詹長法,王子銘
(南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(珠海),廣東 珠海 519000)
海洋文化遺產(chǎn)作為海洋資源的重要組成部分,與自然資源構(gòu)成了不可分割的有機(jī)整體,對其進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研、探測識別、保護(hù)研究以及開發(fā)利用已成為當(dāng)下的國際共識。我國南海區(qū)域是海洋考古與海洋文化遺產(chǎn)研究的重要陣地,近年來南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(珠海)(以下簡稱“南方海洋實(shí)驗(yàn)室”)海洋考古創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聚焦南海海洋文化遺存的考古勘測、保護(hù)與利用,在海洋古遺存(海防、碼頭、沉船等)勘測、海洋文化遺產(chǎn)保護(hù)和島礁人類學(xué)調(diào)查與研究等方面進(jìn)行了積極探索和實(shí)踐。本文以“海洋古沉船勘測技術(shù)整合與研發(fā)”課題為導(dǎo)向,尋求解決復(fù)雜海洋埋藏環(huán)境下古遺存勘測和識別兩大難題的技術(shù)路徑,旨在為粵港澳大灣區(qū)海洋文化遺產(chǎn)保護(hù)利用提供新思路,為國家海上絲綢之路申遺提供學(xué)術(shù)支撐。
文物和文化遺產(chǎn)承載著中華民族的基因和血脈,是不可再生、不可替代的中華優(yōu)秀文明資源。眾所周知,海洋文化遺產(chǎn)是指具有經(jīng)濟(jì)、文化、政治或社會方面價值的涉海歷史遺存物,是海洋文化的重要載體,在沿海社會文化中發(fā)揮重要作用[1]。我國海域面積約300萬km2,海岸線總長3.2萬km,擁有廣闊的管轄海域和豐富的海洋文化遺產(chǎn),在歷史上我國曾是出現(xiàn)過鄭和七下西洋偉大壯舉的海洋強(qiáng)國[2]??脊虐l(fā)現(xiàn)和研究表明:我國有效管轄的海洋水體中保留了種類多樣、數(shù)量龐大的海洋文化遺產(chǎn)(遺址、遺跡、遺存等),這些文化遺產(chǎn)內(nèi)涵豐富,是探討古代社會發(fā)展與演變不可或缺的實(shí)物資料。據(jù)不完全統(tǒng)計,中國管轄的海域內(nèi)有上千艘沉船遺址,其中經(jīng)文物部門確認(rèn)的水下文物遺存有108處[3]。
海洋考古學(xué)是通過考古研究海洋文化的物質(zhì)表現(xiàn),包括船只、岸邊設(shè)施、貨物,甚至人類遺骸,以及人類與海洋、湖泊和河流的互動[4]。海洋考古研究為探索粵港澳大灣區(qū)及南海區(qū)域海洋古遺存提供技術(shù)支撐,對維護(hù)我國南海主權(quán)和海洋文化安全,帶動和促進(jìn)海洋文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)揮著不可替代的重要作用。
海洋考古受海洋氣象、水文、地質(zhì)等環(huán)境因素影響,較田野考古工作環(huán)境更加惡劣[5]。20世紀(jì)60年代以來,不同國家考古工作者利用各種勘測技術(shù)(遙感、聲學(xué)、磁學(xué)技術(shù)等)進(jìn)行水下沉船、水下遺跡的探測和保護(hù)應(yīng)用,推動了海洋考古的快速發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以后,隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展,水下航行器(AUV)、水下機(jī)器人(ROV)、無人艇等新技術(shù)不斷應(yīng)用于海洋古遺存勘測,很大程度上拓寬了海洋考古的作業(yè)區(qū)域。各種新技術(shù)與方法解決了古遺存勘測與海洋考古中的諸多難題,然而,目前海洋考古工作仍面臨一些瓶頸與困難,主要體現(xiàn)在以下3個方面。
(1)海上作業(yè)區(qū)域環(huán)境異常復(fù)雜,不同區(qū)域在水深、海底地質(zhì)構(gòu)造、考古遺存的掩埋介質(zhì)及其沉積深度等方面都存在極大的差異,這些差異給各種海洋勘測技術(shù)的應(yīng)用帶來新的挑戰(zhàn)。如何利用多種勘測技術(shù)對古遺存進(jìn)行有效勘測與研判,已成為海洋考古學(xué)界亟待解決的問題。
