西安神禾塬地区高光谱遥感考古研究
古遗址目标提取方法研究
ｆ ｒ ａ ｉｎ ｏ ｉｔｒｃ ｉ ｓ ａ ｄ ｔ ｅｅ ｆｃ ｆｄ ｔ ｃｉｎ ｉ ｒ ｌｖ ｎ ｅ ＭＮＦ ｄ ｍｅ ｓｏ ｓ ｈ ｏ ｉ ｇｔ ｅ ｂ ｎ ｓＣ Ｂ— ｏ ｍ ｔ ｆ ｓｏ ａ ｓｔ ， ｎ ｆ ｔ ｅｅ ｔ ｓ ｅ ｅ ａ ｔ ｏ ｔ ｏ ｈ ｉ ｌ ｅ ｈ ｅ ｏ ｏ ｔ ｈ ｉ ｎ ｉｎ ，ｃ ｏ ｓ ａ ｄ Ｏ ｎ ｈ
Ｗ ＡＮＧ ｉ ｌｎ，Ｗ ＡＮＧ — ｏ ｇ，Ｌ ｕ —ｅ ｇ， ｎ Ｌ ｎ—ｉ Ｘｕ ｈ ｎ ＩＣｈ ｎ ｆ ｎ Ｙａ ｇ Ｘｕ—ａ ｙｎ
（ ｏ ｅｅｏ ｒａ ｎ ｎｉ ｎ ｎ Ｓｉ ｃｓ ｏｔｗ ｓ Ｕ ｉｅｓｙ Ｘ ｎ７０ ２ ， ｈｎ ） Ｃ Ｈｇ ｆ ｂｎａｄＥ ｖ ｏｍｅｔ ｃ ｎｅ ，Ｎ ｒ ｅｔ ｎｖｒｉ ， ｉ １ １７ Ｃ ｉ Ｕ ｒ ｅ ｈ ｔ ａ ａ
显， 引起 明显的光谱异常时，Ｅ 算法能够基 于真实的物理模型进行波谱提取 、 ＣＭ 识别和探 测古遗址 目标 。结论 Ｃ Ｍ 算 法提 取 古遗 址信 息 是 可行 性 强 的 一种 方 法 ， 识 别 效 果 与 ＭＮ Ｅ 且 Ｆ变 换后 图像 的维数有关， 选择特征值较大的波段组合参与 Ｃ Ｍ运算 ， Ｅ 能有效地避免噪声对 目标探测的干扰 ， 使 得探 测 率提 高 。 关 键 词： 高光谱遥 感 ； Ｆ Ｃ Ｍ； ＭＮ ； Ｅ 遗址 目标提 取
西北大学学报ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（ 自然科学版 ） ２ １ ４月 ， ４ ０ ２年 第 ２卷第 ２期 ， ｐ．２ １ ， ｏ．２ Ｎ ． Ａ ｒ ，０ ２ Ｖ １４ ， ｏ２
Ｊｕｎｌ ｆ ｏ ｈ ｅｔ ｎｖｒｔ Ｎ ｔｒ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏｒａ ｏ ａ ｗ ｓ Ｕ ｉｅｓｙ（ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ Ｎ ｉ ｕｌ ｅ ｉ
考古遥感技术研究及应用
考古遥感技术研究及应用一、前言考古遥感技术作为新兴的考古学方法，具有非常重要的意义。
它可以对古迹、考古文化遗址等进行非接触式的探测，免去了传统考古学需要开挖的繁琐过程，为保护文化遗产提供了更好的保障。
本文将从遥感技术的原理、技术路线、数据处理以及应用实例等方面进行探讨。
二、遥感技术原理遥感技术是指利用航空、卫星等遥控手段获取地球表面信息的技术。
而在考古领域中，我们主要是利用卫星遥感技术来获取信息。
卫星遥感技术是将地球表层上物理量通过传感器接收并转化为电磁信号，再通过卫星进行传输，最终由数据中心进行处理。
这样的方式比起传统考古学所用的地面物探、开挖等方式更加便捷、准确和高效。
在遥感技术的应用中，通常利用多光谱遥感、高光谱遥感和雷达遥感等方式来进行探测。
其中多光谱遥感是利用不同波长区域对地表进行监测的一种方法，它可以测量电磁波在地表反射、漫反射和吸收的情况。
所以，它能够识别地表物质的成分、形态、结构等；高光谱遥感则主要是在多光谱的基础上更加精准地进行物质成分和结构的探测；雷达遥感则主要利用微波辐射穿透地表来探测地下物质的情况。
三、遥感技术路线考古遥感技术的路线主要包括遥感数据获取、数据处理以及信息提取三个阶段。
