考古遥感研究综述

殷墟为商王朝最后的都城，位于河南省安阳市 西北郊的洹河两岸。据文献记载，自擞庚迂都于此 至纣王（帝辛）亡国，整个商代后期都以此为都，历时 ２７３年，年代约为公元前１４ ｆ＂纪至公元前１１ ｆ廿＝纪。
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遗址发现于２０世纪初，１９２８年开始考古发掘。 安阳殷墟的遥感研究中，使用了黑白航片、彩红
图４汉长安城彩色航片
三、卫星遥感技术的应用
卫星影像往往能够接收可见光、近红外、中红外 乃至热红外等不同光谱波段的地面反射信息，具有 丰富的光谱特征，在地表土壤干燥而裸露的季节，地 下的夯土基址、古河道等考古遗迹，能够在卫星影像 上形成较为明显的遗迹标志，特别是中红外波段的 卫星影像对地下遗迹有很好的反映效果，能够反映 出地下遗迹的总体布局特征，非常适合于考古勘探 方面的应用。现在商用卫星影像的全色波段分辨率 已经优于１ ｍ，成像成本很低，在考古研究中的应用 前景很好。
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文章编号：０４９４．０９１１（２００６）１２—００３２．０５
中图分类号：Ｐ２３７
２００６年第１２期 文献标识码：Ｂ
考古遥感研究综述
刘建国１，一，王清山１，３
（１．中国地质大学，北京１０００８３；２．中国社会科学院考古研究所，北京
１００７１０；３．中油辽河石油勘探局，辽宁盘锦１２４０１０）
图１影像的植被、土壤与阴影标志模型
１．遗迹土壤标志 在传统的考古钻探和发掘工作中，往往要根据
收稿日期：２００５．０５一１０ 作者简介：刘建国（１９６６一），男，安徽庐江人，博上生，副研究员，从事考占遥感、考古ＧＩｓ分析与研究工作。
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遗迹土壤与周围土壤的差别来进行判断，这种土壤 差别是由遗址的路土、夯土、填土、淤土与自然土壤 的色泽、结构、湿度、致密度等不一样而产生的。然 而，这种土壤差别在一些遥感影像上也能清晰地显 示出来，被考古遥感工作者利用，作为遗迹的土壤标 志，对考古遗迹或现象作出判断。
图２北庭古城黑白航片
２．遗迹阴影标志 残存于地面之上的遗迹总会呈现出一定的微地 貌特征，它们在倾斜太阳光线的照射之下，其阴影的 明暗、形状、大小和组合方式，清晰地反映出遗迹的 特征。因此，在空中对这种遗址进行摄影，并对影像 进行分析，就能判断出遗迹的残存状况、分布、范围 等等。遗迹的阴影标志受航空摄影时太阳高度角的 直接影响，并且与地表的微地貌特征有关。对于地 形起伏小，遗迹相对高度不超过２ ｍ而且相距较远 的遗址，应该在较低太阳高度角情况下进行航空摄 影，也就是说早晨或傍晚的航空摄影，能够获得较好 的阴影标志；对于地形起伏较大的遗址，遗迹高低参 差不齐，而且相互间的距离很近，则需要选择合适的 摄影时间，最好是在正午前后进行航空拍摄，以避免 较高地物的阴影遮挡了较低的遗迹或现象。如果条 件许可，最好能够拍摄一天中不同时间的航空影像， 以便于将不同方向的阴影进行比较，对遗迹情况作 出正确的判断。 高昌古城位于东经８９。３２７、北纬４２。５ｌ ７，海拔在一 ４８ ｍ左右，地处吐鲁番盆地中部，北依火焰山，西距 吐鲁番市约５０ ｋｍ。现在，城内东部的大片地域已被 碎石覆盖，其他地域多为荒废的农田，绝大部分地域 已见生土层，有的地域甚至侵蚀到当时地面之下１ ｍ 左右，很多地方的遗迹早已荡然无存。城内植被稀 少，没有村舍，只是在荒废的农田里生长了一些野草 和灌木，遗迹位置几乎是全部裸露（如图３所示）。