(2)各種人工智能技術(shù)現(xiàn)均已嘗試應(yīng)用在海洋考古領(lǐng)域,但如何將這些人工智能裝備與各種勘測設(shè)備進(jìn)行有效整合與合理搭載,如何提高這些人工智能裝備的抗風(fēng)浪能力,以有效完成各種勘測工作,都是目前海洋考古工作中不容忽視的問題。
(3)基于海洋考古的勘測結(jié)果與各種材質(zhì)人工制品的標(biāo)本研究,如何利用多學(xué)科的理論與方法,最大限度地揭示古遺存和海洋文化遺產(chǎn)的內(nèi)涵,探知古代造船技藝、航運(yùn)路線、貿(mào)易行為和人口遷徙所引發(fā)的文化傳播與文明互鑒,也是海洋考古工作者應(yīng)該思考的問題。
對比南海海上絲綢之路沿線國家被登記的已打撈古沉船數(shù)量,我國遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于周邊國家,沉船的發(fā)現(xiàn)多為偶發(fā)性行為,發(fā)掘也是被動和搶救性行為。其主要原因是技術(shù)手段單一,缺乏先進(jìn)技術(shù)的整合與研發(fā),存在一定的研究空白。
為解決以上難題,南方海洋實(shí)驗(yàn)室海洋考古創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)申報了“海洋古沉船勘測技術(shù)整合與研發(fā)”科研課題,致力于以歷史文獻(xiàn)記錄、民間口頭傳說、漁民提供的線索等為研究資料,同時結(jié)合海洋考古學(xué)、海洋沉積學(xué)、海洋動力學(xué)和海洋勘測等多學(xué)科的知識,探索多種技術(shù)與多學(xué)科在不同海域古遺存勘測中的創(chuàng)新應(yīng)用,并編寫相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),以求解決復(fù)雜海洋埋藏環(huán)境下古遺存勘測和識別的技術(shù)難題,突破海洋考古的技術(shù)瓶頸(圖1)。
圖1 文、理、工合作團(tuán)隊(duì)(來源:作者自繪)
1987年至今,在南海區(qū)域“南海I號”“南澳I號”“華光礁I號”等古遺存的考古發(fā)現(xiàn)與提取保護(hù)伴隨著中國海洋考古學(xué)發(fā)展的全過程,促進(jìn)了一批專業(yè)人才的成長,“南海I號”的考古與保護(hù)也帶來了巨大的綜合效益增長。南方海洋實(shí)驗(yàn)室自主科研課題以古遺存勘測為目標(biāo),力求在尋找遺跡的科考過程中,促進(jìn)海洋考古勘測技術(shù)的整合與研發(fā),開創(chuàng)性地提出“粗掃—精掃—定位—研判”的古遺存勘測“四步走”方法,用文、理、工交叉融合的綜合研究思路完成古遺存勘測—保護(hù)—價值評估的全方位研究(圖2)。
圖2 課題技術(shù)路線圖
通過查閱歷史文獻(xiàn),購買相關(guān)古籍及古地圖等,初步研判研究對象以及所在海域的大致范圍,分析比較歷史記載和本體存續(xù)環(huán)境的差異,掌握調(diào)查區(qū)域歷史變遷的程度和特點(diǎn)。收集大灣區(qū)海域古海圖、珠江口及西岸現(xiàn)代海圖及研究區(qū)域現(xiàn)代水動力、地形和泥沙基礎(chǔ)資料,并完成相關(guān)資料的數(shù)字化,為進(jìn)一步建立研究海區(qū)數(shù)值模型提供資料支撐。結(jié)合聚落考古和文化人類學(xué)調(diào)查方法,實(shí)地調(diào)查古港、古碼頭、古村落、歷史交通線等遺址遺跡,訪問與海洋活動密切相關(guān)的漁民、海員、外貿(mào)從業(yè)者、商貿(mào)管理人員,獲取難得的歷史文化見聞,梳理散落民間的海洋文化記憶,從有形與無形、物質(zhì)與非物質(zhì)等不同的研究視角,為考古實(shí)證提供有關(guān)海洋自然、海洋歷史和海洋人文的多學(xué)科佐證材料。
研究遺存海區(qū)古代和現(xiàn)代海洋沉積動力特點(diǎn),建立研究海區(qū)二維、三維數(shù)值模型并進(jìn)行模擬計算,為找出遺存可能移動路徑和埋藏地點(diǎn)并縮小搜索范圍提供技術(shù)支撐。研究內(nèi)容包括:①遺存海區(qū)古代和現(xiàn)代海流、波浪、環(huán)流、風(fēng)等海洋動力特征;②遺存海區(qū)沉積特征,包括沉積物特性、沉積厚度、沉積速率等;③遺存海區(qū)物質(zhì)(如泥沙、其他沉積物等)移動路徑分析;④根據(jù)遺存海區(qū)沉積動力特征,分析古遺存可能移動路徑。