1.遥感数据获取遥感数据获取主要有两种方式，一种是利用卫星遥感技术，另一种则是利用无人机遥感技术。
在这里我们主要讨论卫星遥感技术。
卫星遥感技术可以获取大范围的覆盖面积，但其空间分辨率、时间分辨率相对较低。
因此，在考古领域中，多数情况下会利用多鲁尔卫星等进行探测。
多卫星可以获取高分辨率影像，并且还可以捕捉到过去、现在、未来三个时期的变化情况。
同时，多卫星图像也可以用于建立高分辨率的数字模型，基于该模型进行更加精确的数据处理。
2.数据处理数据处理是遥感技术的核心环节。
数据处理阶段通常包括数字图像处理、特征提取和数据分析。
数字图像处理与计算机视觉技术紧密相关，包括预处理、增强、滤波、特征提取等方法。
西安神禾塬地区高光谱遥感考古研究
结论：高光谱遥感技术在环境监测、土地利用、灾害监测等领域得到了广泛 应用，取得了显著的成果。然而，仍存在一些不足之处，如数据预处理、特征提 取和分类算法的优化等。未来研究方向应包括改进数据质量全力推动我国卫星遥 感技术应用场景落地转化；发展新型特征提取方法挖掘高光谱遥感数据的丰富信 息；优化分类算法提高遥感数据的分类精度；并推动遥感设备
例如，通过对地震后地表的位移、裂缝、断层等变化信息的多光谱观测，可 以评估地震的破坏程度和影响范围；通过对森林火灾的多光谱遥感，可以获取火 灾的燃烧面积、火场温度、烟雾浓度等信息，进而实现火灾的快速定位和应急灭 火；通过对水灾的多光谱图像分析，可以获取水灾的淹没范围、水深、流速等信 息，进而开展水灾预警和应急响应^。
在时间向度方面，通过对遗址内不同地物成分的遥感影像特征进行分析，我 们发现不同历史时期的遗址存在明显的差异。例如，早期墓葬的影像特征主要表 现为土黄色的土壤质地，而晚期墓葬则主要表现为灰色的土壤质地（图 2）。这 些发现暗示了不同历史时期人类活动对遗址的影响存在差异。
在文化内涵方面，通过对遗址的地物成分进行分类和识别，我们发现不同地 物成分所代表的人类活动具有不同的文化内涵。例如，墓葬代表了当地的丧葬习 俗和墓葬制度，而房址和窑址则代表了当地的生产活动和居住方式。这些发现有 助于深入了解西安神禾塬地区的人类活动和文化演变。
文献综述：高光谱遥感技术在多个领域得到了深入研究，以下为各领域的研 究现状、方法与成果的综述。
1、环境监测环境监测是高光谱遥感技术应用最为广泛的领域之一。利用高 光谱遥感技术可以获取水体、大气和土壤等环境要素的光谱信息，进而实现环境 状态的实时监测和评估。例如，通过对水体的多光谱成像，可以获取水体中的叶 绿素、悬浮物、污染物等物质的分布和含量信息，进而评价水体的污染状况；通 过对大气的多光谱观测，
秦始皇帝陵出土二号青铜马车彩绘夔龙纹复原方法研究
第33卷第1期2021年2月Vci.33,Nc.1Feb,2021文物保护与考古科学SCIENCES OF CONSERVATIIN AND ARCHAEOLOGY文章编号：1005—1538(2021)01—0017—09DOI：10.16334/ki cn31-1652/k.20190201410秦始皇帝陵出土二号青铜马车彩绘夔龙纹复原方法研究马琳娜S马生涛2,张加万S韩冬1（1.天津大学智能与计算学部软件学院，天津300350； 2.秦始皇帝陵博物院，陕西西安710600）摘要：为对秦始皇陵出土的彩绘铜车马采取非接触且科学可靠的方法开展研究，选择使用高光谱成像技术，以非接触方式无损地获取文物表面信息。
