遙感影像中所見隋唐大運河永濟渠沁河故道遺跡

□陳東川 黃曉東

永濟渠是繼通濟渠、邗溝之后，隋煬帝開鑿的又一條重要運河。作為隋唐大運河不可或缺的組成部分，永濟渠在7—9世紀，與通濟渠、邗溝、江南運河共同構(gòu)成東亞大陸完整的水運網(wǎng)絡(luò)，起到了溝通海河、黃河兩大流域政治、經(jīng)濟、文化的歷史作用。

永濟渠包括南段的引沁故道 （或稱沁河故道）、中段的白溝至天津河段，以及北段的天津至隋代涿郡郡治薊城段三大部分。其中南段的引沁故道由于河道經(jīng)由黃河、沁河泛濫區(qū)，歷史上雖有文獻記載，但多不見河道遺跡。近年來，受河南省武陟縣文物局邀請，鄭州大學(xué)黃河變遷與大運河文化傳承研究團隊在首席專家陳隆文教授的帶領(lǐng)下，為尋找與確定隋唐大運河永濟渠沁河故道走向和河道遺跡做了許多工作，并取得了突破性進展。團隊在研究過程中，通過全面收集歷史文獻記載、實地勘察與解譯遙感考古影像資料，不僅確定了隋唐大運河永濟渠南段沁河故道在武陟境內(nèi)的基本走向，而且發(fā)現(xiàn)了沁河故道的重要遺跡。

一、遙感技術(shù)在考古領(lǐng)域的應(yīng)用

遙感技術(shù)是通過傳感器獲取地物發(fā)射、吸收、反射的電磁波信息后，再經(jīng)過信息數(shù)據(jù)處理而達到判別目標地物的一種技術(shù)手段。不同地質(zhì)體發(fā)射、吸收、反射、散射和透射電磁波的波號和頻率是不一樣的，這種差異造成不同地質(zhì)體在遙感圖像上色調(diào)和形態(tài)的不同；而利用遙感圖像不同色調(diào)和形態(tài)的差異，來判譯地質(zhì)體的屬性的過程則被稱為遙感解譯。近年來，遙感技術(shù)廣泛地應(yīng)用于環(huán)境變遷與考古學(xué)研究之中，而就遙感技術(shù)運用于考古學(xué)的遙感考古而言，遙感考古是通過傳感器探測和接收來自地表及地表以下考古遺跡的信息 （如電場、磁場、力場、電磁波、地震波、聲能等信息），經(jīng)過信息的傳輸及其處理分析，來識別物體的屬性及其分布等特征的。通過遙感技術(shù)也可以獲取遙感考古影像資料，遙感衛(wèi)星影像資料往往具有大范圍、多時相、高分辨率等特點，為研究歷史景觀的空間形態(tài)及其變化提供了重要資料依據(jù)，應(yīng)該引起我們的高度重視。由于遙感技術(shù)視野廣闊，在廣闊區(qū)域內(nèi)為我們提供了連續(xù)對比分析和解釋推斷的條件，再加上它的敏感波段較寬，使我們無法在可見光波段觀察到的但客觀存在的現(xiàn)象得以顯現(xiàn)，這就使我們可以對古代遺址蘊含的古地理、古環(huán)境、古代社會的信息進行客觀的了解，使我們能夠清晰地把握復(fù)雜景觀的空間形態(tài)及其動態(tài)演變過程，從而起到支撐和深入闡釋歷史文獻與地圖信息的研究作用。

二、隋唐大運河永濟渠沁河故道走向的確定

隋唐大運河永濟渠沁河故道走向的確定離不開對歷史文獻記載的系統(tǒng)研究與深入闡釋。陳隆文教授通過對明代以前的《山海經(jīng)》《漢書·地理志》《水經(jīng)注》《隋書·煬帝紀》《太平寰宇記》等地理與歷史文獻中黃河、沁河關(guān)系，隋煬帝沿永濟渠北巡涿郡征高麗的文獻記載進行分析，認為隋唐永濟渠“引沁水南達于河，北通涿郡”的沁河故道，應(yīng)于今武陟縣東南大城村（隋武德縣治）南側(cè)從當(dāng)時沁河下游主河道中分出。具體的引沁地點位于今武陟縣城以東，小巖村、圪垱店、商村一線以南，方陵、南賈、詹店一線以北的地區(qū)?！端?jīng)注》成書在隋代以前不足百年，其記述“沁水于縣南，水積為陂，同結(jié)數(shù)湖”。可見當(dāng)時此地地勢較低，水域廣大，可以通過沁水與黃河相連通，航運條件較佳。不僅如此，此處與洛口、通濟渠也都相距不遠，隋煬帝若乘船從江都（今揚州）北上，過淮水進入通濟渠中，由板渚橫過黃河入沁水東北行到河北地區(qū)；出洛口便可以經(jīng)黃河進入沁口，再溯沁水東北行就可以順利進入永濟渠之中，這是一條最為便捷的路線[1]。通過對美國20世紀60年代啟用的空間攝影偵察衛(wèi)星（即科羅納計劃）拍攝的已經(jīng)解密的歷史遙感影像——鎖眼衛(wèi)星影像的解譯，研究團隊在上述區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了較為明顯的古河道景觀。