針對海洋考古淤泥沉埋的遺存探測任務(wù),開發(fā)高分辨率的三維淺地層剖面探測聲吶系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對10 m以內(nèi)淺掩埋遺存快速、準(zhǔn)確、直觀的探測和識別,為海洋考古提供高效的掩埋遺存的探測和確認(rèn)手段。研究內(nèi)容包括:①硬件平臺研制,設(shè)計多基元換能器,收發(fā)電路、信號處理電路,拖曳平臺;②分析與識別軟件開發(fā),遺存目標(biāo)及地層剖面三維成像算法,遺存目標(biāo)識別算法,顯示與控制交互界面;③功能與性能驗(yàn)證,通過海洋考古實(shí)踐,改進(jìn)系統(tǒng)的成像、識別方法。
開展若干科考搜尋前實(shí)驗(yàn),完成三維淺地層剖面探測聲吶系統(tǒng)的研發(fā),實(shí)現(xiàn)聲信號等參數(shù)的高分辨率識別?;趯?shí)驗(yàn)結(jié)果,改進(jìn)相關(guān)儀器設(shè)備,同時,調(diào)整最終科考搜尋的工作方案,以確保各種科考船、無人艇及儀器設(shè)備能夠在勘測任務(wù)中正常工作。
基于歷史文獻(xiàn)與海洋沉積學(xué)的數(shù)字模擬計算結(jié)果,利用科考船與無人艇,同時搭載多種海洋勘測設(shè)備,如旁側(cè)聲吶、多波束聲吶、淺地層剖面聲吶(二維與三維)等勘測設(shè)備,對目標(biāo)海域進(jìn)行粗測。總結(jié)各種勘測設(shè)備在這一海域遇到的問題,進(jìn)一步調(diào)整儀器參數(shù)和優(yōu)化工作方案,利用多種勘測設(shè)備對目標(biāo)海域進(jìn)行全方位探測,并在疑似點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)的海域進(jìn)行密集測量,直至確定疑似點(diǎn)(圖3、圖4)。
圖3 操控ROV(來源:作者自攝)
圖4 無人艇作業(yè)圖(來源:作者自攝)
基于前期勘測工作的經(jīng)驗(yàn),建立一套泥沙掩埋背景下古遺存勘測操作規(guī)范,提出一套完整的古遺存勘測“四步走”方法:在前期文獻(xiàn)調(diào)研和沉積學(xué)計算的基礎(chǔ)上,劃定古遺存的大致區(qū)域,然后通過無人艇組網(wǎng)粗掃—多種勘測設(shè)備精掃—準(zhǔn)確定位—具體研判的方法,對古遺存進(jìn)行準(zhǔn)確勘測識別。
對古遺存和船體附近的標(biāo)本進(jìn)行數(shù)字化的記錄與考古學(xué)評估,包括標(biāo)本種類、時代、產(chǎn)地、遺存的時代等,多角度揭示古遺存的歷史文化內(nèi)涵,從古代貿(mào)易史、海外交通史、人類遷移史、華僑移民史、古代造船技術(shù)等方面全面評估古遺存價值,并總結(jié)出一套古遺存考古價值的評估體系。結(jié)合海洋科學(xué)、材料科學(xué)以及腐蝕科學(xué)的知識,對古遺存以及船貨的保存狀況進(jìn)行評估,為古遺存的進(jìn)一步保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
“海洋古沉船勘測技術(shù)整合與研發(fā)”課題的創(chuàng)新意義在于解決當(dāng)下海洋考古中遇到的難題,在以下3個方面具有創(chuàng)新性(圖5、圖6):①整合多種勘測技術(shù)及其搭載平臺,以多學(xué)科文、理、工交叉融合的方法在大灣區(qū)淺海近海搜尋古遺存;②研發(fā)一套適合在泥沙掩埋環(huán)境下開展水下遺存勘測的三維立體淺地層掃測設(shè)備;③建立一套泥沙掩埋背景下古遺存勘測技術(shù)的操作規(guī)范和一套海洋古遺存考古價值的評估體系。
圖5 研究思路(來源:作者自繪)
(1)采取文、理、工交叉融合的研究方法,將歷史文獻(xiàn)、民間傳說、漁民提供線索等文獻(xiàn)或口述資料與海洋考古學(xué)、海洋沉積學(xué)、海洋動力學(xué)、海洋勘測技術(shù)等多學(xué)科知識相結(jié)合,以多學(xué)科視野完成海洋文化遺產(chǎn)研究。
(2)綜合利用多種海洋勘測技術(shù)優(yōu)勢,將旁側(cè)聲吶、多波束聲吶、淺地層剖面聲吶等技術(shù)與潛水技術(shù)相結(jié)合,同時配備科考船與無人艇等裝備,搜尋復(fù)雜海洋埋藏環(huán)境下的古遺存,克服單一技術(shù)、單一科考船作業(yè)的不足,突破目前海洋考古的技術(shù)瓶頸。
(3)針對海洋考古泥沙掩埋環(huán)境下古遺存勘測的任務(wù),開發(fā)高分辨率的三維淺地層剖面探測聲吶系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對10 m以內(nèi)淺掩埋遺存快速、準(zhǔn)確、直觀的探測和識別,為海洋考古提供高效的掩埋遺存探測和確認(rèn)手段,并研發(fā)一套適合在泥沙掩埋環(huán)境下開展海洋遺存勘測的三維立體淺地層掃測設(shè)備,建立一套泥沙掩埋背景下古遺存勘測的技術(shù)規(guī)范。