通过对信息的处理与分析，实现对于文物表面彩绘纹样的发现与复原工作+针对秦始皇帝陵出土的二号青铜车马彩绘纹样的受损情况，提出了结合高光谱成像技术与计算机图像技术的数字复原方法。
主要是利用了高光谱成像技术“图谱合一”的优势:一方面利用其在近红外区域的高光谱成像结果检测并复原出彩绘纹样难以识别的图案边缘信息;另一方面利用高光谱数据中的光谱信息，将铜车马彩绘纹样上未知矿物颜料的光谱同实验建立的矿物颜料标准光谱库进行拟合，识别出铜车马上彩绘所采用的颜料种类（雄黄1、石青5、石绿1、黄丹、铅白等），从而获得色彩信息。
实验结果显示该方法可以得到较为完整的铜车马彩绘纹样的数字复原图像,并为今后对于铜车马更深入的研究和应用提供有利支撑+关键词：高光谱成像;彩绘铜车马;纹样数字复原;颜料识别中图分类号：K854；TP39文献标识码：A0引言青铜器作为中国古代文化的一种重要表现形式，造型多样，纹饰丰富，有着不可替代的历史研究意义。
它不仅能够展示中国古代劳动人民的高超制造工艺，还通过丰富多样的纹样形式展现社会内涵，它是一个时期政治、经济、文化的缩影［1］+秦始皇陵封土西侧发掘的铜车马拥有丰富绚丽的彩绘纹样，为研究秦朝文化特别是为研究秦朝王室的纹饰提供了极其稀少和珍贵的实物资料［2］+然而由于墓室坍塌，长时间被封土掩埋挤压的铜车马表面的纹样受到较为严重的破坏，因此对其纹样的复原及保护工作迫在眉睫且意义重大+考虑到文物本身的特殊性，采取非接触且科学可靠的方法是开展研究的重要基础。
西安神禾塬地区高光谱遥感考古研究_谭克龙
遥感考古是通过遥感探测到的地面异常特征来发现文物遗存 [ 1] .遗迹土壤与周围自 然土壤在色泽 、结构 、湿度 、致密度方面存在差别 , 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[ 2-3] ;地下埋藏的考古遗迹或现象往往会产生土壤的板结与疏 松 、肥沃与贫瘠 、含水量多与少等差异 , 导致树木与灌木丛生长与分布情况发生异常[ 4-5] , 或者会使农作物与野草的高度 、密度和色彩出现差异 ;另外 , 遗迹往往具有特殊的微地貌 和几何形状特征 , 尤其是大规模的地面和地下工程 , 如墓葬坑 、陪葬坑的挖掘和填埋 、地面 取土和陵墓封土的堆积 、人工引水渠的开挖等 , 都可能导致地表形态的变化 , 与周围地形 不协调 , 构成一定形状的图案[ 6] .这些差异会影响它们对太阳辐射能的吸收和发射及其 热发射特性 [ 7] , 能引起表面地物波谱特征的微弱变化 , 从而成为考古遥感的主要探查研 究标志 [ 8] .遥感技术能反映地面及近地表面 (1— 2m)地物的光谱特征[ 1] .
高光谱遥感数据获取系统采用中国科学院上海技术物理研究所研制的 OMISII成像
No.5
谭 克龙等 :西安神禾塬地区高光谱遥感考古研究
67 7
光谱仪 .OMISII具有 68个光谱波段 , 是一套高性能机载可见光 —近红外 —短波红外 —热
红外成像光谱仪 , 能形成图谱合一的三维遥感图像 , 其主要技术指标见表 1.飞行平台为 运 12飞机 , 飞行面积 20km2 .2005年 3月 13日 23∶00至 14日 5∶00完成夜航 , 当日白天
探测技术 , 因此 , 它最具有实际研究意义 .