特有的地質(zhì)屬性造成了古河道在遙感影像上色調(diào)、形態(tài)、結(jié)構(gòu)的差異，加之埋藏深淺不同以及后期人類活動的影響，古河道本身固有的色調(diào)在圖像上很難表現(xiàn)出來。而經(jīng)過解譯的遙感影像則會在一定程度上彌補這些不足，例如：人類往往逐水而居，因此沿古河道往往會有較多居民點及連片耕地；水源枯竭時河道會出現(xiàn)干涸現(xiàn)象，但在雨后或水源充沛時期河道中仍會形成水流，影像上往往形成深色條帶；古河道的總體形制會呈現(xiàn)蛇曲線狀分布特征。研究團隊在歷史文獻研究與實地考察相結(jié)合的基礎(chǔ)上，輔之以解譯的遙感影像資料后認為：孟姜女河就是隋唐大運河的沁河故道，今天小巖村東至圪垱店村一線以北、馮村以東谷歌地球影像上呈帶狀展布的蛇曲線狀帶就是歷史上隋唐大運河永濟渠沁河故道所流經(jīng)的區(qū)域。如圖1所示，在2009年12月19日的谷歌地球影像上，作為古河道的西孟姜女河在有水流形成時呈帶狀展布的暗色調(diào)，且外形迂回曲折；除此之外，沿河道兩側(cè)分布著眾多居民點與規(guī)則狀分布的耕地，且部分居民點分布與河道走向高度一致。通過以上分析，我們可以看出，受后期人類活動的影響，武陟境內(nèi)馮村東南的西孟姜女河段呈現(xiàn)出居民點、耕地沿河道定向排列的蛇曲線狀分布特征。這一影像特征是團隊深入解譯并判譯隋唐大運河永濟渠沁河故道地標性遺跡的基礎(chǔ)。

圖1 西孟姜女河走向（2009年12月19日，谷歌地球影像上）

三、隋唐大運河永濟渠沁河故道地標性遺跡的解譯

歷史文獻上稱漢代黃河的左（北）堤為古陽堤，古陽堤自武陟縣余原村，經(jīng)木欒店向東北經(jīng)新鄉(xiāng)市南，沿古河道入滑縣、浚縣境，有些地段至今還有堤形。明弘治六年（1493年）劉大夏主持治河時利用古陽堤加筑了一道180千米的長堤，名曰太行堤。明代太行堤的起點在武陟木欒店，而從延津到木欒店這段太行堤實際上就是古陽堤的一部分。隋唐大運河永濟渠沁河故道必須翻越古陽堤才可以流向東北，進而實現(xiàn)黃河、海河兩大流域的溝通。因此，武陟縣馮村東南，小巖村、圪垱店一線以北區(qū)域，成為研究團隊尋找隋唐大運河永濟渠沁河故道地標性遺跡的重點工作區(qū)域。

基于RS（遙感技術(shù)）與GIS（地理信息系統(tǒng)）等現(xiàn)代地理信息技術(shù)，研究團隊對1963年9月25日的鎖眼衛(wèi)星影像進行解譯分析，經(jīng)過地理校正與圖像增強處理后，影像清晰、層次豐富，能夠充分反映永濟渠沁河故道穿越古陽堤的遺跡特征，結(jié)果如圖2所示。具體判譯過程如下：

圖2 永濟渠渠首口門遙感解譯結(jié)果

1.鎖眼衛(wèi)星影像顯示，從小巖村以北到圪垱店村以北在較長的一段距離存在一段連續(xù)曲折的白色線狀地物，根據(jù)遙感解譯標志，白色線狀地物一般為道路或其他人工修筑的規(guī)則地物，結(jié)合歷史文獻資料記載判斷的古陽堤方位，基本上可以判譯白色線狀地物為古陽堤北側(cè)的邊緣。