１９５９年拍摄的北庭古城黑白航片上，城内几乎 没有人居住，内、外城的城墙、护城壕、马面、敌台等 清晰可见。只是外城的西部南段为农田，这里的遗 迹已经全部被毁，无法判定。１９８６年拍摄的航片为 彩红外航片，影像上植被呈红色，水体呈黑色，夯土 墙基为浅白色，影像特征极易辨认（如图２所示）。
北庭古城的航片上，有很多纵横交错的浅色细 线状影像特征，经过实地踏查，发现相应地域的土壤 较紧密，有的地方还具有类似内城城墙夯层的结构， 初步确定为夯土墙基。护城壕及城内沟渠的影像在 黑白航片上的色调较深，在彩红外航片呈现浅红色， 很容易分辨出来。城内沟渠、护城壕的两边都有前 文描述的夯土墙基。古城内的一些浅色调双线并行 的影像特征，实地踏查时发现相应位置的两边为断 断续续的夯土墙基，中问为宽约３ ｍ的道路残迹。
北庭古城位于东经８９。１２ ７、北纬４４。０６’，在新 疆吉木萨尔县城之北约１２ ｋｍ处，海拔高度为 ６４０ ｍ左右。很多学者认为北庭古城现存内外两 重，平面均呈不规则的南北向长方形。内城位于外 城中部偏东北的位置，内外城墙都有马面、敌台、角 楼和城门，墙外有各自的护城壕，城内还有一些与护 城壕相连通的沟渠。北庭古城内原有的建筑物早已 破坏殆尽，仅残存少量墙基和建筑基址。
Ｉ咖ｏｔｅ Ｔｈｅ Ｓ咖［１ＩＩｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ
Ｓ蚰ｓｉｎｇ ｉｎ Ａｒｃｈａｅｏｌｏ斟
ＬＩＵ Ｊｉａｎ－ｇｕｏ，ＷＡＮＧ Ｑｉｎ争ｓｈａｎ
摘要：遥感技术在众多领域取得了丰硕的成果，在考占研究中也有广泛的应用。以多个应用实例为前提，介绍航空遥感与航天遥 感技术在考古研究中的应Ｊ｝ｊ情况，并且对考古遥感技术的特点、方法与应用前景等进行分析。 关键词：考古遥感；古城遗址；考古遗迹
一、概述
考古遥感技术始于２０世纪初的航空考古技术， 第二次世界大战期间，英美等国的考古学家从飞机 和升空气球上拍摄了大量的考古遗址的照片，并进 行相应的研究。这些工作的着眼点高，运用考古遗 迹的地面标志进行综合分析，为考古研究提供科学 而合理的依据，引起考古界的高度重视…。从此， 航空摄影技术便成为考古技术的一个重要组成部 分。到了２０世纪６０年代，高速发展的空间科学和 光电技术，推动了遥感技术的进步，考古遥感工作也 发展迅速，手段与方法不断改进和完善１２Ｊ。
内城的东北部位有一特殊的结构，其东、南、北 三面及西部北段有很规则的壕沟，似为人工挖掘而 成，西面南段有相连通的池塘，构成了四面环水的独
立布局，其外围由夯土墙基组成一个长方形的闭合 城圈，夯土墙基的保存情况也较城内其他地方的好， 在航空影像上显得非常明显，结合实地调查验证可 以确定这里是宫城的位置，这个重要布局特征在以 往的历次地面考古调查中从未被发现。
将遥感影像与钻探结果进行比较，可以推测卫 星影像上大面积的强反射区域应该是该地域内众多 夯土遗迹整体反射的结果，其间散布的更强反射的 小面积图斑，一般是单个夯土遗迹或彼此相距很近 的几个夯土遗迹的反射，这种情况与王裕口以西的 众多小面积强反射图斑极为类似（如图５所示）。
遗迹或现象辐射电磁波能量，是考古遥感工作 的前提，由于遗迹或现象与周围环境的差异，辐射电 磁波的情况也就不一样，而电磁波波谱特征及其时 间变化和空间分布规律，在遥感影像上表现为不同 的亮度和不同色调组成的各种图案及其时空变化规 律。所以考古遥感的工作原理，是建立在遗迹或现 象的物理属性、电磁波波谱特征和影像特征三者的
