基本介紹
- 中文名：遙感考古
- 外文名：remote sensing archaeology
概況,簡介,遙感考古的歷史,遙感考古的形式,優勢,節省成本,覆蓋範圍廣,破壞小,中國的遙感考古,迅速發展,發掘套用,其他方面,航空攝影技術催生考古新時代,遙感考古效率高、效果好、花費少,避免技術與考古成“兩張皮”,
概況
簡介
那么，什麼是遙感技術呢？顧名思義，遙感技術就是遠距離感知被測目標的信息的技術。在衛星上安裝的各種遙感裝置，能夠從遙遠的太空感知地球的山山水水，一草一木。它既能洞察埋藏於地下的礦藏，又能穿透土層顯示地下的地質構造情況，也能預報地震和火山活動……它就像神話傳說里的“千里眼”一樣。
遙感考古
遙感考古由於遙感技術的這種靈活快速、視野開闊、信息豐富、敏捷探測的特點，受到了考古界的普遍關注，遙感技術很快被套用到考古學，形成了遙感考古這門相對獨立的新學科。
遙感考古，是利用地面植被的生長和分布規律，如土壤類型、微地貌特徵等物理屬性及由此產生的電磁波波譜特徵差異，運用攝影機、攝像機、掃瞄器、雷達等設備，從太空梭、衛星等不同的遙感平台上獲取有關古遺址的電磁波數據或圖像等信息，對這些信息進行光學或計算機圖像處理，使攝像的反差適合，特徵明顯，色彩豐富，再對影像的色調、圖案、紋理及其時間變化與空間分布規律進行識別和解釋，從而提供了古代遺存的位置、形狀、分布構成類型等情況，為考古發現提供科學的資料和數據。
遙感考古的歷史
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。
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。
遙感考古
遙感考古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。
遙感考古的形式
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。
優勢
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：
節省成本
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。
覆蓋範圍廣
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。
破壞小
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
迅速發展
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。
發掘套用
20世紀90年代以來，我國相繼建立了不少遙感考古中心，並取得了累累碩果。
近年來，科技考古人員利用衛星遙感技術，在珠江口發現了明代沉船，並成功地進行了打撈。接著，在渤海灣、黃海、東海等海域調查水下沉船，僅在長江口地區就發現了500多艘不同歷史時期的沉船。
我國科技考古人員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。
中國社會科學院在對河南安陽殷墟的遙感考古中，運用計算機圖像處理技術，將解析度較低而光譜特徵豐富的美國陸地衛星的TM（專題製圖儀）影像與幾何關係穩定的航空影像結合進行處理，大大提高了遙感影像的質量，並發現了一些新的殷代建築遺址和墓葬。
中國的航空遙感考古工作起步較晚,但考古學家在以往的考古工作中,已開始自覺不自覺地利用過涉及航空遙感考古資料.從60年代修建三門峽水庫時就利用航空照片去分析庫區古代遺址,墓葬的分布,到70—80年代利用遙感技術探測秦始皇陵和陪葬地區的地下情況.在吸收了國外航空遙感考古成功經驗條件下,經過外國專家專業理論培訓和河南洛陽地區進行航空遙感考古實踐,中國的航空遙感考古學家把目光集中在廣袤的內蒙古草原.大家知道,在人類文明的進程中,草原遊牧民族創造了燦爛的文化,特別是從公元3世紀以後,中國北方少數民族匈奴,鮮卑的日漸崛起,經過鮮卑人首次入主中原建立北魏王朝,到公元8世紀以後遼,金,元草原帝國的形成,特別是成吉思汗建立了蒙元帝國,把帝國疆域擴展到馬隊騎兵所能達到的極限,這段波瀾壯闊的歷史在內蒙古草原上留下了豐富的考古遺蹟和千古之謎.正是由於這一地區地域廣闊,文物眾多再加上現在荒漠廣闊而人跡罕至的困難條件,採用航空遙感考古的方法進行研究是再好不過的嘗試.
