GIS支持下永清古戰(zhàn)道研究

楊雯 張煜

摘 要：GIS是服務(wù)于地理學(xué)科的信息技術(shù)系統(tǒng)，將GIS與考古學(xué)相結(jié)合，可以用于分析考古學(xué)文化與地理之間的關(guān)系。本文將GIS與考古學(xué)相結(jié)合，對永清縣進(jìn)行數(shù)字地形分析和水文分析后，發(fā)現(xiàn)在永清縣境內(nèi)沒有“天險”以及修建長城用來抵御遼軍的條件，因此在宋遼時期修建了令人震驚的軍事奇觀——地下古戰(zhàn)道。

關(guān)鍵詞：永清縣；GIS；宋遼古戰(zhàn)道

中圖分類號：K246.1；K244? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-2596（2024）03-0034-04

GIS是20世紀(jì)90年代被引入我國，并進(jìn)行考古研究的地理信息技術(shù)系統(tǒng)，其數(shù)字地形分析、河流緩沖區(qū)分析以及空間疊置分析為考古學(xué)聚落和遺址分析提供了極大的便利。自1988年系統(tǒng)調(diào)查之后，便有不少學(xué)者對永清縣古戰(zhàn)道進(jìn)行研究，但大多學(xué)者主要分析古戰(zhàn)道修建的原因。本文利用GIS數(shù)據(jù)，嘗試從地理原因來分析宋遼時期永清縣修建古戰(zhàn)道的原因。

一、GIS簡介及其在考古研究中的應(yīng)用

GIS全稱Geographical Information System，即地理信息系統(tǒng)。GIS起源于20世紀(jì)60年代，主要用于地理研究，是計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合地理、遙感等多種學(xué)科相互發(fā)展?jié)B透的產(chǎn)物。GIS技術(shù)的應(yīng)用原理是，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的地理模型，對地球表面的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和表達(dá)，從而生成相關(guān)地理數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析[1]。

在考古學(xué)上，GIS的應(yīng)用能夠解決諸多問題。在以往的考古學(xué)研究中，大型遺址發(fā)掘時間過長，且發(fā)掘報告往往刊登在不同期刊，增加了資料的利用難度。GIS系統(tǒng)可以完整記錄遺跡遺物的空間分布，還可以進(jìn)行區(qū)域系統(tǒng)調(diào)查和遺址規(guī)劃以及文博考古信息管理等。20世紀(jì)70年代末GIS技術(shù)首次應(yīng)用于考古學(xué)研究，20世紀(jì)80年代GIS在考古學(xué)上主要用于遺址預(yù)測，但是由于缺少成熟的GIS軟件，遺址預(yù)測發(fā)展緩慢。20世紀(jì)90年代后，GIS技術(shù)逐漸與我國考古學(xué)研究結(jié)合密切。

GIS在區(qū)域系統(tǒng)調(diào)查中常與聚落考古相結(jié)合。利用GIS對聚落形態(tài)變化、人地關(guān)系進(jìn)行分析的具體實(shí)例有：魯東南沿海地區(qū)史前至漢代的聚落研究，考察了古代社會發(fā)展在聚落內(nèi)部空間布局上的變化[2]；河南潁河上游地區(qū)的聚落考古調(diào)查，初步了解了聚落形態(tài)在空間分布上的變化[3]；內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)的區(qū)域考古調(diào)查，推測了區(qū)域人口的變化等[4]。

GIS在遺址規(guī)劃中的運(yùn)用，以文化遺產(chǎn)保護(hù)為目的。主要成就有：毛峰等人認(rèn)為空間信息技術(shù)可以應(yīng)用于大運(yùn)河的遺產(chǎn)保護(hù)[5]；張劍葳等人介紹了GIS在大遺址保護(hù)規(guī)劃中的技術(shù)路線和優(yōu)勢[6]；胡明星、董衛(wèi)以鎮(zhèn)江市西津渡歷史街區(qū)為例，詳細(xì)介紹了GIS系統(tǒng)的開發(fā)過程[7]。