第一,探清大灣區(qū)淺海近海文化遺產(chǎn)?!昂Q蠊懦链睖y技術(shù)整合與研發(fā)”課題自立項(xiàng)以來,積極開展基于海洋文化遺產(chǎn)調(diào)查實(shí)踐的海洋勘測技術(shù)和裝備整合研發(fā),開展智能化無人平臺與海洋探測設(shè)備的高效整合與應(yīng)用實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)海洋文化遺產(chǎn)原位探測技術(shù)和效率的穩(wěn)步提升,初步獲得了大灣區(qū)淺海近海古遺存的第一手探測資料,積累了包括無人船等智能裝備在內(nèi)的多設(shè)備多技術(shù)整合探測的寶貴經(jīng)驗(yàn);在技術(shù)整合研發(fā)中也積極探索學(xué)科交叉,結(jié)合近海域泥沙沉積理論,為歷史時期古遺存的泥沙掩埋過程與遷移路徑提供理論指導(dǎo),突破傳統(tǒng)的探尋模式,初步實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜海域古遺存的快速、準(zhǔn)確識別;針對當(dāng)前淺地層剖面聲吶分辨率不足、難以實(shí)現(xiàn)沉船三維結(jié)構(gòu)分析等問題,聯(lián)合中科院聲學(xué)所開展了高分辨率三維淺地層剖面樣機(jī)的研發(fā),目前樣機(jī)主體已經(jīng)成型并完成湖試,即將進(jìn)行海試驗(yàn)證;已經(jīng)完成大灣區(qū)淺海近海現(xiàn)場探測技術(shù)總結(jié)和標(biāo)本搜集,完成了部分標(biāo)本的分析測試工作;已完成海洋文化遺產(chǎn)勘測保護(hù)利用技術(shù)規(guī)范初稿的撰寫。
第二,建立和完善勘測技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化體系。本課題致力于形成粵港澳文化遺產(chǎn)調(diào)研報告和海洋文化遺產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫,繪制南海區(qū)域海洋文化遺產(chǎn)保存狀態(tài)分布圖。古遺存勘測技術(shù)整合與研發(fā)的成果,能夠填補(bǔ)我國海洋考古技術(shù)研究的缺失,推動海洋文化遺產(chǎn)勘測技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè),為文博行業(yè)海洋遺產(chǎn)保護(hù)技術(shù)裝備提升提供有益借鑒,以強(qiáng)有力的文化遺產(chǎn)事實(shí)依據(jù)為后盾,為我國實(shí)現(xiàn)海上絲綢之路申遺提供學(xué)術(shù)支撐,為維護(hù)我國南海海洋權(quán)益和海洋文化安全提供保障,為構(gòu)建海洋命運(yùn)共同體提供智庫作用。
第三, 促進(jìn)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?!昂Q蠊懦链睖y技術(shù)整合與研發(fā)”課題不僅具有科學(xué)合理的可操作性,還具備長期研究的可持續(xù)性和示范性。中國海洋面積占國土面積的1/3,海洋資源極其豐富,粵港澳三地山水相連,同為海上絲綢之路上極具活力的地區(qū)。開展海洋古遺存勘測和海洋文化遺產(chǎn)調(diào)查與保護(hù)是推動公共文化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ),有利于發(fā)揮海洋資源的重要作用和促進(jìn)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。
