文∣王心源 中國科學院空天信息研究院

2018年3月22日，由中國遙感應用協(xié)會組織評選的“2018年度中國遙感領域十大事件”對外公布?！袄眠b感技術首次發(fā)現(xiàn)境外絲路考古遺跡”入選十大事件之一。這是中國科學家走出國門并主導聯(lián)合突尼斯、意大利、巴基斯坦相關國家開展空間考古的系統(tǒng)研究并實現(xiàn)考古遺存新發(fā)現(xiàn)，對于提升中國科學家在“一帶一路”沿線開展國際合作研究水平，形成空間考古學科一套新的研究技術與方法具有重要的標志性意義，也為 “一帶一路”暢通信息通道、促進民心溝通提供技術支持。

一、現(xiàn)代考古需要遙感相關信息技術

考古學是通過對古代人類社會留下的實物遺存（包括器物、建筑等）及其相關的生活環(huán)境與文化景觀來分析與重建過去人類活動的一門學問。過去的田野考古僅憑借肉眼或簡單的工具去獲取人類活動的物質遺存信息存在著局限，因為對于大范圍或細小的或被覆蓋的遺存用肉眼或簡單工具難以發(fā)現(xiàn)。遙感考古是通過解譯地上甚至地下遺跡和遺物的遙感影像特征來發(fā)現(xiàn)分布于田野的考古遺存。在現(xiàn)代考古工作中，從空中尋找古跡，是一種效果明顯，且已經(jīng)被普遍實施的方法。遙感考古的工作原理是建立在遺存或現(xiàn)象的物理屬性、電磁波波譜特征和影像特征三者的緊密關系上，遙感影像的解譯就是通過影像的色調、紋理，圖案的形狀、大小及其空間分布特征，并根據(jù)遺存或現(xiàn)象的波譜特征，來確定(疑似)遺存或現(xiàn)象的屬性與空間位置。但是，單純的電磁波遙感考古具有局限性，有的地下埋葬不能或難于發(fā)現(xiàn)，需要遙感結合地球物理等方法的廣義的遙感考古。廣義的遙感考古具有覆蓋范圍大、探測波段范圍廣、時空分辨率高以及對考古對象無損探測等特點，使得它在山區(qū)、戈壁、荒漠、雨林等人跡罕至地區(qū)的考古發(fā)現(xiàn)與調查具有獨特優(yōu)勢。

遙感技術不僅是人眼睛這個“遙感器”的延伸，更是分析判斷的有力助手。目前遙感技術應用于考古學和文化遺產(chǎn)管理可大致歸納為兩個大的方面：1）古代遺存的探測與發(fā)現(xiàn)。主要是借助于考古遺存的物化特性，應用各種遙感手段對地上、地表、地下的遺存進行辨識，區(qū)分其性質、形狀、大小、結構等特征；2）區(qū)域性綜合研究。主要是借助于各種遙感手段對區(qū)域內的環(huán)境變化、景觀變遷等進行研究，服務于環(huán)境考古和景觀考古的研究。

利用包括遙感（RS）、全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）等空間信息綜合技術，結合文獻分析、實地調研開展的空間考古技術與方法，中國科學家通過幾十年特別是近20年的努力，積累豐富的經(jīng)驗，也開始走出國門并開展聯(lián)合研究。絲綢之路西端突尼斯南部空間考古就是由中國科學家首次主導聯(lián)合亞、歐、非相關國家開展空間考古的系統(tǒng)研究。

二、“一帶一路”沿線的衛(wèi)星遙感考古應用

空間考古探測與發(fā)現(xiàn)是綜合遙感探測以及地理信息系統(tǒng)空間分析、衛(wèi)星導航定位、虛擬顯示等各種空間信息技術，并結合地球物理、地球化學、景觀考古、環(huán)境考古、歷史文獻與地圖、地面調查，考古埋藏、環(huán)境生態(tài)，以及地面觀測資料、地面統(tǒng)計資料、地面驗證的技術集成與研究的一套技術與方法。這個過程概括為空間大數(shù)據(jù)考古四部曲：多源數(shù)據(jù)遺存線索追溯，空間模型分析擬定目標區(qū)-靶區(qū)-疑似區(qū)（點），精準導航多學科驗證點（區(qū)），遺存價值綜合研究。

1.衛(wèi)星遙感分析確定“絲綢之路”研究靶區(qū)與疑似點

絲綢之路線路長，路網(wǎng)縱橫交錯，覆蓋廣大。沿線的65個國家和地區(qū)世界文化遺產(chǎn)就有400多項。遺產(chǎn)數(shù)量眾多、線路巨長、研究起來需要逐步展開，并分階段聚焦研究。