GIS在文博考古信息管理方面的應(yīng)用突出體現(xiàn)在社會復(fù)雜化研究和人口研究等方面，主要依據(jù)有：劉巖運(yùn)用GIS對中國東北地區(qū)中西部新石器時代的遺址分布進(jìn)行分析，論述中國東北地區(qū)中西部新石器時代人地關(guān)系的時空特征[8]；高君對安徽沿江地區(qū)商周時期聚落遺址、礦冶遺址所在的地貌、地形和周邊自然環(huán)境進(jìn)行分析[9]；金鑫在地理信息系統(tǒng)的支持下，揭示了良渚時期文明的發(fā)展與氣候環(huán)境之間的關(guān)系[10]。

二、永清縣古戰(zhàn)道簡介

永清縣位于河北省中部，華北沖積平原，地處京、津、保三角地帶中心，具有便利的交通條件。據(jù)《永清縣志》記載：永清縣的歷史最早可以追溯到春秋時期，宋遼時期永清縣為宋遼邊界，是雙方爭奪的主戰(zhàn)場，1949年后，永清縣屬天津?qū)^(qū)廊坊分區(qū)，現(xiàn)屬廊坊管轄[11]。公元936年，石敬瑭將燕云十六州割讓給遼朝后，遼朝的統(tǒng)轄區(qū)域從燕山太行山一帶南移到河北平原，永清縣即位于宋遼邊界上，是雙方爭奪之地。迄今發(fā)現(xiàn)的宋遼古戰(zhàn)道中，永清縣古戰(zhàn)道位于最北端，是宋軍北部防線的最前沿。永清縣古戰(zhàn)道共分為兩條主線，均以永清縣的南關(guān)為起點(diǎn)，一條從永清縣城南關(guān)西南通往霸州城，一條自永清縣城東南通向霸州信安鎮(zhèn)。宋朝時期，霸州城和霸州信安鎮(zhèn)都是宋軍屯兵重鎮(zhèn)，如遼軍有動向，即可迅速通過永清古戰(zhàn)道將情報送達(dá)指揮部。

清朝末年以來，人們不斷在地下發(fā)現(xiàn)古戰(zhàn)道。直到1988年，在相關(guān)部門的支持下，成立永清縣古地道開發(fā)小組，對永清縣古戰(zhàn)道展開了調(diào)查。調(diào)查得知，古戰(zhàn)道在永清縣內(nèi)分布極為廣泛，共涉及6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，11個村，面積達(dá)300平方公里，目前調(diào)查較為清晰的是永清縣城西南12公里的瓦屋辛莊村地道群。永清古戰(zhàn)道的洞體結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，既有軍用設(shè)施，也有生活設(shè)施，就連建造用的青磚也是特制的矩形青磚[12]。1989年，河北省永清縣組織20多位考古學(xué)家和史學(xué)家在古戰(zhàn)道的發(fā)現(xiàn)地召開了“永清縣古戰(zhàn)道考察及學(xué)術(shù)研討會”。研討會上，專家們認(rèn)為永清地下古戰(zhàn)道為北宋初年所建的用于“宋拒遼侵”的防御性軍事工程，與長城的戰(zhàn)爭功能相同，并正式命名為“古戰(zhàn)道”[13]。

自1988年以來，對永清縣古戰(zhàn)道進(jìn)行了3次考古調(diào)查，基本了解了古戰(zhàn)道的概況，并進(jìn)行了一定的研究。對于永清縣古戰(zhàn)道的研究，大部分學(xué)者從歷史的角度和古戰(zhàn)道的現(xiàn)狀進(jìn)行了討論。中國社會科學(xué)院研究員郭軍寧的研究最為突出，他在多篇論文中介紹了“迷魂洞”和“藏兵洞”的詳細(xì)情況、古戰(zhàn)道修建的原因，并推測了古戰(zhàn)道的修建時間[14]。張宇在《沉默千年的地下長城》一文中，對于古戰(zhàn)道的發(fā)現(xiàn)過程、修建原因和民間傳說進(jìn)行了詳細(xì)敘述，交代了古地道的現(xiàn)狀，并提出揭開古地道的真相還面臨著極大的困難。