2.在圖2所示的B、C點之間，線狀地物走向出現(xiàn)明顯的向南偏折現(xiàn)象，且BC線以北的耕地呈規(guī)則狀分布，而AB線與CD線以北的耕地分布卻無明顯特征。借助遙感解譯經(jīng)驗知識可知，古河道由于地下水位較高，在其上的植被往往生長較好，且沿古河道呈現(xiàn)出較為規(guī)則的分布特征。基于以上分析可知，造成BC線以北與AB線、CD線以北耕地分布強烈反差的原因應(yīng)是BC線以北耕地處于沁河故道內(nèi)。

3.ABCD線為連續(xù)的線狀地物，而BC線以北區(qū)域為馮村東南方向展布的西孟姜女河河道，據(jù)此可判譯B、C之間應(yīng)為隋唐大運河永濟渠沁河故道穿越古陽堤的部分。永濟渠沁河故道在修建過程中在古陽堤B、C之間破堤開口門，引沁水向東北方流去。

據(jù)此，1963年9月25日的鎖眼衛(wèi)星影像中所顯示的小巖村東與圪垱店村之間的凹口遺跡可以確定為隋唐大運河永濟渠沁河故道的遺跡。

20世紀80年代以來，中國城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展迅速，在此大的時代背景下，武陟縣的城鎮(zhèn)化建設(shè)也迅猛發(fā)展。結(jié)合2020年8月26日Landsat8衛(wèi)星影像可以看出，武陟縣縣城面積相比1963年擴展數(shù)倍，永濟渠沁河故道附近村莊面積也擴張明顯，如小巖村、馮村、大城村、圪垱店村等。與此同時，修建的鄭云高速、晉新高速途經(jīng)古陽堤舊址附近，對附近地類變化干擾較大。

受人類活動影響，武陟縣地表形態(tài)發(fā)生劇烈變化，截至目前，已無法在衛(wèi)星影像上找到古陽堤的明顯遺跡，只能通過將2020年8月26日Landsat8衛(wèi)星影像與1963年9月25日的鎖眼衛(wèi)星影像在ArcGIS（地理信息系統(tǒng)平臺軟件）中進行地理配準，采用疊加分析技術(shù)，將1963年的古陽堤舊址影像疊加至2020年的衛(wèi)星影像上，可以看出古陽堤舊址處已被耕地、建設(shè)用地占據(jù)，結(jié)合實地勘察發(fā)現(xiàn)，口門舊址處也多為林地、道路等地類，具體如圖3所示。

圖3 古陽堤周邊地類變化

通過對近60年的遙感影像進行解譯分析，可以看出在20世紀60年代之前，受限于生產(chǎn)技術(shù)水平，人類對地表改造程度相對較低，在衛(wèi)星影像上尚能夠找到永濟渠沁河故道的遺存。隨著生產(chǎn)力水平的提高，人類對自然的改造程度的大幅度提高使得地表發(fā)生劇烈變動，永濟渠沁河故道的遺存逐漸被人類活動所破壞。進入21世紀后，武陟縣小巖村、馮村一帶城鎮(zhèn)化建設(shè)步入快車道，為形象展示這一變化，我們團隊獲取了 2002年與2020年武陟地區(qū)局部的高清影像（如圖4）。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，首先，在近20年內(nèi)，該區(qū)域不僅居民點規(guī)模有所增加，而且工礦用地增多，道路建設(shè)也迅猛發(fā)展，形成了較為完善的交通網(wǎng)絡(luò)體系。城鎮(zhèn)化建設(shè)在為居民生活提供便利的同時，也對古河道遺跡帶來破壞，在快速城鎮(zhèn)化過程中，原有農(nóng)業(yè)用地板塊被道路所分割，且大量轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，對區(qū)域原生態(tài)帶來威脅。其次，古河道也因道路建設(shè)、居民點擴張、設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展等原因被截斷、改造并轉(zhuǎn)化為其他用途，在地表逐漸難以尋覓古河道遺跡。古河道研究是重塑區(qū)域河流地貌演變歷史的重要基礎(chǔ)資料，因此，科學(xué)判譯古河道遺跡并及時展開搶救性保護對于還原歷史、啟示當(dāng)代具有重要意義。

圖4 2002年與2020年高清影像對比