.7万平方米,南北约250米,东西约230米,周长约825米,方形,用土坯砌成,墙基宽4~8米,墙体残余最高可达7米。

    2.采用遥感信息技术

    遥感信息技术是指从卫星、飞机等不同空间位置上,运用摄影机、扫描仪、雷达等成像设备,获取考古遗址的影像資料,然后运用计算机图形图像处理技术,对这些影像进行增强和处理。同时,根据遗址范围内地表的现状和光谱成像规律等,对影像的色调、纹理、图案及其时空分布进行研究,判定遗迹或现象的位置、分布、形状等特征,进而进行探查遗址、考古测量、复原古地貌和古遗址等工作。

    “丝绸之路”在我国绵延千里,古疏勒河曾在这里蜿蜒,孕育了水草丰美的绿洲,它是汉代、魏晋、唐朝乃至清朝的军事重地和咽喉要道,是盛唐“丝绸之路”的“黄金地段”。一直以来,考古学家们力图还原这片“消失的绿洲”。然而,这里难以深入的广袤戈壁、令人望而生畏的沙窝以及强烈风蚀作用下形成的迷宫般的雅丹地貌,让考古足迹难以涉及。

    为找到瓜州—沙洲段古代遗址,中国科学院遥感与数字地球研究所王心源组成团队,利用遥感信息技术,用高分辨率卫星图像GPS定位系统和人机交互解译,揭开了米兰古城灌溉屯田系统的神秘面纱。

    通过考古发现,茫茫戈壁上,由1条干渠、7条支渠和大量斗渠、毛渠组成的灌溉屯田系统,呈现在东西长约6公里、南北宽约5公里的范围内。遥感信息技术将已经湮没于戈壁地下的灌溉屯田,探测出了轮廓。

    经过遥感影像采集、处理与解译后,研究人员又与《史记》《汉书》及斯坦因的《亚洲腹地考古图记》等历史文献进行比对,并在遥感影像的精准导航下,新发现了一个大面积椭圆形的古代绿洲。此外,还发现了5处古城遗址、2处民居村落中的13处房址遗迹、1段古渠道遗迹、1条古道遗迹和1处陶窑遗址。

    3.应用“无人机”

    无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,它无驾驶舱,但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备,具有长航时、高荷载、防雨抗风强等特点,以及能对目标进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输等性能。

    作为世界文化与自然遗产的四川乐山大佛建造1300年以来,可谓经历了风风雨雨,至今屹立在乐山三江之畔,保存完好,令世人惊叹称奇!但同时也留下了许多不解之谜,比如其主体与两侧是否是同时修建;其拜佛台究竟修于何时,又是怎么毁损的等。为了解开诸多谜团,中国社科院考古所、中国文化遗产研究院等二十多名专家和学者,对乐山大佛进行了考古调查。

    专家们应用无人机航拍,对乐山大佛及周边约4平方公里区域进行全方位立体式考古调查、勘查和测绘,不仅弄清了乐山大佛遗产范围文物的分布状况,还发现了一批新的文物资源。如发现乐山大佛及周边5处崖墓群,崖墓总数为1068座,其中有画像雕刻的崖墓为126座;又如麻浩区域发现大型高浮雕墓阙、规格较高的二层门楣、回廊形后室、兽形柱础等;柿子湾地区发现了组合丰富的画像内容、铺面特征的斗拱,以及柿子湾一号墓门楣上方图案等。

    4.借助“水下机器人”

    “水下机器人”也称作无人遥控潜水器,是一种工作于水下的极限作业机器人,它的活动范围大,在水下停留时间长,可以在水中做全方位的机动,还能钻入民居、古井等潜水员无法进入的地方寻找目标和拍摄画面。

    安徽省中部巢湖市的巢湖水下有一座古城遗址,然而鲜为人知的是,黄山市黄山太平湖水下也有明清古城遗址。据当地县志文献记载,有着2200年历史的广阳古城一直是当地县治所在地,另外还有龙门古街和秧溪街遗址。20世纪70年代,因陈村水库(后改名太平湖)建设蓄水需要,石板街、古祠堂及明清老屋等许多保存完好的明清古建筑被淹没在水下。

    为了调查黄山太平湖水下的明清古城遗址,国家博物馆水下考古研究中心和安徽省文物考古研究所的科考队员来到太平湖水域,展开了水下考古工作。他们携带了专业的“水下机器人”和水下声呐等水下考古设备,先把携带摄像头的“水下机器人”放入水下,然后通过船上的电脑显示器,把水下世界看得十分清楚,而水下声呐则通过声波,将水下遗址的全貌扫描出来。两天时间内,他们发现了黄山太平湖明清遗址,并确定了太平湖水下有广阳城遗址、秧溪街遗址及老龙门乡遗址三处明清遗址。

    古语有云:“工欲善其事,必先利其器。”随着“黑科技”在考古工作中的广泛应用,那些不被人们所认知的遗址、古迹也将重现天下。 (黄增强)