綜上所述，以上學(xué)者對于永清縣古戰(zhàn)道的研究大多圍繞古戰(zhàn)道的修建原因、古戰(zhàn)道的修建時間、古戰(zhàn)道的修建者以及古戰(zhàn)道的現(xiàn)狀等展開。

三、永清古戰(zhàn)道GIS數(shù)據(jù)分析

本文在收集與整理永清縣宋遼古戰(zhàn)道資料的基礎(chǔ)上，利用地理空間信息技術(shù)建立空間信息數(shù)據(jù)庫，對永清縣的高程、坡度、坡向和山體陰影等地形信息進(jìn)行提取，使用GIS軟件的河流緩沖區(qū)分析功能，對永清縣地區(qū)的水資源進(jìn)行量化計(jì)算，分析永清縣的地理特征，結(jié)合歷史資料和現(xiàn)代學(xué)者研究成果，總結(jié)并探討在永清縣修建古戰(zhàn)道的地理原因。

（一）高程分析

高程分析是利用GIS軟件將永清縣的數(shù)字高程模型和政區(qū)圖疊加顯示，利用提取分析工具將永清縣的高程值提取至屬性表。本文的高程數(shù)據(jù)來源于永清縣SRTM1 30米分辨率高程數(shù)字模型，永清縣的高程范圍2—64米，平均海拔18米，因此判斷永清縣整體地勢較低，呈現(xiàn)出西北高，東南低的特點(diǎn)。在宋遼時期，遼軍常常揮師南下，而永清、信安（淤口關(guān)）、霸州（益津關(guān)）地處三關(guān)，且位于平原地帶，地勢低平，無高山阻攔，因此宋朝軍民不得不修建防御工事抵御外敵。一般來說，修建長城遵循“因地制宜，就地取材”原則，在關(guān)口、城堡等重要地位，修建防御工事不僅節(jié)省人力物力，又能起到更好的防御效果。同時，若所處的地理位置非常重要，修建防御工事則優(yōu)先考慮堅(jiān)實(shí)耐用的建筑材料和更具優(yōu)勢的建筑結(jié)構(gòu)，以便更好地發(fā)揮防御工事的作用，提高防御工事的使用壽命。從目前的發(fā)現(xiàn)來看，宋遼古戰(zhàn)道大多分布在永清縣南端。永清縣南端是永清縣地勢較低的地方，境內(nèi)海拔最高僅有64米，高程差僅有62米，不具備修筑長城所需要的兩山峽谷、河流轉(zhuǎn)折或是往來必經(jīng)之處的地理?xiàng)l件，也沒有高山相傍的取石之利，因此永清縣境內(nèi)不具備修建長城的條件。

