遥感考古：碧空“慧眼” 穿越千年

作者:(中国科学院空 day信息创新研究所副研究员)、(中国科学院空 day信息创新研究所副研究员)、顾(中国科学院空 day信息创新研究所七年级工作人员)。

从海底探测到无损检测，科技的发展给考古工作带来了更多的可能性。其中，遥感给了传统田野考古和文化遗产保护一个“好心眼”。与地面考古调查相比，Tai 空中的卫星、Tian 空中的飞机等遥感平台为考古提供了不同的视角，在解读考古信息方面发挥了千百年来不可替代的作用。近年来，遥感考古技术得到了系统发展，通过数据、理论和技术的不断融合，在野外考古调查、文化遗产保护与修复、文物资源管理与展示等方面表现突出。

奎泰克谢海尔古城远景图(一)和复原图(二)。

图片由中国科学院空 Day信息创新研究院提供。

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手段发现和鉴定考古遗迹的无损检测技术和方法。主要原理是基于多平台、多传感器获取场地和环境的空和光谱信息，根据光谱成像规律和空之间的相关性提取场地的光谱、纹理、几何特征及其空分布。这使得很多过去找不到的信息清晰地展现在世人面前。

考古遗存或遗迹在局部地表和浅层的存在，会影响周围土壤的理化性质，造成土壤结构、含水量和营养成分与原状自然堆积的差异，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。

遥感不仅可以为考古调查和发掘服务，还可以记录和解释遗址和环境的历史变迁。特别是随着遥感考古理论和方法的发展，各种技术方法的引入和集成，可以实现考古信息的深入挖掘、综合研究和多维展示，为考古研究和文化遗产保护提供科学数据和技术支持。

与传统的文物保护考古技术手段相比，遥感技术具有宏观综合、动态实时、客观准确、时间空回溯、全天候全天候、穿透力强等优势，主要表现在以下几个方面:

有各种各样的观察平台。遥感可以根据考古调查、遗址监测等不同应用场景的要求，从地面、平面、卫星等不同观测平台获取多尺度、多时相的遥感观测数据。

多源数据。载荷的成像光谱从可见光波段向长波短波连续延伸，可获取高空、高时间、高光谱分辨率、长时间序列的多源信息，为遗址调查、文物保护监测、古环境重建提供丰富的数据源。

全天候、全天时、大范围的遥感技术可以突破气候条件和观测时间的限制，快速、准确、宏观地获取地表和浅层的考古信息。

动态实时。遥感可以获取海量数据，具有动态实时观测遗址及其发生环境的能力。

渗透能力强。遥感考古可以在一定程度上穿透上层遗迹，激光雷达可以穿透森林树冠获取地面信息，合成孔径成像雷达和探雷可以穿透地表不同深度获取地面遗迹或埋藏遗迹的信息。

无损检测。遥感可以突破传统野外考古的局限性，在不进行考古发掘的情况下感知、测量和分析考古遗存的特征，大大提高考古调查的效率和探测能力，在农作物覆盖、戈壁沙漠等不同土地覆盖条件的考古调查中取得良好的应用效果。

可以说，遥感技术在文物的发现、保护、修复和管理等领域不断发力，逐渐形成了独具特色的遥感考古研究领域。随着遥感考古技术创新和应用研究的深入，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步融入遥感考古研究，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水平，将遥感考古研究推向了一个新的时期。

2西域都护府在哪里？遥感有助于解决永恒的难题

遥感考古技术的一个典型应用是判断西域胡夫府的位置。西域都护府是汉代中央政府治理西域的最高政治机构。寻找它的位置一直是考古学家和历史学家研究了近百年的课题，却始终没有定论。近年来，中国科学院空 day信息创新研究所、国家博物馆和新疆文物考古研究所共同将遥感和地球物理技术与文献研究和实地调查相结合，进一步推动了寻找西域都城的考古研究。

研究人员根据历史记载和文献资料，初步划定了遗址可能的区域，利用多源遥感数据对该区域进行了大范围的勘探，找到了考古感兴趣的区域，通过各种地球物理手段对感兴趣的区域进行了进一步的勘探，验证并获得了地下埋藏目标的信息，通过综合考古勘探和地上地下的综合分析，获得了古城的布局和形制等信息，最后通过传统的考古钻探进行了验证。遥感考古勘探成果为考古调查和发掘提供了重要的参考信息。

据北京大学考古文博学院教授林梅村介绍，“汉代西域36国流行圆形城市，而中原多为方形城市”。基于航空空和航天遥感影像，发现魁玉克谢海古城是一个圆角正方形，表现出西域与中原融合的特点。城墙边长约230米，是汉代的高度，符合汉代的规定。

遥感图像显示，古城高台周围有环形异常，尤其是降雨后，有明显的潮湿迹象。经地球物理勘探，其含水量高于周围，推测为海沟。在城内和疑似壕沟处发现大量红烧土和灰层，经碳14测年，距今约2200年(汉代)。

