中國(guó)歷史悠久，古遺跡遍布全國(guó)。經(jīng)過(guò)歲月的洗禮，這些遺跡有的被深埋地下，有的只剩下斷壁殘?jiān)獜?fù)雜的地形地貌為發(fā)掘這些歷史遺跡帶來(lái)極大的不便。而新的遙感技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地獲取大量地表和地下的古遺跡信息，這些信息經(jīng)過(guò)遙感專家和考古專家的研究和分析，經(jīng)虛擬顯示技術(shù)處理，可再現(xiàn)中華民族的輝煌歷史。

考古的技術(shù)手段

什么是遙感考古呢?簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是通過(guò)傳感器對(duì)地表及地表以下的遺跡進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀察、探測(cè)。遙感技術(shù)作為第四紀(jì)地質(zhì)研究的方法之一，比較普及，而應(yīng)用于考古和古地理環(huán)境的調(diào)查研究。則起步較晚，近年來(lái)才開始引人矚目，先后開展了以下幾個(gè)方面的應(yīng)用嘗試：

可見光遙感。利用航空攝影或衛(wèi)星圖像，識(shí)別土地覆蓋與土地利用變化，分析湖泊、海岸線等自然環(huán)境變遷。例如青藏高原上面積大于2平方千米的湖泊總數(shù)，衛(wèi)星遙感查明達(dá)800余個(gè)，比舊地圖多4倍，而江漢平原上的湖泊只有297個(gè)，比舊地圖減少一半。

紅外遙感。從土壤水分、土地溫度與植被的微小差別與對(duì)比，發(fā)現(xiàn)了很多被埋沒(méi)、被夷平的古城遺址。在北京市范圍內(nèi)，航至遙感查明的境內(nèi)長(zhǎng)城總長(zhǎng)達(dá)629千米，比舊地圖增加了1倍，其中保存完好的67千米，形成北西及東西兩組走勢(shì)，共有城臺(tái)827座，主要關(guān)口71座，遺址地基多樣。

微波遙感。在SIR-C雷達(dá)圖像上，寧夏鹽池發(fā)現(xiàn)了掩埋于沙丘之下的隋、明古長(zhǎng)城。又從“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)提供的SIR-C／X-SAR圖像上，發(fā)現(xiàn)了西昆侖阿克賽欽湖附近的火山群。

痕跡分析。遙感雖然只是瞬時(shí)的空間分布記錄，但可以根據(jù)痕跡分析某些動(dòng)態(tài)現(xiàn)象的空間變化幅度。

時(shí)相對(duì)比。航空攝影已歷時(shí)百年，覆蓋陸地面積約70％，衛(wèi)星遙感圖像也積累了半個(gè)世紀(jì)，對(duì)于近百年或50年來(lái)地理環(huán)境的變遷，它們都能提供極其寶貴的檔案。

虛擬再現(xiàn)。利用分辨率較高的三維立體攝影或近景立體攝影，獲取考古現(xiàn)場(chǎng)的局部圖像數(shù)據(jù)，重現(xiàn)古地理環(huán)境或古建筑的全貌。這項(xiàng)工作在歐洲已成為行業(yè)。

考古利器

自二戰(zhàn)結(jié)束以后，西方一些國(guó)家的研究人員就開始利用二戰(zhàn)時(shí)期軍方保存的航空照片或者飛行資料，來(lái)進(jìn)行考古調(diào)查和歷史研究。大家逐漸發(fā)現(xiàn)，在航空照片當(dāng)中，或者在進(jìn)行航空飛行當(dāng)中，可以發(fā)現(xiàn)很多在陸地上幾乎看不出來(lái)的跡象。古羅馬時(shí)期修建的一道用于戰(zhàn)爭(zhēng)防御的著名的城墻，被譽(yù)為羅馬的長(zhǎng)城，它的發(fā)現(xiàn)便是遙感考古興起以來(lái)，在歐洲取得的最令人鼓舞的成功。在美洲，遙感考古也顯示出了不同凡響的力量。比如一個(gè)瑪雅時(shí)期的神廟，被熱帶雨林全部覆蓋住了，在陸地上根本就是不可能找到的。但是考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)在航空照片上有很多道路通向一個(gè)地方，根據(jù)這個(gè)線索考古學(xué)家到現(xiàn)場(chǎng)一看，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很大的瑪雅文化的祭壇，說(shuō)明周圍很多古代的先民，經(jīng)常到這個(gè)地方進(jìn)行祭祀。

