“黑科技”助力一帶一路考古

彭茜+張遠

曾經(jīng)，考古工作者靠著一把洛陽鏟行走天下。但現(xiàn)在，遙感信息、虛擬現(xiàn)實、無人機等先進技術(shù)開始在考古發(fā)掘和文物修復中大顯身手，幫助考古工作者由表及里還原歷史真實。

工欲善其事，必先利其器。在“一帶一路”的考古中，這些“黑科技”也成為中國考古“走出去”的利器，受到各國同行的重視和青睞。

精準“破案”

在新疆塔里木盆地東南緣口曾有一座叫米蘭的古城。作為絲綢之路南道重鎮(zhèn)，它在漢代是樓蘭前往于闐的中轉(zhuǎn)綠洲城鎮(zhèn)，也是通向中亞的通道，商旅往來如織。

米蘭古城的漢代屯田系統(tǒng)是這個城鎮(zhèn)興衰的見證?！稘h書·西域傳·鄯善國》記載，它在西漢時為西域樓蘭國的伊循城。漢昭帝于元鳳四年（公元前77年）應(yīng)鄯善王（古樓蘭國）尉屠耆請求派軍隊到此屯田積谷。

中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所研究員、聯(lián)合國教科文組織國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心副主任王心源說，縱觀我國西北2000多年的屯墾史，屯田興則西域興，邊疆得到迅速開發(fā)；當屯田廢弛，邊疆多會走向不安寧，絲綢之路阻絕。

“作為商貿(mào)通道網(wǎng)絡(luò)的絲綢之路，其系統(tǒng)功能構(gòu)成總體可分為交通、防御與補給子系統(tǒng)。三個子系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作才構(gòu)成了曾經(jīng)車水馬龍、晝夜不息的絲綢之路，而米蘭屯田兼有這三個子系統(tǒng)的功能。”王心源說。

只不過經(jīng)過千年風沙侵蝕，屯田早已消失不見，只留下溝渠訴說歷史。中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所的團隊利用“遙感考古”技術(shù)，基于高分辨率衛(wèi)星圖像，通過人機交互解譯，于2015年4月從全局尺度揭示了米蘭古屯田灌溉系統(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)。

遙感影像中，茫茫戈壁上有一個由一條干渠、7條支渠和大量斗渠、毛渠組成的灌溉系統(tǒng)，灌溉范圍東西長約6公里，南北寬約5公里。王心源說，米蘭屯田灌溉渠系是中國古代西北邊疆綠洲農(nóng)業(yè)開發(fā)的典型案例，更是米蘭古屯田的核心組成部分，象征著曾經(jīng)高度發(fā)達的綠洲農(nóng)耕文明。

遙感考古像“破案”：先發(fā)現(xiàn)疑似地點的線索，文物考古再跟進發(fā)掘，前期“案頭工作”更為重要。王心源率領(lǐng)的研究團隊先做了充分的遙感影像采集、處理與解譯，通過對NDVI植被指數(shù)等分析，并與《史記》《漢書》及斯坦因的《亞洲腹地考古圖記》等歷史文獻比對，確認疑似區(qū)域，并在遙感影像的精準導航下，對疑似遺址點實地勘探驗證。

研究團隊還新發(fā)現(xiàn)一個橢圓形的米蘭古綠洲，遙感估算當時可供利用的綠洲資源達8000至1萬公頃。米蘭屯田的景觀格局對全球氣候變化十分敏感，屯田灌溉水源主要來自發(fā)源于青藏高原北部阿爾金山的米蘭河，由冰雪融水補給。全球變暖讓青藏高原冰川后退、雪線上移，造成了米蘭屯田和鄰近綠洲的歷史演變，這意味著空間考古可以提供比單純遺址考古更全面的環(huán)境變遷研究。

“古絲綢之路是一個龐大的路網(wǎng)系統(tǒng)，是大型的‘線性遺產(chǎn)，具有空間范圍廣、沿線環(huán)境復雜、有的地方人跡罕至、環(huán)境變化快等特點，因此需要對沿線文化遺產(chǎn)進行有針對性的研究、監(jiān)測與保護。”王心源說。在遙感考古基礎(chǔ)上發(fā)展起來的空間考古技術(shù)，融合了遙感、GPS和地理信息技術(shù)等空間信息技術(shù)，在應(yīng)對“一帶一路”多樣的地理環(huán)境、復雜的遺產(chǎn)狀態(tài)方面大有用武之地。

自2012年開始，中科院遙感與數(shù)字地球研究所利用空間考古技術(shù)參與絲綢之路沿線考古，于2013年在河西走廊西端的絲綢之路瓜州-沙州段遙感考古中一次性發(fā)現(xiàn)6處古城遺址。而此前考古工作者用了近十年時間才在戈壁灘找到巴州古城。

這樣精準高效的考古技術(shù)正在走向世界。中科院遙感與數(shù)字地球研究所的空間考古技術(shù)參與了柬埔寨吳哥窟的遺產(chǎn)保護。2017年上半年，團隊還將前往突尼斯，參與羅馬帝國路網(wǎng)系統(tǒng)和驛站的遙感考古合作研究。

立體記錄

古絲綢之路龐大的路網(wǎng)系統(tǒng)，肇始于張騫出使西域。2000多年前，漢武帝派張騫向西尋找大月氏國共同抗擊匈奴，古絲綢之路由此開啟。

如今，中國考古工作者利用現(xiàn)代考古手段追尋大月氏人西遷足跡，從河西走廊直至烏茲別克斯坦的撒馬爾罕。在三維掃描技術(shù)的立體記錄下，他們正一步步揭開大月氏和古絲綢之路的神秘面紗。