相比于絲綢之路這樣大尺度空間范圍，文化考古遺存尺寸僅僅幾米、幾十米至百米，大的線性遺存如邊墻（長城），雖然長度巨長，但是寬度仍然有限，難以在遙感圖上發(fā)現(xiàn)。這需要確定更小靶區(qū)乃至疑似點。而靶區(qū)的特征要根據(jù)對象情況不同來確定。

例如，本次研究的對象之一古羅馬帝國是歷史上最大的帝國之一，環(huán)繞地中海，跨今天歐、亞、非三大洲。位于北非的突尼斯是羅馬帝國的一部分，今天的突尼斯南部地區(qū)是帝國的邊界區(qū)，邊墻、堡壘以及其他配套設施構成古羅馬南部邊境軍事防御系統(tǒng)。這項研究有助于理解古羅馬如何在極端環(huán)境條件下控制和管理邊境地區(qū)，以及認知自然要素（河流、綠洲和湖泊）與人工要素（邊墻、堡壘、道路和城鎮(zhèn)）之間的關系。

突尼斯位于古代海上絲綢之路的西端，是古羅馬時期重要的海上貿易港口樞紐。研究中首先采用多穩(wěn)態(tài)分析方法（圖1），確定突尼斯中南部為研究的靶區(qū)，空間考古發(fā)現(xiàn)突尼斯中南部10個考古點分布如圖2。再用高分遙感圖像解譯、分析研究區(qū)的自然-人文情況，進而確定疑似目標。

圖1 多穩(wěn)態(tài)分析確定研究靶區(qū)

圖2 空間考古發(fā)現(xiàn)突尼斯中南部10個考古點分布圖

2.空間信息綜合技術發(fā)現(xiàn)文化遺存疑似點

通過對古羅馬歷史文獻與古地圖的研究與分析，并根據(jù)上述靶區(qū)的確定，聚焦了突尼斯中部的靶區(qū)，再通過中分辨率、高分辨率遙感圖像對于水系、道路、古湖泊、干（古）河道、（古）綠洲、城鎮(zhèn)及居民點的解譯與景觀分析，尋得疑似點。并分別于2017年4月、11月和2018年4月在突尼斯進行了實地調研與驗證，歷經(jīng)2年多時間最后在該國南部確定新發(fā)現(xiàn)的10處古羅馬時期遺存，包括邊墻3段、軍事堡壘2個，以及農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)1處、水窖3處、墓葬1處。邊墻與堡壘用于防守和保護邊界，阻擋來自南部和西部的游牧民的侵擾；農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)以及儲存淡水的水窖用于保障邊界軍民的糧食生產(chǎn)與生活需要。

3.空間考古服務世界遺產(chǎn)工作計劃

目前，遙感考古相當大的一部分精力被放在了對古代遺存的發(fā)現(xiàn)方面，嘗試使用各種方法提高發(fā)現(xiàn)古代遺存的效率，但對古代遺存本身以及環(huán)境的特性研究卻明顯不足。正在探索建立的空間考古學倡導從航空到航天，從可見光波段延伸到更寬域的電磁波段，且從電磁波走向機械波，從考古現(xiàn)場走向虛擬實驗室，把遙感技術與GIS、衛(wèi)星導航技術和地球物理、地球化學以及其他相關技術有效聯(lián)合的探測，從而形成利用空間信息技術對考古遺存探測識別、分析認知與過去文化（社會）重建的一整套技術、方法與模式可能為破解難題提供支持。

“一帶一路”覆蓋廣大，沿線地區(qū)遺產(chǎn)數(shù)量眾多、線路巨長，研究起來需要逐步展開。2017年3月13日，在北京成立了“數(shù)字絲路”國際科學計劃（DBAR）世界遺產(chǎn)工作組（DBAR-Heritage）。兩年來，聯(lián)合意大利、希臘、塞浦路斯、突尼斯、摩洛哥、烏茲別克斯坦、巴基斯坦、斯里蘭卡、柬埔寨、緬甸開展了一系列相關工作。

在未來，根據(jù)DBAR-Heritage 的計劃，2022年前，深化三個區(qū)域[中國東南部和東南亞區(qū)，中國西北部及中亞區(qū)、環(huán)地中海（含北非區(qū)）]研究，初步搭建“一帶一路”自然與文化遺產(chǎn)保護與利用共享平臺；到2026年，全覆蓋完成“一帶一路”自然與文化遺產(chǎn)的空間信息技術監(jiān)測、評估與保護，以及可持續(xù)發(fā)展與利用的科學建議，實現(xiàn)科學平臺構建與數(shù)據(jù)共享，為大眾、研究與決策服務。