保存于地表或地表以下的古代遺跡隨著歲月的流失逐漸荒廢，有的成了農(nóng)田，有的形成村鎮(zhèn)，但由于這些遺跡全部為人工建成，與周圍沒(méi)有經(jīng)過(guò)人工擾動(dòng)的土壤環(huán)境存在著差異，這就形成了這一地區(qū)土壤、水分、地表溫度等一系列的特別征象。人們?cè)谄降赜^察時(shí)，這些特別征象微乎其微，但在高空中或用遙感探測(cè)儀器觀察時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)明顯的區(qū)別。遙感可以利用土壤、水分、地表溫度等一系列的特征進(jìn)行考古：如有古河道的地方土壤濕度較大，這時(shí)選用對(duì)土壤濕度敏感的波段，當(dāng)衛(wèi)星掃描地下時(shí)．隱伏的河床就會(huì)在影像上顯現(xiàn)出來(lái)；古代的宮殿雖被夷為平地：但亨殿基址部分是用石頭或夯土建造的，反映到地表上的植被就表現(xiàn)為因缺少水分、不宜扎根而長(zhǎng)勢(shì)很差，而周圍沒(méi)有經(jīng)過(guò)人工擾動(dòng)的土壤，因其水分充沛，腐殖質(zhì)豐富，植被就顯得茂盛，有經(jīng)驗(yàn)的考古學(xué)家在高空或通過(guò)遙感影像很容易分辨出哪些是人工留下的痕跡，哪些可能是古代建筑的基址、陵墓、城鎮(zhèn)、村落、道路等等

1981年11月，飛越撒哈拉的美國(guó)航天飛機(jī)利用遙感技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了茫茫黃沙下埋藏著的古代山谷與河床隨后，地質(zhì)工作者通過(guò)買地考察，證實(shí)沙漠下面的土壤良好，并且發(fā)現(xiàn)了古人的勞動(dòng)工具和生活用品，這些古人生活的年代最早在20萬(wàn)年前，至遲也在1萬(wàn)年前。那么，是什么原因使當(dāng)年的綠洲變成了“窮荒絕漠鳥不飛，萬(wàn)磧千山夢(mèng)猶懶”的千里沙海呢?對(duì)這個(gè)問(wèn)題，地學(xué)界有人為成因與自然成因兩種對(duì)立的觀點(diǎn)：前者認(rèn)為，遠(yuǎn)古時(shí)代撒哈拉諸部落為了擴(kuò)大自己的政治與經(jīng)濟(jì)實(shí)力，無(wú)節(jié)制地?zé)痉チ?，放養(yǎng)超過(guò)草原承載能力的牲畜，若干世紀(jì)下來(lái)，森林銳減，草原干曠，土地沙化，最后演變成為大沙漠；后者認(rèn)為，是地質(zhì)歷史大周期的轉(zhuǎn)折改變了撒哈拉的古氣候環(huán)境，年均降水量由300毫米左右突然降至僅50毫米，先是局部地區(qū)的沙漠化，然后節(jié)奏逐漸加快，沙漠不斷蠶食周邊的綠洲，最終將非洲1／3的土地都吞沒(méi)了。空間遙感圖片顯示，在撒哈拉漫漫黃沙下幾百米至幾千米處，藏有30萬(wàn)立方千米的地下水。

揭開華夏文明之謎

中國(guó)的遙感考古從20世紀(jì)80年代中期才剛剛起步，一切從零開始在吸收了國(guó)外航空遙感考古成功經(jīng)驗(yàn)的條件下，中國(guó)的航空遙感考古學(xué)家把目光集中在廣袤的內(nèi)蒙古草原。大家知道，在人類文明的進(jìn)程中，草原游牧民族創(chuàng)造了燦爛的文化，特別是成吉思汗建立了元帝國(guó)，把帝國(guó)的疆域擴(kuò)展到馬隊(duì)騎兵所能到達(dá)的極限。這段波瀾壯闊的歷史，在內(nèi)蒙古草原上留下了豐富的考古遺址和千古之謎、正是由于這一地區(qū)地域廣闊、文物眾多，再加上現(xiàn)在人跡罕至的客觀條件，采用航空遙感考古的方法進(jìn)行研究是再好不過(guò)的嘗試

按照航空遙感考古研究的慣例，考古工作者首先收集了這些考古遺跡分布區(qū)內(nèi)可能收集到的航片、衛(wèi)星照片資料進(jìn)行分析。例如，通過(guò)20世紀(jì)70年代航測(cè)部門拍攝的遼代慶州古城的航片，考古工作者發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存慶州古城范圍與文獻(xiàn)記載規(guī)模不符，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析、增強(qiáng)影像等方法，進(jìn)一步用航空遙感勘察和地面考古調(diào)查、GPS定位的方法，得出現(xiàn)存的慶州城城墻只是遼代慶州城內(nèi)城部分，而外城城墻及城內(nèi)的建筑(除白塔外)全部毀于戰(zhàn)火和后來(lái)的水患。在遼上京、遼中京都能找到這樣的例子。

