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高光谱遥感技术在考古领域的应用1.0

随着考古研究工作的扩展和研究区域的扩大,考古学家们逐渐从更加宏观的角度去研究历史文化,认识古代文明,追溯历史进程,这些仅仅依靠传统的考古方法是不可能实现的,这就决定了遥感在考古研究中不可替代的。

 

1.水下考古

考古,就是利用航空遥感的手段勘查湖泊、河流等水下的古代遗址、古代港口、古河道以及当时的沉积环境等。但是,水下遥感考古受各种条件的制约,如必须水体清澈透明、无风、水面平静等,因此这一方法目前主要用于湖泊的水下考古,而在含沙量较大的河流,这种方法的使用受到了很大的限制。

随着海洋地理测绘技术和考古仪器技术更新,海洋遥感考古迅速地发展起来。

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目前海洋遥感考古主要是利用声波扫描仪,声呐、海底剖面绘制仪器、水下照相机等来考察海底的地形、淹没前的特征以及确定海底古代遗迹的真实性和位置范围等,进而推测和研究古地理、古气候和古代社会的发展情况。

由Tromso博物馆负责的名为“白雪项目”的挪威水下文化资源调查计划,以遥感手段为主,辅以潜水调查。利用以上方法,分成3个阶段,成功的测试了遥感在海洋考古中的应用潜力,并有了一些重大的考古发现。

 

2.环境考古

古代环境的恢复,对于研究当时的社会、文化、经济、自然地理条件等方面都有着重要的作用。而古地理环境的变迁,对于古代环境、政治演变的研究也十分重要。用遥感研究长周期的环境历史变迁,主要是依据它在遥感图像上所遗留下来的“痕迹”来进行识别。因为各种研究对象,都有其区别于其他对象的特征,其中不少特征得以不同程度的保留。这些特征反映在遥感图像上,则可以通过色调、阴影、形态、大小、纹理等的差异识别出来。

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一个地区的环境演变,最主要的是水系的演变,这主要包括水系变迁、湖泊的变化以及水岸线的演变等。利用遥感图像上地物特定的光谱特征,通过土壤湿度、盐度及沉积物组分等信息的分析,可以很清楚地将水系变迁的路线、方向甚至原因反映出来。中国国土资源航空物探遥感中心的两位研究员利用卫星遥感探索楼兰古城的消亡之谜,指出因古孔雀河上游两次地质滑坡堵住河道且切断供水源,导致楼兰古城因断水而被遗弃,最终消亡。这是目前国内首次利用卫星遥感图像分析、破解楼兰古城的消亡之谜。

哥伦比亚航天飞机携带雷达于198年11月在东撒哈拉沙漠进行飞行,研究人员通过对图像上砂层覆盖下基岩的雷达回波的研究,揭示出数米沙层下的古河道,后期研究表明:非洲北部存在过比现今尼罗河水系更为庞大的河流水系,否定了那里不存在主干水系的论断。古河道为旧石器时代的人类提供了沙漠中的绿洲,揭示出当时撒哈拉沙漠的环境条件。

 

3.地下遗迹的无损探测

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通过高光谱成像系统对山西兵马俑的头部扫描,分析得出陶土中含有古代使用的颜料成分

遥感考古的有一大研究内容,就是对深埋于地下的古代遗迹、古墓等的无损探测。目前采用的无损探测探测方法主要包括磁力探测法、电阻率探测法、微波脉冲“探地雷达”以及地震探测法等。

我国在这方面的起步比较晚,主要成果有华东师范大学用探地雷达对浙江绍兴“印山大墓”进行的无损探测;采用航空遥感高光谱技术和热红外遥感技术与磁法、电法等20多项国内外高精度的先进物理探测技术,对秦始皇陵区2.13km2,陵园区56.25km2进行遥感和地球物理综合考古研究,探明地宫、建筑遗址、陪葬坑文物遗存等信息的863项目等。并且在此基础上发展了用于探测和定位的新算法,如用遗传算法从雷达资料中提取古墓遗迹定位信息。




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