圖① 觀眾在良渚古城遺址外圍水利系統(tǒng)重要組成部分——老虎嶺水壩遺址展示館內(nèi)參觀。
新華社記者 黃宗治攝
圖② 考古人員在武王墩考古實驗室觀看文物細(xì)節(jié)。新華社記者 張端攝
圖③ 考古人員使用深潛設(shè)備對水下文物進(jìn)行提取。新華社發(fā)（國家文物局供圖）
◎本報記者沈唯
日前，2024文化遺產(chǎn)保護(hù)數(shù)字化國際論壇在北京中關(guān)村國際創(chuàng)新中心舉行。來自全球20個國家和地區(qū)的專家學(xué)者和相關(guān)從業(yè)者等齊聚一堂，聚焦數(shù)字遺產(chǎn)新技術(shù)與新模式，共同探討科技創(chuàng)新如何賦能文化遺產(chǎn)保護(hù)高質(zhì)量發(fā)展。
近年來，技術(shù)的進(jìn)步給更多考古學(xué)者提供了打開中華文化歷史寶庫的鑰匙。距今5000多年的良渚水利系統(tǒng)、陵園總面積達(dá)150萬平方米的淮南武王墩墓、南海約1500米深處的古代沉船……從地面到地下再到深海，這些著名遺址的發(fā)現(xiàn)與研究，都少不了科技手段的助力。
綜合多學(xué)科技術(shù)，快速找到水利系統(tǒng)遺跡
2019年，位于浙江省杭州市余杭區(qū)境內(nèi)的良渚古城遺址申遺成功，入選《世界遺產(chǎn)名錄》。良渚古城外圍的水利系統(tǒng)是其重要組成部分。良渚水利系統(tǒng)是我國迄今發(fā)現(xiàn)最早的大型水利系統(tǒng)，曾入選2015年度全國十大考古發(fā)現(xiàn)。
“從二十世紀(jì)八九十年代開始，良渚水利系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了漫長的過程。”浙江省文物考古研究所科技考古中心主任、研究員王寧遠(yuǎn)介紹，良渚古城遺址申遺成功時，考古人員僅發(fā)現(xiàn)了11條大壩及溢洪道等水利設(shè)施。經(jīng)過進(jìn)一步發(fā)掘，考古人員幾乎在遺址近百平方公里內(nèi)的每一個山口都發(fā)現(xiàn)了水壩遺跡。這些新的水壩與此前發(fā)現(xiàn)的11條水壩共同構(gòu)成了良渚古城的一整套外圍水利系統(tǒng)。
由于古代水利系統(tǒng)設(shè)施人工痕跡較少，采用傳統(tǒng)的地面調(diào)查或考古鉆探等方式往往很難發(fā)現(xiàn)水壩遺跡。通過近十年間在良渚遺址的摸索，王寧遠(yuǎn)與考古團(tuán)隊建立了一種將遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)與考古學(xué)相結(jié)合的古代水壩快速調(diào)查方法。
在兩三年內(nèi)，考古人員利用這種方法在良渚古城周圍找到了20多條水壩遺跡，并對部分水壩進(jìn)行了碳樣測年。“這些水壩的發(fā)現(xiàn)讓我們對良渚水利系統(tǒng)的認(rèn)知完全不一樣了。它的上游有上壩庫區(qū)，中間有中壩庫區(qū)，下游還有下壩庫區(qū)，比我們想象中復(fù)雜得多。”王寧遠(yuǎn)認(rèn)為，這一方法對提高我國和世界水利考古具有重要意義。
為了進(jìn)一步驗證快速調(diào)查方法的準(zhǔn)確性，考古人員用這種方法在浙江紹興地區(qū)開展了越國水利調(diào)查。“利用遙感解譯技術(shù)，我們在該地區(qū)標(biāo)注了97處疑似點，共確定古水壩25處，其中獲得測年樣的古水壩21處，包括距今2500年左右越國時期的古水壩12處，以及距今3000多年古水壩2條。而在現(xiàn)場勘探時目視發(fā)現(xiàn)并補充調(diào)查的100處疑似點，最后僅有1處確定為古水壩?？梢娺b感解譯的精度遠(yuǎn)高于普通地面調(diào)查。”王寧遠(yuǎn)說。
除此之外，王寧遠(yuǎn)和考古團(tuán)隊也在探索利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法自動尋找水壩。他介紹，以往針對水壩遺跡的考古研究，需要考古團(tuán)隊中有遙感、地理信息系統(tǒng)或者水利工程等方面的專業(yè)人員，但大部分考古隊和考古所并不具備這種條件。為此，團(tuán)隊與南京大學(xué)合作建立初步模型，不需要專業(yè)的考古隊伍，運用機(jī)器學(xué)習(xí)和影像材料就能發(fā)現(xiàn)古水壩的蛛絲馬跡。目前，該模型的準(zhǔn)確率達(dá)到約80%。王寧遠(yuǎn)認(rèn)為，經(jīng)過進(jìn)一步優(yōu)化后，該方法在未來古代水利系統(tǒng)的考古工作中能發(fā)揮更大作用。
用好數(shù)字信息，助力武王墩墓發(fā)掘
位于安徽省淮南市三和鎮(zhèn)徐洼村的武王墩墓，是經(jīng)科學(xué)發(fā)掘的迄今規(guī)模最大、等級最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的大型楚國高等級墓葬。
安徽省文物考古研究所館員方玲介紹，一號墓（武王墩墓主墓）屬于九室多重棺槨的木槨室，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。此外，一號墓中還有數(shù)量龐大的出土文物，目前已提取和編號的文物就有近7000件。