根据实地调查和勘探分析的结果，研究人员发现古城平台的最高点距离地面约6米，推断其早期为“多层次的高层建筑”，模拟并还原了魁玉克谢海古城的原貌。

2017年，在新疆巴州轮台县举办“汉唐丝绸之路发展——西域都护府”研讨会。与会学者认为，西域都护府遗址的位置可以初步确定在轮台。

吉仁台沟口遗址正射影像(左)和数字高程模型(右)。

图片由中国科学院空 Day信息创新研究院提供。

3 .不断进步和突破，中国的遥感考古实践日益丰富。

我国遥感考古技术的应用始于20世纪60年代三门峡水库的修建。当时，科学家利用航拍空照片分析了库区的古遗址和墓葬分布。此后开展了北京长城导航空遥感勘测、寿春市遥感解译、陕甘宁交界干沙掩埋古长城、秦始皇陵遥感考古勘探等研究工作。2001年，中国科学院、教育部和国家文物局联合成立了遥感考古联合实验室，标志着中国遥感考古应用进入了一个新阶段。随后，国家文物局启动了一系列重大联合科研项目。基于遥感技术的空信息技术成功应用于京杭大运河保护、中华文明溯源工程、中国西部干旱地区典型遗址探测、天地联合野外考古调查等，极大地推动了遥感考古技术的应用和发展。

近年来，遥感技术在考古调查、发掘、保护和研究中得到广泛应用，取得了一系列突破性进展和标志性成果，对考古学的发展起到了不可替代的推动作用。

首先是遥感考古调查和发现。遥感技术可以克服复杂地形对传统考古调查的影响，对考古遗址的结构布局和分布形成新的感知。在海南、新疆第三次文物普查中，利用遥感技术对古城、墓葬、长城、坎儿井等不可移动文物进行了大规模遥感考古调查，发现遗址数百处，在人口密集区、沙漠、戈壁等考古调查中发挥了重要作用。在西北干旱区开展地表考古调查，在古丝绸之路要道甘肃瓜州-沙洲段发现多处古城遗址，填补了巴州古城遗址西部汉唐遗址遥感考古发现的空空白，为西北边疆历史地理研究提供了丰富的实物资料；在内蒙古、河南、河北、新疆的aerial 空考古调查中发现了许多考古遗存，为多元文化融合地区的考古研究提供了新的材料。

二是空之间的技术协同检测。随着遥感考古应用的实践和积累，遥感考古正逐步走向遥感、地理信息系统、地球物理等多种信息和技术的综合应用，有效提高京杭大运河、丝绸之路、长城等大型线性文化遗产以及城市遗址、典型遗址的考古信息获取能力和协同探测能力，为遗址探测、空预测、环境分析提供基础信息和技术支撑。

三是文化遗产保护监测。遥感技术可以监测核心区和缓冲区的文物保护、自然和人为变化以及周边地区发展对文物的影响，支持文化遗产保护的风险评估。基于高分辨率卫星遥感数据、长时间序列中的中分辨率光学卫星数据、微波遥感数据、激光雷达数据等多源遥感数据。，构建吴哥遗址空数据库，提取吴哥遗址及周边森林、水系、地表变形等环境特征的时间空分布信息。，实现对遗产地的全面监控；利用“COSMO-SkyMed”数据，获得了洛阳古城的地面沉降场，初步揭示了人类活动对典型遗址的影响。

四是文物的鉴定、修复和保护。利用文物专用高光谱扫描成像系统，结合云计算和大数据，可以无损提取和识别彩绘文物的隐藏病害，增强对壁画绘制技术、色彩搭配、材料来源等历史信息的了解，为彩绘文物的保护和修复提供重要的科学依据。在对敦煌莫高窟壁画病害的评估中，利用近红外高光谱技术，获取从未发生病害时到碎片脱落时病害周期各阶段的光谱信息，便于对文物病害位置进行有效保护。

第五，文物信息的数字化和立体展示。整合不同平台的遥感数据、测绘、野外调查、考古研究等资料，用于考古信息的数字化记录和遗址的三维展示，促进文物的活化利用。利用三维激光扫描技术修复了东汉时期的函谷关、龙门石窟、佛香阁等复杂大型古建筑，有力支撑了文化遗产保护。利用高分辨率遥感数据和考古调查数据，对北京、新疆等地的长城烽火台、要塞、卡伦、驿站遗址进行了三维复原，对陶寺、双花树等遗址古地形进行了三维重建，实现了对遗址及环境变迁的再认识。

六、文物之间的数据库建设与大数据分析空。基于文物资源管理和考古全过程的业务需求，建立文物数据管理和分析智能平台，推进文物综合应用系统建设。建立典型遗迹光谱库，获取不同材质、不同年代、不同埋藏条件的遗迹光谱特征，为遥感考古勘探提供重要基础数据；基于海量遥感数据、考古调查、考古勘探和考古发掘的文物资源管理系统、考古综合数据库、中国世界文化遗产遥感数据库等。已构建，实现了多源异构数据的通信；结合人工智能和遥感考古大数据分析方法，将海量多源遥感数据转化为遗址信息和考古知识，为文化遗产的科学保护和管理提供空大数据支持。

遥感技术可以最大限度地获取文物的时间空信息，从宏观、中观、微观三个层面为解决考古问题提供不可替代的信息和服务。在宏观景观层面上，可以充分把握地表要素的变化和空在遗址贮存环境中的分布；在管仲遗址层面，可以了解文物的结构、布局和空之间的位置关系；多维度空遗址遗迹详细信息可以在微本体层面获得。遥感已成为考古调查和监测不可或缺的手段。

随着遥感数据的极大丰富，空之间的考古信息呈现爆炸式增长，基于人工智能和考古大数据的遥感考古技术发展成为研究热点之一。在多学科融合的背景下，遥感、地球物理、环境等学科的交叉融合将进一步推动遥感考古的协同创新和发展。未来，遥感技术的不断突破和文物产业需求的有效牵引，将推动遥感考古基本原理、技术方法和应用水平的全面提升，推动考古学的智能化、定量化发展，为建设中国特色、中国风格、中国气派的考古学贡献力量。

《光明日报》(2023年11月02日第16版)

来源:光明网-光明日报