陕西西安附近的沣河两岸 , 史载有西周王朝早期的都城丰 、镐 , 文王所建都城丰京在 沣水西岸 , 武王所建都城镐京在沣水东岸 .以丰 、镐为中心 , 在西起户县 、东到长安韦曲 、 南抵秦岭 、北达咸阳垣上的区域有丰富的古文化遗存[ 10] .该区地处关中渭河 、沣河冲洪积
《基于高光谱数据的草甸草原遥感估产研究》范文
《基于高光谱数据的草甸草原遥感估产研究》篇一一、引言草甸草原是我国重要的自然资源和生态系统之一，对于维护生态平衡、保障畜牧业发展和促进农业可持续发展具有重要意义。
然而，传统的草甸草原估产方法往往依赖于人工调查和地面采样，不仅费时费力，而且难以实现大范围、高精度的估产。
随着遥感技术的不断发展，高光谱遥感数据为草甸草原的估产提供了新的思路和方法。
本文旨在基于高光谱数据的草甸草原遥感估产研究，为草甸草原的监测和管理提供科学依据。
二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取了我国某典型草甸草原为研究对象，该地区地理位置、气候条件和植被类型具有一定的代表性。
2. 研究方法（1）数据收集：收集该地区的高光谱遥感数据，包括多时相、多角度的数据，以及地面实测数据。
（2）数据处理：对高光谱遥感数据进行预处理，包括辐射定标、大气校正、图像配准等，以提高数据的准确性和可靠性。
（3）特征提取：利用高光谱遥感数据的优势，提取草甸草原的光谱特征、空间特征和时间特征等信息。
（4）模型构建：基于提取的特征信息，构建草甸草原遥感估产模型，包括基于机器学习的分类模型和基于统计学的回归模型等。
（5）模型验证：利用地面实测数据对模型进行验证和评估，分析模型的精度和可靠性。
三、结果与分析1. 光谱特征分析通过对高光谱遥感数据的分析，发现草甸草原的光谱特征与植被类型、生长状况和土壤背景等因素密切相关。
不同植被类型的光谱曲线存在明显的差异，可以通过分析光谱曲线的形态和反射率等参数来识别和分类草甸草原。
2. 空间分布分析利用高光谱遥感数据的空间信息，可以分析草甸草原的空间分布状况和生态环境状况。
通过图像处理和空间分析技术，可以提取草甸草原的面积、形状、分布和密度等空间特征信息，为草甸草原的监测和管理提供科学依据。
3. 估产模型构建与分析基于提取的光谱特征和空间特征信息，构建了草甸草原遥感估产模型。
通过机器学习分类模型和统计学回归模型等方法，实现了对草甸草原的精确估产。
再现“天子之乘”的神禾塬陵园
Pin Wenyuan ·文苑品陕西长安神禾塬战国秦陵园遗址位于陕西省西安市长安区南郊，地势高亢，潏河环北、滈河居南，正对秦岭山脉。
据传，大约3000年前，神禾塬曾经出产一种长有双穗的稻谷，人们认为这是天降祥瑞的征兆，将其进献给当时的西周成王，成王又献于周公。
周公兴之所至，赋诗一首，名为《嘉禾》，神禾塬由此得名。
塬是我国西北黄土高原地区因流水冲刷而形成的一种地貌，呈台状，四周陡峭，顶上平坦。
神禾塬与白鹿塬、少陵塬、乐游塬并称为“古长安四大名塬”，因为地处终南山北麓，依山傍水，风景优美，所以秦汉两朝的皇家园林均设于此。
古墓重见天日2004年，受陕西省文物局委托，陕西省考古研究所对西安市长安区进行考古勘探，在神禾塬西北部发现了一座大型古代墓葬。
经过初步勘测，确定神禾塬古墓陵园已有上千年的历史。
其中主墓室有4条墓道，面积达800多平方米，周围陪葬坑多达13座。
毫无疑问，按照中国古代丧葬等级制度，这座古墓不仅是高等级墓葬，而且墓主人生前身份一定显赫，即使不是帝王，也绝非一般将相。
2005年3月8日，全面的考古发掘工作正式开始。
由于古墓规模宏大，仅取土量就多达近6万立方米，如果仅靠人工挖掘，至少需要一年半的时间。
为了加快进度，考古队想尽办法筹措资金，购置了电动传送带等机械设备。
最早获得成果的是位于大墓西南、编号为K8的车马陪葬坑。
考古队从东部开始挖掘，当挖到大约4米深处时，一些散乱的马腿骨渐渐显露出卢江良王源源科学24小时Science in 24hours 2018年第9期来，继而又发现一些破碎的彩色漆皮和骨质六棱形串珠。
但是，这些出土的器物除了证明这座大墓的等级规格外，并没有关于墓主人的直接证据。
一个月后，大墓的轮廓逐渐清晰。
整个墓葬陵园呈长方形，南北较长，墓室本身东西较长，东墓道为主墓道，这种形制特征和已出土的秦始皇陵非常相似。