（二）坡度分析

在坡度分析當(dāng)中，考慮到遺址與土地利用模式和生業(yè)方式之間的關(guān)系，采用了《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》中對于耕地坡度的劃分：0—2°，一般無水土流失；2—6°，易發(fā)生輕度水土流失；6—15°，易發(fā)生中度水土流失；15—25°，水土流失嚴(yán)重；大于等于25°的地區(qū)為限制開墾地區(qū)[15]。根據(jù)永清縣的坡度絕大部分在6°以內(nèi)得知，永清縣水土流失情況為一般無水土流失或水土流失情況較輕，因此永清縣內(nèi)最適合的生業(yè)方式為農(nóng)耕。宋朝時期是我國歷史上的繁榮時期，即使戰(zhàn)亂不斷，社會仍然富足，所以在修建防御工事、抵御外敵的同時，也能在最大程度上保證人民生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。宋朝在修建防御工事時選擇地下戰(zhàn)道，不僅能保證當(dāng)?shù)鼐用窈推綍r期的正常生活，戰(zhàn)亂時期人們還可以暫時躲藏，減少了人員損失，有助于戰(zhàn)后快速恢復(fù)生產(chǎn)。更重要的是，古戰(zhàn)道是軍事工程，建在地下最大的優(yōu)點(diǎn)是隱蔽性好，攻擊敵人時可出其不意，躲藏時也不露痕跡。根據(jù)現(xiàn)存的古戰(zhàn)道可知，永清古戰(zhàn)道在修建時，設(shè)置了通氣孔、燈臺、蓄水缸、土坑等大量的生活設(shè)施，而且考慮到永清縣的古戰(zhàn)道是永備工事，所以全部用磚石鋪砌。當(dāng)契丹人南下“打草谷”時，古戰(zhàn)道大大延長了當(dāng)?shù)剀娒裨诘叵聭?zhàn)道的生存時間。

（三）坡向分析

在坡向分析中，運(yùn)算永清縣的數(shù)字高程模型和每個柵格像元的坡向數(shù)據(jù)，再按照方位劃分為北（337.5—22.5°）、東北（22.5—67.5°）、東（67.5—112.5°）、東南（112.5—157.5°）、南（157.5—202.5°）、西南（202.5—247.5°）、西（247.5—292.5°）、西北（292.5—337.5°）共8個方位[16]。根據(jù)坡向分析可知，永清縣坡向比較復(fù)雜，各個方向分布都很密集，而且在永清縣境內(nèi)并未發(fā)現(xiàn)連成一片的山地或者沖積平原，因此永清縣多為較小的丘陵。永清縣境內(nèi)沒有大山大河等“天險”，修建防御工事無法依靠有利的地形條件，因此，在永清縣境內(nèi)修建防御工事，首先要考慮的是不受制于地理?xiàng)l件，地下戰(zhàn)道恰恰滿足此條件。據(jù)雄縣文物管理所的鄭金茹所長介紹，地道是從地面向下挖出4米左右深的土壕，在壕中堆起1米到2米的拱形土龍，用青磚覆面修筑，青磚內(nèi)的土被運(yùn)出地道，堆填到青磚之上，直到填平地面。竣工后，從外部看毫無地道痕跡，地下卻可運(yùn)籌千里。這樣，修建地下戰(zhàn)道的外在影響主要來自土壤。永清縣境內(nèi)有五種土壤類型，潮土面積占土地總面積的64.66%，主要分布在永清縣的西部和南部。潮土的主要特征就是地勢平坦、土層深厚，永清縣的土層堆積達(dá)798至2000米以上。根據(jù)永清縣的坡向和土壤條件，永清縣最適合的防御工事為地下戰(zhàn)道。

（四）山體陰影分析

一般來說，在GIS分析中，山體陰影和高程分析結(jié)合會使圖像更具立體感，既能看到該地區(qū)的高程，又能看到該地區(qū)的山體陰影。根據(jù)永清縣的山體陰影分析可知，永清縣內(nèi)有一條從北到東南方向較寬的隆起，從東北到西南方向兩條較細(xì)的隆起，參考永清縣的高程分析得知，三條隆起最高海拔僅64米。由此可得永清縣境內(nèi)的地勢為整體平整，局部地區(qū)有略高的隆起，隆起的海拔低于100米，再結(jié)合坡度分析，在隆起的地域坡度普遍低于6°，因此永清縣內(nèi)的隆起不能稱為山。永清縣地區(qū)如果發(fā)生戰(zhàn)爭，敵軍就會長驅(qū)直入。結(jié)合前邊的高程分析、坡度分析和坡向分析，得出在永清縣內(nèi)修筑防御工事的最佳選擇就是地下戰(zhàn)道。