海洋考古及文化遺產(chǎn)研究可以拉動地方和區(qū)域社會文化經(jīng)濟(jì)高速增長,在國內(nèi)外均有實(shí)例。如,廣東省“南海I號”的發(fā)現(xiàn)打撈和水晶宮的展示形式已成為典型示范,在拉動陽江當(dāng)?shù)丶皬V東的文化經(jīng)濟(jì)中起到了重要作用。這說明海洋文化遺產(chǎn)調(diào)查的成果不僅服務(wù)于考古工程,還可以活化為多個旅游品牌,實(shí)現(xiàn)文化遺產(chǎn)的創(chuàng)新性轉(zhuǎn)化。國外在此方面也有先例,2004年由意大利國家文化遺產(chǎn)部統(tǒng)籌的一個海洋遺產(chǎn)調(diào)查課題,對南部4個大區(qū)所有的水下遺產(chǎn)進(jìn)行了普查,其取得的海洋遺產(chǎn)成果為當(dāng)?shù)卣鐣幕?jīng)濟(jì)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐,間接推動了文化旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展,帶動意大利南部地區(qū)旅游業(yè)收入創(chuàng)歷史新高,同比增長16.2%[7],尤其是海洋考古遺址類水下展示開放觀覽,已成為歐盟各國的文旅品牌。
進(jìn)行海洋文化遺產(chǎn)調(diào)查、保護(hù)與利用,除了可以對社會文化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支持,也能在陸地資源已經(jīng)高度開發(fā)的情況下,持續(xù)開辟出新的經(jīng)濟(jì)增長領(lǐng)域。海洋文化遺產(chǎn)作為海洋資源的重要部分,將拉動更多國家、社會以及企業(yè)資金的投入與產(chǎn)出,圍繞海洋文化遺產(chǎn)的保護(hù)展示旅游觀光,將會形成一個全新的經(jīng)濟(jì)鏈條。為此,應(yīng)推動粵港澳大灣區(qū)海洋文化遺產(chǎn)調(diào)查,并開展與相關(guān)國家和地區(qū)的跨地區(qū)多領(lǐng)域國際合作交流,推動海上絲綢之路申遺活動,增強(qiáng)我國在國際海洋領(lǐng)域的學(xué)術(shù)話語權(quán),為保障我國的海洋發(fā)展權(quán)益提供支撐[8]。
未來新的調(diào)查行動計劃將在以下3個層面展開:一是通過采用現(xiàn)代信息化手段實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)研,以查閱歷史文獻(xiàn)記載與實(shí)地走訪互為補(bǔ)充印證,重點(diǎn)考察粵港澳大灣區(qū)歷史上延續(xù)至今的臨海古村鎮(zhèn)、古碼頭、古港口、古城堡、古代海防工事以及海陸交界的古遺址等,還原古代商貿(mào)、造船航運(yùn)、漁民生計和對外交往的基本狀況;二是采用智能化母船和無人艇等機(jī)動性靈活的各型設(shè)備搭載多種探測儀器,進(jìn)行定向海域規(guī)范化作業(yè),集成探測可識別研判信息系統(tǒng),總結(jié)歸納出典型案例與海洋遺存分布狀態(tài)概況;三是調(diào)用現(xiàn)代科考船、航空遙感、AUV、ROV等智能化探測裝備對粵港澳大灣區(qū)淺海近海古航道進(jìn)行綜合探測和多源信息留存。
借助本科研課題的研究,我們將致力于探索海洋文化遺產(chǎn)保護(hù)利用新舉措,并最終實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):立足灣區(qū),關(guān)注粵港澳大灣區(qū)海洋文化遺產(chǎn)分布調(diào)查研究與科技保護(hù),服務(wù)國家海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略;面向南海,關(guān)注南海全域海洋文化遺產(chǎn)保護(hù),實(shí)證我國南海主權(quán)歷史,維護(hù)國家領(lǐng)土主權(quán)完整;尋跡絲路,推動海洋考古與文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域國際交流合作,助力21世紀(jì)海上絲綢之路建設(shè)。
“海洋古沉船勘測技術(shù)整合與研發(fā)”的成果,有利于解決目前海洋文化遺產(chǎn)勘測技術(shù)手段單一的問題,實(shí)現(xiàn)對淺埋古遺存快速、準(zhǔn)確、直觀的探測和識別,建立具有創(chuàng)新性、有效性和可復(fù)制性的古遺存勘測技術(shù)方法體系,能夠填補(bǔ)我國海洋考古技術(shù)研究的缺失,以強(qiáng)有力的文化遺產(chǎn)事實(shí)依據(jù)為后盾,在海洋文化遺產(chǎn)勘測方面形成示范性作用,為粵港澳大灣區(qū)海洋文化遺產(chǎn)保護(hù)利用提供新思路,為維護(hù)我國南海海洋權(quán)益和海洋文化安全,帶動我國海洋文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐,同時還為海洋軍事安全、資源開發(fā)等領(lǐng)域提供高效的技術(shù)手段支持。