根据大墓的形制，再结合出土的小件器物的工艺和造型，考古专家初步推断这座大墓可能是战国时期的秦国陵园。
基于无人机遥感技术的遗址考古研究
了 一 批 珍 贵 的 遗 物 ，尤 其 出 土 的 丝 织 物 是 中 原
地 区 考 古 发 掘 所 见 院核定公布为第七批全国重点文物
保 护 单 位 。2017年 获 得 当 年 河 南 省 五 大 考 古 新
发现。
效率 高 、成 果 精 度 高 和 易 操 作 等 优 势 ，为遗址 三维模型、正射影像和大比例尺地形图测绘基 础 数 据 获 取 提 供 一 种 新 技 术 支 持 。该技术应用 于遗址考古研究主要分为数据获取和数据处理 两个方面。
26 Technology 考古科技
基于无人机遥感技术的遗址考古研究
文 图 /赵向莉孙晓飞
无人机遥感技术具有实现高分辨率影像采集、获取影像机动灵活、获取影像覆盖范围广、成本低、易操 作 等 优 点 ，被广泛应用于遗址考古和文化遗产保护领域。这里以青台遗址为例，通过无人机遥感技术在 遗址测绘和考古摄影中的应用，旨在探讨基于该技术的遗址考古工作思路和成果数据应用领域研究。
青 台 遗 址 区 域 较 大 ，为保 证 飞 行 数 据 质 量 和 飞 行 安 全 ，飞 行 设 备 单 块 电 池 续 航 时 间 须 控 制 在 2 2 分 钟 以 内 ，将 航 线 手 动 拆 分 为 4 条分航 线 ，4 个架 次 飞 行 。
影僳祅取翮控制点测量 影 像 获 取 ，首 先 ，需 根 据 气 候 、地理环境
址 进 行 了 系 统 勘 探 ，遗 址 面 积 达 100万 平 方 米 。
2015—2017年 ，依 据 勘 探 成 果 在 重 要 遗 存 位 置
布 设 探 方 ，经 针 对 性 考 古 发 掘 ，发 现 居 民 区 、
墓 葬 区 、祭 祀 区 等聚落空间布局，清理出土 房 址 、
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
参照光谱.
nb
= cos- 1
t# r
= co s- 1
∃ t∃# ∃ r∃
% ti ri
i= 1
% % t nb 2 1 /2 i
r nb 2 1 /2 i
( 1)
i= 1
i= 1
利用 SAM 对高光谱图像分类时, 产生两种图像, 一种是 SAM 地物分类图, 类别代码
67 8
应用基础 与工程科学学报
元丰度.
( 3) 匹配滤波
在用户自定义端元基础上, 对每一个像元进行部分分离. 用匹配滤波计算图像上用户
定义端元组分丰度, 它使用局部解混算法 ( part ial unm ix ing) , 该方法不需图像上所有端
元, 使用一个已知光谱库中各类地物的光谱曲线与图像上各象素光谱曲线进行 匹配 !,
得到各端元组分丰度分布图. 当成果图像像元值为 1时, 表示完全匹配, 相应组分丰度为
100% , 像元值为 0时, 表示完全不匹配, 即相应组分丰度为 0.
( 4) 光谱特征匹配
以波谱吸收特征为基础, 用最小二乘法把待分类地物光谱与参照光谱间吸收特征进
行匹配分类. 大多数光谱分析法不能对各类材料直接鉴别, 而是表明分析材料在光谱特征
上与已知材料光谱是如何相似. SFF 首先把光谱数据转换成反射率, 并利用包络线法消除
但是在实际工作中, 文物遗存区地面由于经历了数百年、甚至数千年的人类耕作活动 和变迁, 常常没有明显的土壤、植被和地貌的差异, 或者差异非常微弱, 因此在一般的遥感 图像上, 很难发现任何异常. 从以往大量考古遥感实践来看, 遥感考古往往只是在地表残 存一定遗迹的情况下才能取得好的效果, 而对于地表没有残存遗迹的考古遗址, 考古遥感 技术往往难以大显身手 [ 9] . 考古学家最需要的是在没有地表残存痕迹情况下的考古遥感
天气为晴间多云, 夜间为晴天; 2005年 3月 15日 11∀00 17∀00完成日航, 当日天气为晴 到少云, 15∀00 16∀00之间云量较多. 相对航高 1200m, 地面空间分辨率 3 6m. OM ISII扫
描仪工作状态正常, 传感器热红外波段图像信噪比达到设计要求. 飞行时地面作物主要为
V o.l 17
采用与其相似度最高的参照光谱序号; 另一结果为 ru le!图像, 图像中像元值代表该像元
的光谱与参照光谱间夹角的反余弦值 (弧度 ), 像元越暗, 说明与参照光谱越相似, 二者间
夹角越小.