就在2016年7月底，中烏聯(lián)合考古隊成功在撒馬爾罕市西南20公里的薩扎干遺址發(fā)掘出一座距今2000年前的康居（中亞古國）貴族墓葬。專家認為，由于這一墓葬地處康居勢力范圍的南緣，有助于進一步確定大月氏勢力范圍的北界。

參與發(fā)掘的西北大學絲綢之路研究院考古學首席專家王建新教授說，這座大型貴族雙墓，僅封土直徑就有40多米。一男一女在墓中分室而葬，兩墓間有通道相連。主墓的女性身上裝飾著黃金鑲嵌綠松石的首飾，被考古人員稱為“薩扎干公主”。

發(fā)掘“薩扎干公主”的整個過程都被三維掃描技術(shù)精確記錄下來。傳統(tǒng)考古手段多是通過攝影、攝像甚至手繪來記錄挖掘現(xiàn)場，而三維掃描技術(shù)則是一種數(shù)字化、立體的全方位記錄，對考古發(fā)掘的每個重要節(jié)點都進行高精確度掃描記錄，為考古現(xiàn)場留下“立體影像”。無人機技術(shù)也被用于立體記錄考古現(xiàn)場的一些小場面。

“從我們對遺址的發(fā)掘過程到出土物的記錄全是三維的，而不僅僅是拍照和繪圖。這種三維化的記錄，讓我們最后對成果的認識和分析都和以前不同。”王建新說。在遺址現(xiàn)場，研究團隊通過布設(shè)靶標，利用三維激光掃描儀準確、直觀地記錄下了考古發(fā)掘現(xiàn)場遺跡、遺物的三維空間分布狀態(tài)，為后期分析積累了寶貴的“大數(shù)據(jù)”。

王建新說：“我們所用的技術(shù)，烏茲別克斯坦考古工作者是頭一次見到，給他們帶來從技術(shù)到理念的新東西，得到了他們的認可和支持，是互利共贏的。”

再現(xiàn)歷史

三維掃描技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）結(jié)合，可以產(chǎn)生“時光機”般的效果，還原遺址的初始狀態(tài)。戴上VR眼鏡，公眾將一睹絲路沿線軍事重鎮(zhèn)通古斯巴西城千年前的輝煌。

通古斯巴西城位于新疆新和縣，地處渭干河沖積平原邊緣，曾是唐代安西大都護府治下的軍屯中心。歷經(jīng)千年風霜，高大的土質(zhì)城垣依然在地平線上巍然佇立，但已坍圮傾頹。城內(nèi)長滿紅柳，還曾因廢棄已久而野豬泛濫，“通古斯巴西”就是維吾爾語“野豬首”之義。

自2013年開始，北京大學考古文博學院研究員陳凌開始帶隊進行通古斯巴西城的考古發(fā)掘工作，基本探明了全城形制布局和建城順序。城略呈方形，南北長約250米，東西寬約230米，面積約5.75萬平方米，四角殘存四座高大角樓。

“中國遺址跟歐美不一樣，希臘、羅馬都是好看的石頭城，而絲路沿線很多遺址看起來是‘土疙瘩。如果文化修養(yǎng)很高，會有‘西風殘照，漢家陵闕的感覺，但一般百姓很難體會到遺址的可觀賞性。這就需要借助技術(shù)手段作展示?！标惲枵f。

在陳凌看來，遺址未動土的狀態(tài)，“既是考古工作的起點，也是古代歷史的終點”。因此，考古團隊進行逐層三維掃描，在發(fā)掘過程中不停進行三維重建，累積遺址從沒挖到被發(fā)掘完畢的狀態(tài)，便于向觀眾展示一步步的挖掘過程，還可在未來通過“逆過程”向觀眾還原遺址被發(fā)掘前的原貌。

陳凌團隊還在考古現(xiàn)場積累拍攝用于虛擬現(xiàn)實（VR）眼鏡的內(nèi)容素材。遺址周邊環(huán)境復雜，在城內(nèi)參觀路線有限，戴上VR眼鏡后，便可隨意觀望，細探虛擬重建出的通古斯巴西城。城中倉儲、居住、守衛(wèi)各有區(qū)域；北甕城的佛寺中，佛頭螺髻和菩薩裙擺的細節(jié)都纖毫畢現(xiàn)；遠望之下，四條烽燧線會集于斯，侵略者當年為何選擇這條路線也可了然于胸。

“我們現(xiàn)在做的是力圖突破單點，對周邊地理環(huán)境做整體釋義。比如古代旅行者為什么選擇絲綢之路的這條路線，因為一側(cè)是寸草不生的茫茫干山，一側(cè)是塔克拉瑪干沙漠，唯有沿著塔里木河的河道走，才便于給養(yǎng)?！标惲枵f。他希望未來建成一座體驗館，把重建還原的歷史信息和考古過程展現(xiàn)給參觀者，讓其對整個空間和城址歷史有較完整把握，也有利于提高大眾對于遺址的保護意識。

“考古‘走出去的工作其實就是把中國幾十年來形成的這套行之有效的方法讓外界了解。傳統(tǒng)觀點認為世界考古俄羅斯最強，法國、意大利次之，現(xiàn)在國際合作多了，才發(fā)現(xiàn)我們用的很多科技和傳統(tǒng)考古手段，他們想都想不到?！标惲枵f。