遥感考古：碧空“慧眼” 穿越千年

2023-11-02 10:04:20 来源：中国文化报道网作者：分享：

作者：于丽君（中国科学院空天信息创新研究院副研究员）朱建峰（中国科学院空天信息创新研究院副研究员）顾燕杰（中国科学院空天信息创新研究院七级职员）

从海底探测到无损检测，科技的发展给考古工作带来更多可能。其中，遥感，让传统野外考古和文化遗产保护拥有了“慧眼”。相比地面考古调查，太空中的卫星和天空中的飞机等遥感平台为考古提供了不一样的视角，对解读数千年来的考古信息起到不可替代的作用。近年来，遥感考古技术得到系统发展，通过数据、理论、技术的不断整合，在田野考古调查、文化遗产保护与复原、文物资源管理与展示等方面表现突出。

1变不可能为可能，遥感技术赋能考古

遥感考古是指利用遥感对考古遗存进行发现与识别的无损探测技术与方法，主要原理是基于多平台多传感器，获取遗址和环境的空间、和光谱信息，根据光谱成像规律和空间相关性，提取遗迹的光谱、纹理、几何特征及其空间分布。这让许多过去不可能发现的信息，清晰展现在世人们面前。

当地表、浅地表存在考古遗迹或遗物时，会影响周围土壤的物理化学性质，导致土壤结构、含水量、营养成分与未经扰动的自然堆积之间存在差异，从而在遥感影像上形成植被、土壤、阴影等考古标志，为考古调查和发掘提供参考依据。

遥感不仅能够服务于考古调查与发掘，关键是能够记录和解释遗址及环境的历史变化，尤其是随着遥感考古理论与方法的发展，多种技术方法的引入与融合，能够实现对考古空间信息的深入挖掘、综合研究和多维展示，为考古研究和文化遗产保护工作提供科学数据和技术支撑。

与传统文物保护、考古学的传统技术手段相比，遥感技术具有宏观综合、动态实时、客观准确、时空回溯、全天时全天候、穿透能力强等优势，主要表现在以下几个方面：

观测平台多样。遥感能够根据考古调查、遗址监测等不同应用场景需求，从地面、飞机、卫星等不同观测平台获取多尺度和多时相的遥感观测数据。

数据多源性。载荷的成像谱段从可见光波段向长波和短波不断延伸，能够获取到高空间、高时间、高光谱分辨率以及长时间序列的多源信息，为遗址调查、文物保护监测和古环境重建提供丰富的数据源。

全天时、全天候、大范围。遥感技术能够突破气候条件、观测时段的限制，快速、准确、宏观地获取地表、浅地表的考古信息。

动态实时。遥感能够获取海量数据，具备对遗址及赋存环境进行动态实时观测的能力。

穿透能力强。遥感考古可在一定程度上穿透遗迹上层的覆盖，激光雷达能穿透森林冠层获得地面信息，合成孔径成像雷达和探地雷达能穿透地表的不同深度，从而获取地面遗迹或埋藏于地下的遗迹信息。

无损探测。遥感能够突破传统田野考古的局限性，在不进行考古发掘的前提下感知、测量和分析考古遗存的特征，极大提高考古调查的效率和探测能力，在农作物覆盖、戈壁滩等不同地表覆被情况的考古调查中取得很好的应用效果。

可以说，遥感技术在文物的发现、保护、修复与管理等领域不断发力，并逐步形成遥感考古这个独具特色的研究领域。随着遥感考古技术创新和应用研究的不断深入，地理信息系统、地球物理、虚拟现实、机器学习、数据挖掘、知识图谱、物联网等新兴技术逐渐融入遥感考古研究中，拓展了遥感考古研究的思路、方法和内容，提高了田野考古工作和文化遗产保护的水平，推动遥感考古研究步入崭新的时期。

2西域都护府治所究竟在哪里？遥感助力解答千古谜题

遥感考古技术的一个典型应用，就是对西域都护府治所位置的判断。西域都护府是汉代中央治理西域的最高政治机构，对其治所位置的探寻是考古及历史学者钻研近百年的课题，但始终没有定论。近年来，中国科学院空天信息创新研究院、国家博物馆和新疆文物考古研究所等单位联合，将遥感、物探技术与文献考证、实地考察等手段结合，进一步推进寻找西域都护府治所的考古研究。

研究人员通过历史记载和文献，初步划定遗址可能所在区域，利用多源遥感数据对该区域进行大范围探测，发现考古感兴趣区，进一步采用多种地球物理手段对感兴趣区进行勘探，验证并获取地下埋藏目标信息，通过地上地下一体化考古探测与综合分析，获取古城的布局和形制等方面信息，最后通过传统考古钻探进行验证。遥感考古探测的结果为考古调查和发掘提供了重要的参考信息。

根据北京大学考古文博学院教授林梅村的研究，“汉代西域三十六国流行圆城，而中原多为方城”。基于航空和航天遥感影像发现奎玉克协海尔古城为圆角方形，表现出西域与中原特色的融合，城墙边长约230米，为汉代的百丈，符合汉代规制。

遥感影像上发现古城高台周边有一圈环形异常，尤其是降雨后表现为明显的潮湿标志，后经地球物理探测其水分含量高于周边，推测为壕沟。在城内和疑似壕沟多处进行钻探发现大量的红烧土和灰烬层，经碳14测年距今约2200年左右（汉代）。

研究人员依据现场调查和勘探分析结果，发现古城高台最高处距地面约6米，推断其早期为“多级高台建筑”，据此模拟复原了奎玉克协海尔古城原貌。

2017年，“汉唐丝绸之路的开拓