( 2) 线性波谱解混
自然界表面很少是仅由单一地物组成. 遥感成像过程中, 由于空间采样间隔大于地面
总波段数
波长范围 / m 04 11 1 55 1 75 2 08 2 35
光谱分辨率 / nm 10
68 波段数
64 1 1
1. 2 图像处理与结果 1 2 1 可见光 短波红外波段图像处理
( 1) MNF ( M inim um No ise F raction) 变换是 先把图像噪音部分隔离出来, 确定实际数据 量大小, 为后续处理减少工作量. 对于高光谱 数据, MNF 变换将数据空 间分为两部分: 较 大特征值对应的分量和噪音图像对应的剩余 数据分量, 其特征值在 整数 1附近. MNF 变
图 2 光谱角示意图 F ig. 2 M ap o f Spectra lA ng le
来确定未知像元类别属性. 这种方法假定像元信息已转化为反射率, 在处理过程中, 仅使 用光谱 方向 !, 不用光谱 长度 !, 对像元亮度差别不是特别敏感, 对不同坡向同类地物不
易错分. 图 2为光谱角示意图. 光谱角 计算方法见公式 ( 1), t代表未知地物光谱, r代表
光谱曲线背景, 突出光谱吸收特征. 通常背景物光谱特征对目标物吸收特征没有影响. 光
谱特征匹配 ( Spectra l F eature F itting, SFF )用最小二乘匹配法把参考光谱与未知地物光谱
逐个波段进行计算, 获得一幅等级图 ( scale) 和均方根误差图 ( RM S), 每个参照光谱都产
高光谱遥感数据获取系统采用中国科学院上海技术物理研究所研制的 OM ISII成像
N o. 5
谭 克龙等: 西安神禾塬地区高光谱遥感考古研究
67 7
光谱仪. OM ISII具有 68个光谱波段, 是一套高性能机载可见光 近红外 短波红外 热
红外成像光谱仪, 能形成图谱合一的三维遥感图像, 其主要技术指标见表 1. 飞行平台为 运 12飞机, 飞行面积 20km2. 2005年 3月 13日 23∀00至 14日 5∀00完成夜航, 当日白天
换是特征提取中常用方法.
在 N ( 图像波段数 ) 维空间中, 根据图像
像元光谱与参考光谱的相似性来决定像元类
别的 方 法即 是 波 谱 角 填图 ( Spectra l Angle M app ing, SAM ) . 将 N 个波 段的 光谱响 应作
为 N 维空间向量, 通过计算某一像元与最终 端元光谱间的 光谱角 !来表征其匹配程度, 夹角越小越相似. 据用户给定的相似度阈值
摘要: 与传统考古技术相比, 遥感技术能快速、低廉地对大范围地下文物遗存进 行探测和制图. 但从以往大量考古遥感实践来看, 遥感考古往往只是在地表残存 一定遗迹的情况下才能取得好的效果, 而对于地表没有残存痕迹的考古遗址, 其遥感分析往往会无功而返. 考古学家最需要的是在没有地表残存痕迹情况下 的考古遥感探测技术. 本文通过陕西长安县神禾塬高光谱遥感考古试验研究, 介 绍了一种新型的考古遥感技术 高光谱遥感考古, 它通过探测和识别微弱的 地物光谱异常, 实现了在没有任何地表 常规 !考古线索情况下的地下文物遗存 探测.