目前经常使用的卫星影像的地阿分辨率较低， 影像上地物的色彩与实地的情况往往相差甚远，影 像上的异常图斑既有地下遗迹的反射，也有地表地 物的反射，单靠卫星影像很难将其区分开来。而日． 古城遗址内城墙、建筑基址等遗迹较小，在影像Ｉ：的 反射比较微弱。因此需要使用计算机图像处理技 术，将卫星影像增强、校正后再‘ｊ航卒影像进行狡加 或融合，得到古城遗址内新的遥感影像劁，这种影像 图既具有航空影像高分辨率的特。降，同时又ｊｉ．备：Ｉ』 星影像波谱特征丰富的优点，｜＿人Ｉ吡肛常适合于遥感 影像上异常图斑的解译和分析。
关系上，遥感影像的解译原理，是根据影像的色调、 图案及其分布规律，来判断遗迹或现象的波谱特征， 从而确定遗迹或现象的属性。
二、航空遥感技术的应用 航空遥感过程中收集的影像往往分辨率很高， 航空摄影影像为瞬问成像的中心投影影像，影像的 几何关系稳定，几何变形比较小，便于识别比较细微 的考古现象和测绘制图、３维建模等方面的工作。 考古遗迹或现象以其独特的方式存在于自然环 境中，对周围环境产生一定的影响，在遥感影像上形 成独特的遗迹土壤标志、遗迹阴影标志与遗迹植被 标志（如图１所示），构成考古遗迹最基本的影像特 征ｂ Ｊ。掌握了考古遗迹或现象的影像特征，就可以 对遥感影像进行正确的解译和分析。
通常情况下，埋藏较浅的遗迹或现象在耕地中 是很容易发现的，尤其是耕土层翻犁过之后，其中所 隐含的各种土壤差异更加明显，所以，这个时期拍摄 的航空影像，能够清晰地反映出遗迹或现象的某些 特征。在土壤色泽差异较小的地方，因为其致密度 和含水量的不同，遗迹或现象仍然可以在热红外影 像、雷达影像等遥感资料中显示出来，为考古遗迹的 探查工作提供重要的线索。在久旱少雨、土壤较为 干燥的季节里收集的遥感影像上，遗迹土壤标志的 显示效果较为清晰，特别是在暴雨后再连续天晴三 四天后，显示的效果最佳，能反映出地下较深地层中 的遗迹情况，探测出通过地面标志无法辨认的墓葬、 道路、城墙和古河道等遗迹。
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小麦接近成熟的季节里，产生植被标志的小麦‘』背 景环境中的小麦因生长情况的差异，成熟时就会ｍ 现或早或晚的现象，因而更容易从航片上判别出来。 其他农作物尚未发现可以产生用于判读地下遗迹的 标志。
图３高昌古城黑白航片
高昌古城的外城城墙保存较好，航片上浅色城 墙、城门、马面等与其阴影并存，极易判别；内城的东 墙全部被毁，北墙仅残存部分遗迹，西墙与南墙也是 易于辨认的。内城的中间偏北位置，可见第三重城 圈。外城的北部中间有规模较大的建筑基址群，西 段可以看出一些“胡同”似的遗迹，西南部有寺庙遗 迹。高昌古城的航片为上午拍摄的，阴影位于遗迹 的西侧，所以外城西墙的马面等非常清楚，而外城东 墙的马面则较为模糊，这些情况在实地调查中均得 到了证实。
外航片和两个时相的卫星影像，在地表干燥裸露的 卫星影像上有大量的异常图斑，这种影像异常，是一 些包含在地面信息之间的较弱的影像图斑，它们分 布在地块影像之间或内部，色调较浅，边缘较清晰， 通过影像处理后能够明显地反映出来，尤其在其与 航空影像叠加处理后，能够较为准确地确定各异常 的位置。遥感影像上小屯村西北地与北地、四盘磨 村西南至安阳工作站西墙外等地均出现浅色调的图 斑，尤其是在近红外和中红外波段的影像上，这种图 斑更加明显，经过彩色增强处理后，异常现象更加明 显。这种图斑在可见光与中红外等波段上均为浅色 调，相应地域应该是较为干燥、致密的土壤，而且腐 殖质含量较少，或者说，相应地域可能有很多夯土建 筑基址、墓葬等遗迹。在相应地域进行钻探后，发现 的确有很多的主要考古遗迹。