2018年4月27日，中國科學院遙感與數字地球研究所王心源研究員帶領的空間考古研究團隊，聯合突尼西亞、義大利、巴基斯坦的科學家利用空間考古技術與方法，在古代海上絲綢之路西端突尼西亞發現10處古羅馬時期考古遺址。這是我國科學家利用遙感技術首次在境外發現考古遺址。
其他方面
近年來，伴隨著空間遙感技術的發展及其在考古研究中越來越多的套用，“遙感考古”逐漸成為學界關注的熱點。與傳統田野考古相比，遙感考古借力現代科技工具和技術手段，成為考古人員的“第三隻眼”，幫助其以更廣的視野、更高的效率獲得大量信息，從而推動考古研究和考古學的革新發展。
航空攝影技術催生考古新時代
20世紀初，航空相片開始被考古學家所採用，以察看從地表高度難以或不可能認知的地表特徵。1906年，英國人夏普從飛機上拍攝到著名的史前遺址巨石陣，洗出了最早的航空考古航拍照片，學界普遍認為，這是遙感考古發軔之作。
“以夏普的航拍照片為標誌，國際上迎來了用航空攝影技術開展考古的新時代。”中國科學院遙感與數字地球研究所副研究員鄧飈表示，在航空攝影之後，衛星技術的發展使遙感技術在考古中的套用逐漸深入。進入21世紀，隨著高空間解析度衛星相繼投入套用，遙感考古技術日趨成熟，越來越被考古界所接受和認可，已成為考古調查和制定保護規劃的前期必備手段。
回顧遙感考古的發展歷程，自然科學和技術的發展可以說是最重要的推動因素。中國社會科學院考古研究所研究員劉建國自1992年起即開始從事遙感考古研究，他認為，遙感等現代信息技術應在考古研究中發揮重要作用，空間科學、光電技術、地學規律、數理方法和計算機技術等分別發展並相互結合，直接推動了遙感考古的發展。
“遙感考古的發展，也是社會發展的必然產物。人類社會發展目標的改變，給科學研究提出了新的任務和問題，在傳統方法和手段不足以達成這一目標時，新的方法和領域應運而生。”賀雲翱認為，隨著社會發展目標、科學發展目標的變革，尤其是在人與自然的關係、人與環境的關係日益緊張的背景下，人們需要對人類和自然的歷史變遷狀況進行跨區域、長時段的研究，遙感考古正逢其時。
遙感考古效率高、效果好、花費少
相較於傳統考古手段，遙感考古技術大大開拓了考古研究的區域、領域及研究人員的視野，成為考古界的“第三隻眼”。
劉建國認為，傳統考古在地面獲取信息，受人的視野和視角影響，所獲取信息往往不夠全面。利用遙感等技術從空間獲取的照片視野廣闊，利用信息技術則可將照片製成三維模型。三維模型不僅可以反映“面”信息，還能更全面地反映“體”信息，地面物象的面積、體積、形狀都可以獲取;建模後，可對地面進行三維展示，為研究者和公眾提供更豐富和形象的信息。
“遙感考古技術的發展在多個方面實現了對傳統考古的革新和突破。”賀雲翱表示，遙感考古可以進入傳統考古無法進入以及肉眼難以看到的領域和區域，如水下、沙漠、密林、地下等;相關工具和技術的運用使得同步獲取和分析巨大區域的海量資料成為可能，整合多種學科的技術手段和方法並對其進行綜合運用，大大提升了研究效率和水平。
“遙感考古還能很好地節省資金和時間成本。”劉建國和鄧飈不約而同地提到了利用“谷歌地球”進行考古研究的案例——藉助谷歌地球的影像初步研判地面情況，確定研究目標後再結合航拍、地面調查以及後期分析開展考古研究。“效率高，效果好，花費少。”劉建國表示。
鄧飈同時表示，遙感考古推動了考古學向定量化、空間化發展。他認為，考古涉及時間和空間兩個核心概念。“時間，應該是考古學家最拿手的;空間，應該是遙感技術擅長的。”空間信息技術的引入，推動著考古向空間化發展。
避免技術與考古成“兩張皮”
談及遙感考古的發展現狀和未來，有學者提出，由於人才、設備、經費及研究目標上的差異，遙感考古面臨的一個突出問題是空間技術發展與考古研究成了“兩張皮”，考古人多用傳統方法考古，對高科技的了解和運用還不夠;而遙感研究者更注重技術，相對缺乏歷史、文化、考古知識，對研究對象的考古學價值把握不夠;不同學科間的森嚴壁壘難以破除。
劉建國表示，與歐美考古遙感套用程度和效果相比，國內的相關套用具有很大局限。這其中有國內外考古遺址的物理學、地質學差異的原因，也有跨學科合作欠缺的因素。
考古學本身就是交叉學科，經常利用地質學、地層學，年代測定、成分檢測、DNA監測等自然科學範疇的技術和方法，需不斷吸收相關技術手段，才能更好地實現研究目標。我國現行人才分學科培養、科研按學科建制進行的體制機制不利於學科間的深度交流、交叉、交融。“需從觀念、制度、人才等多方面入手，推進科技和考古的深度交叉融合。”賀雲翱認為，考古界與空間遙感界、信息技術界應走跨學科協同創新的道路，在基礎和源頭上革新課程設定，培養跨學科的“遙感考古人才”。此外，要最佳化課題、研究基金配置，積極開展國際合作。