探测技术, 因此, 它最具有实际研究意义. 陕西西安附近的沣河两岸, 史载有西周王朝早期的都城丰、镐, 文王所建都城丰京在
沣水西岸, 武王所建都城镐京在沣水东岸. 以丰、镐为中心, 在西起户县、东到长安韦曲、 南抵秦岭、北达咸阳垣上的区域有丰富的古文化遗存 [ 10] . 该区地处关中渭河、沣河冲洪积 平原, 第四系发育良好, 主要为湖相、河流冲、洪积相的粘土、砂质粘土、砂及砂砾石层沉 积, 厚达 800m, 另有寒冷干燥气候条件下的风成黄土及成因不明的黄土状粘土层细粒沉 积, 厚度达 160m [ 11] . 全区地势从东南向西北渐次变低, 海拔高程一般在 385 410m 之间. 区内土地肥沃, 四季干、湿、冷、暖分明, 光照充足, 雨量丰沛, 气候适于农耕.
文献标识码: A
V o.l 17, N o. 5 O ctober 2009
西安神禾塬地区高光谱遥感考古研究
谭克龙 1, 2, 杨 林 3, 周日平 1, 2, 万余庆 2, 曹 玮 4
( 1. 上海 大学 遥 感与 空 间信 息 科学 研究 中 心, 上海 200436; 2. 中 国煤 炭 地质 总 局航 测 遥感 局, 陕 西 西 安 710054; 3. 中国国家历史博物馆, 北京 100006; 4. 陕西省考古研究所, 陕西 西安 710054)
收稿日期: 2008 01 18; 修订日期: 2009 03 31 基金项目: 国家重大基础研究专项 ( 2003CCC01500) 作者简介: 谭克龙 ( 1964 ), 男, 博士, 教授. E m ai:l tan k @l 163. com
67 6
应用基考古; 考古遥感; 遥感 应用
遥感考古是通过遥感探测到的地面异常特征来发现文物遗存 [ 1] . 遗迹土壤与周围自 然土壤在色泽、结构、湿度、致密度方面存在差别, 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 [ 2 3] ; 地下埋藏的考古遗迹或现象往往会产生土壤的板结与疏 松、肥沃与贫瘠、含水量多与少等差异, 导致树木与灌木丛生长与分布情况发生异常 [ 4 5] , 或者会使农作物与野草的高度、密度和色彩出现差异; 另外, 遗迹往往具有特殊的微地貌 和几何形状特征, 尤其是大规模的地面和地下工程, 如墓葬坑、陪葬坑的挖掘和填埋、地面 取土和陵墓封土的堆积、人工引水渠的开挖等, 都可能导致地表形态的变化, 与周围地形 不协调, 构成一定形状的图案 [ 6] . 这些差异会影响它们对太阳辐射能的吸收和发射及其 热发射特性 [ 7] , 能引起表面地物波谱特征的微弱变化, 从而成为考古遥感的主要探查研 究标志 [ 8] . 遥感技术能反映地面及近地表面 ( 1 2m ) 地物的光谱特征 [ 1] .
图 1 研究区范围示意图 F ig. 1 Location o f the research area
尽管我国从 1931年就开始了对沣河两岸长期的考古调查研究, 但由于地质地貌条件 的制约和人类长期改造、耕作活动的影响, 传统考古手段难以施展, 使我们对沣河流域及 附近地区的总体状况至今还知之甚少. 根据国家历史博物馆朱凤瀚研究员及陕西省考古 研究所考古专家的研究, 神禾塬、细柳塬的黄土塬区, 在区内地势最高, 达 440 580m, 地 下水位较深, 为 20 50m, 具有古人营建陵墓的条件. 因此, 本次选择神禾塬区任家寨 香 积寺 贾里村区域为试验研究区, 见图 1.
生一等级图和相应 RM S图像, 或作 scale /RM S比值运算, 或对 RMS 图像进行简单拉伸增
强处理, 就可看到图像上像元与参考光谱匹配程度.
1 2 2 热红外波段图像处理 将夜航热红外遥感温度图像进行信息提取, 根据地面同 步测试温度与 OM IS热红外波段图像上同名点的红外辐射值, 进行热红外波段温度定标
小麦, 已长至 5 10cm, 覆盖度达 60% 70% .
地面利用 fie ld Pro FR分光辐射光谱仪、
表 1 OM ISII成像光谱仪技术指标
ER 2008红外测 温仪、KCW 1 浅层 测温 仪、
T ab le 1 The description o f OM ISII