（五）水文分析

根據(jù)水文分析，永清縣境內(nèi)的水資源豐富，大多發(fā)源于永清縣的東部地區(qū)，流向縣外。將水文分析與高程、坡度、坡向、山體陰影分析相結(jié)合，可知永清縣內(nèi)的河流多發(fā)源于較小的高地，不能形成較大規(guī)模，因此河流流量較小，不足以充當(dāng)?shù)钟|軍的“天險”。根據(jù)記載，宋遼時期除磚石建造的長城，還曾建造水長城，用以抵御遼朝的騎兵，現(xiàn)在保定地區(qū)的“白洋淀”就是當(dāng)年水長城的一部分?！端问贰酚涊d，雍熙四年（987），宋太宗問邊防之事，何承矩提出，從順安砦（今安新縣）西開易河蒲口，導(dǎo)水東注于海，并設(shè)置屯田阻擋遼軍。水長城建成后，形成一條從保州西北沉苑泊（今徐水縣東北），到滄州泥沽?？冢ń裉旖蚰喙粒╅L800里、最寬處達(dá)60里的水域，在這片水域上設(shè)置擁有近百艘船的海軍。真宗、仁宗、神宗朝時期，曾對這片河道不斷修補(bǔ)，最終在天津周圍以及滄、保地區(qū)形成了密集的河網(wǎng)，“水長城”也一直延續(xù)到元明時期。但是永清縣境內(nèi)的河流流量較小，一是不能為修筑水長城提供足夠的水量，二是永清縣境內(nèi)的河流都是流向境外，且屬灤河水系，無法和水長城聯(lián)系起來。因此，修建水長城的方法不適用于永清縣。但是對于修建地下戰(zhàn)道來說，永清縣的水源條件則具有優(yōu)勢。永清縣境內(nèi)的水源豐富，在修建地下戰(zhàn)道時，能夠提供足夠的水源，河流流量較小，不影響戰(zhàn)道的修建，戰(zhàn)道修建好后，還可以為藏匿在戰(zhàn)道中的軍民提供必要的水源。因此，在各種原因的影響下，永清縣內(nèi)最適合的防御工程是地下戰(zhàn)道。

結(jié)語

本文在GIS軟件的輔助下，對永清縣進(jìn)行了高程分析、坡度分析、坡向分析、山體陰影分析和水文分析，初步探究了宋遼時期永清縣修建古戰(zhàn)道的地理原因。永清縣地處平原，沒有抵御外敵的天然條件，以及修建地上防御工事的地形和自然資源，但是其土壤和水資源條件為修建地下戰(zhàn)道提供了便利。根據(jù)GIS生成的數(shù)據(jù)可知，永清縣的坡度較緩，土壤資源和水資源都比較豐富；在選擇建筑材料時，可以做到就地取材，容易做成符合規(guī)格的大型青磚；永清縣境內(nèi)的水資源豐富，但是河流流量不大，在建成戰(zhàn)道之后，這些河流既不會對已建成的戰(zhàn)道造成影響，還能為戰(zhàn)道在使用時提供水源。宋遼時期，永清縣修筑地下戰(zhàn)道既符合當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件，又適應(yīng)當(dāng)時的社會需求。

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（責(zé)任編輯 曹彩霞）

Research on Yongqing Ancient Battle Road Supported by GIS

YANG Wen， ZHANG Yu

（School of History and Culture， Chifeng University， Chifeng 024000， China）

Abstract： GIS is an information technology system serving geography. Combining GIS and archaeology， it can be used to analyze the relationship between archaeological culture and geography. In this paper， GIS and archaeology are combined to conduct digital terrain analysis and hydrology analysis of Yongqing County. It is found that there is no "natural danger" and the conditions for building the Great Wall to resist the Liao army in Yongqing County. Therefore， a shocking military wonder-underground ancient battle road was built in Song and Liao Dynasty.

Keywords： Yongqing County； GIS； Ancient Batter Road in Song and Liao Dynasty