2003年2月，考古工作者利用遙感技術(shù)測(cè)出了湖北宜城楚皇城古河道的走向，從而揭開了秦將白起如何引水淹沒(méi)楚皇城的千古之謎。同時(shí)，他們還通過(guò)航空遙感影像看到了宏偉的楚皇城布局，包括城墻的走向和古代宮殿區(qū)遺址等。

“秦始皇陵考古地球物理綜合探測(cè)技術(shù)”課題已經(jīng)被科技部納入國(guó)家863計(jì)劃，這是中國(guó)首次將考古工作納入該計(jì)劃科學(xué)家們已開始運(yùn)用各種高科技探測(cè)技術(shù)，對(duì)神秘的秦始皇陵地宮進(jìn)行大規(guī)模的勘察。這是中國(guó)有史以來(lái)對(duì)秦始皇陵進(jìn)行的資金投入量最大、技術(shù)水平最高的地下考古勘察工作這次探測(cè)主要利用遙感和地球物理探測(cè)技術(shù)，不會(huì)對(duì)秦陵地宮造成損傷?？茖W(xué)家們將利用三維推斷技術(shù)，判定出秦始皇陵地宮大致的邊界、形狀、結(jié)構(gòu)、埋藏深度以及是否坍塌等信息。秦始皇陵地區(qū)面積為56．25平方千米，如果使用傳統(tǒng)的考古工具探測(cè)，大概需要200余年的時(shí)間采用新的探測(cè)方法可快速確定勘察區(qū)域，減少工作量。這次探測(cè)工作的一期工程將于2007年9月結(jié)束屆時(shí)，史書上有關(guān)“秦始皇陵地宮以水銀為百川、江河、大?！钡扔涊d是否屬實(shí)，將揭開謎底。

考古新世代

現(xiàn)代遙感考古技術(shù)、航天技術(shù)都在快速地發(fā)展，已經(jīng)開始利用衛(wèi)星照片或者是衛(wèi)星傳輸回來(lái)的一些信號(hào)進(jìn)行考古學(xué)研究。

分別用可見光相機(jī)和微波雷達(dá)相機(jī)拍攝撒哈拉沙漠北部地區(qū)的航片，在可見光照片上只能看見一片黃沙漫漫，而在雷達(dá)照片上卻可以清晰地看到沙層下覆蓋的條帶狀礫石層，證明這里在若干年前曾有河流經(jīng)過(guò)。

利用可見光成像照片只能觀察到遺址的地上輪廓，即使提高分辨率，也無(wú)法超出肉眼觀察的極限，而紅外光攝影和雷達(dá)攝影卻可以從人類視覺所不能及的光譜范圍，捕捉到地表和地下遺跡的蹤影、經(jīng)過(guò)一系列后期處理，有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的遙感考古學(xué)家就可以從這些照片中發(fā)現(xiàn)大量常人無(wú)法識(shí)別的考古信息，判斷出地面遺跡的年代、范圍、建筑形制甚至埋藏深度，為繼續(xù)尋找和發(fā)掘提供有價(jià)值的線索。

航空遙感考古可以幫助考古學(xué)家將地面不完整的、零碎的跡象變?yōu)橥暾男蜗?，可精確到厘米級(jí)進(jìn)行考古發(fā)掘及文物遺跡的大面積普查，可以遍及每個(gè)角落而無(wú)遺漏，特別是在山區(qū)、沙漠及人跡罕至的地方，更可以發(fā)揮其獨(dú)特的作用。

現(xiàn)在，中國(guó)高光譜、全天候、全天時(shí)、多平臺(tái)、高分辨率的先進(jìn)綜合遙感考古數(shù)字圖像取得系統(tǒng)和圖像處理分析體系已可以運(yùn)用于實(shí)際工作。通過(guò)這一技術(shù)，因秘葬而無(wú)法找到的成吉思汗墓、被埋在沙漠中的西漢西域都護(hù)府等遺跡都可能被探測(cè)到、而應(yīng)用遙感考古方法普查再結(jié)合系統(tǒng)反演與虛擬仿真方法，還可能對(duì)中國(guó)的長(zhǎng)城進(jìn)行大比例尺制圖，重繪長(zhǎng)城分布雄姿，再現(xiàn)2200年前秦代修建的原貌。