為了盡可能多地采集和記錄原始數(shù)據(jù)，考古人員融合應(yīng)用多種數(shù)字化采集技術(shù)和考古綜合業(yè)務(wù)管理平臺，用信息化手段助力武王墩墓發(fā)掘。通過激光掃描儀、手持全景激光掃描儀、航拍無人機(jī)、全景相機(jī)、單反相機(jī)等設(shè)備，團(tuán)隊在發(fā)掘前和發(fā)掘過程中對遺址全場景進(jìn)行了精細(xì)掃描，生成正射影像并導(dǎo)入考古綜合業(yè)務(wù)管理平臺，得到一張有明確坐標(biāo)信息的現(xiàn)場圖。
“有了這張圖，我們就可以利用手機(jī)或平板電腦上的考古記錄移動終端，對考古現(xiàn)場的遺跡、出土文物等考古對象進(jìn)行地理空間數(shù)據(jù)采集。”方玲說，通過在現(xiàn)場圖上打點，就可以精確地記錄出土文物的空間位置坐標(biāo)，為之后出土文物空間位置關(guān)系的研究和分析提供了數(shù)據(jù)支撐。
面對大量出土文物，考古人員還能利用考古綜合業(yè)務(wù)管理平臺對每件文物進(jìn)行全流程跟蹤，實現(xiàn)登記、轉(zhuǎn)運、移交、入庫等各個階段的跟蹤管理。每件文物都被賦予了一個獨一無二的二維碼，通過掃描二維碼可以直觀地了解文物所在位置、整理工作流程進(jìn)度等，有效保障了出土文物信息的完整性。
“在出土文物信息的提取上，我們采用曲面微區(qū)X射線熒光光譜儀，對漆器紋飾和圖案信息進(jìn)行了精準(zhǔn)提取。這是該設(shè)備在考古現(xiàn)場的首次應(yīng)用。”方玲說，這一由中國科學(xué)院高能物理研究所和故宮博物院聯(lián)合研制的設(shè)備，可以對曲面或者不平整的面進(jìn)行掃描，高精度提取文物表面的元素信息。
考古人員利用這一設(shè)備，對武王墩墓出土的編鐘立架進(jìn)行了掃描。“這個編鐘立架兩端雕刻著精美的獸面紋，但色彩保存情況不是很好。這個設(shè)備可以把它表面的元素單獨成像，我們就能發(fā)現(xiàn)獸面的主體是銅元素，它的眼睛、頭部和邊框有汞元素，眼白部分和耳朵兩側(cè)有鈣元素，此外還有少量砷元素。”方玲介紹，除了單獨成像，這些元素信息也可以重疊成像，組成一個栩栩如生的清晰獸面，把肉眼看不清楚的圖像更清晰地展現(xiàn)出來，為后期的文物保護(hù)工作提供幫助。
裝備全面升級，讓古代沉船“浮出水面”
水下考古學(xué)是考古學(xué)在水下的延伸，主要研究的是水下文化遺產(chǎn)。深海考古是水下考古的重要發(fā)展方向。
2018年1月，國家文物局考古研究中心和中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所共同設(shè)立了深海考古聯(lián)合實驗室，當(dāng)年4月在西沙北礁海域首次實施了深海考古調(diào)查。2022年10月，我國在南海西北陸坡約1500米深度海域發(fā)現(xiàn)了兩處古代沉船，初步判斷應(yīng)分屬明代正德年間和弘治年間，推測文物數(shù)量超10萬件。兩處沉船年代相近，相距僅十多海里，是我國首次在同一海域發(fā)現(xiàn)出航和回航的古代船只，為我國深?？脊殴ぷ魈峁┝藰O大參考。
“從開啟我國深?？脊殴ぷ鳎?022年取得重大發(fā)現(xiàn)，深?？脊偶夹g(shù)裝備在其中起到了至關(guān)重要的作用。”國家文物局考古研究中心館員黃澤鵬說。
相比傳統(tǒng)水下考古，深?？脊诺募夹g(shù)難度要大得多。受深海高壓等因素影響，考古學(xué)家必須搭乘載人潛水器才能抵達(dá)遺址現(xiàn)場。同時，按照考古學(xué)的要求，他們還需要在大深度環(huán)境下開展水下遺存的準(zhǔn)確定位、影像拍攝、探測數(shù)據(jù)采集、三維掃描、文物提取等工作。深?？脊排c傳統(tǒng)田野考古及水肺潛水水下考古相比，對技術(shù)裝備的要求更高。
隨著我國載人深潛技術(shù)的發(fā)展，目前我國已經(jīng)擁有3臺大深度載人潛水器。南海西北陸坡沉船遺址就是“深海勇士”號執(zhí)行第500次下潛科考任務(wù)時發(fā)現(xiàn)的。
“從2023年5月到2024年6月，我們已經(jīng)對南海西北陸坡兩處沉船進(jìn)行了三個階段的深?？脊耪{(diào)查，總共進(jìn)行了約70個潛次。”黃澤鵬說，深海考古人員采用載人潛水器和無人潛水器結(jié)合作業(yè)，探索深海考古調(diào)查路徑，發(fā)展中國特色深?？脊判履Ｊ健?/p>
黃澤鵬認(rèn)為，推進(jìn)深海考古技術(shù)裝備研發(fā)，需要充分發(fā)揮科技創(chuàng)新的支撐作用，進(jìn)一步提升我國水下考古專業(yè)化、科學(xué)化、智能化水平。
今年4月，我國首艘深遠(yuǎn)海多功能科學(xué)考察及文物考古船“探索三號”在廣州出塢，預(yù)計于2025年投入使用。“相信‘探索三號’未來將對我國深海考古工作能力提升起到重要作用。”黃澤鵬說。
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