当遥感数据呈现考古遗迹的时空变化,三维重建还原古代遗址的历史风貌,人工智能赋能考古信息的深度挖掘,空间信息技术正以革命性力量推动考古向数字化、智能化转型。日前,由中国国家博物馆主办的“空间信息技术在考古学中的应用”学术研讨会在京召开。
中国国家博物馆馆长罗文利在开幕致辞中回顾了国家博物馆在遥感考古方面的探索历程指出,国家博物馆早在1997年就率先成立了“遥感与航空摄影考古中心”,成为国内较早开展相关研究的专业机构之一。2018年在此基础上整合组建“科技考古研究所”,持续推动自然科学方法与考古学研究的深度融合。本次研讨会汇聚了来自考古文博机构、科研院所及高校的60余位专家学者,共同探讨多学科协同推动考古创新发展的路径。
一、遥感考古调查赋能考古发现与认知
空间信息技术的应用突破了传统考古的局限,通过遥感影像识别遗存特征,地理信息技术空间分析等,实现了对考古遗存的大范围勘探与精准定位。
复旦大学教授王辉介绍了“十三五”国家重点研发计划“天地联合田野考古调查关键技术”项目情况,系统性展示了遥感与地球物理考古的最新进展与实践成果。王辉表示“空间技术考古需突破遥感与地球物理考古探测系列关键技术,形成适用于不同环境的天地联合田野考古调查体系”。
中国社会科学院考古研究所研究员刘建国通过无人机采集生成了石家河遗址群精细化数字高程模型,对该区域内的水利设施进行分析。结果表明石家河先民充分利用岗地-冲沟地貌特点,开创了因地制宜的史前农业生产模式。研究为史前居民改造环境、治理水源的方式提供了数字参考。
山西省考古研究院聚焦学科深度融合带来的考古成果质量跃升。副院长高振华(由助理馆员杜姝渊代讲)以闻喜酒务头墓地为例,指出“学科融合催生了研究范式的变革,考古学正从依赖经验的定性描述,转向数据驱动的定量模拟、科学预测和理论检验。”
北京科技大学讲师李泽浩以河西黑水河流域、晋南、湖北东南、辽西建平和大井5大区域内的冶铜遗址作为研究对象,采用最大熵模型揭示先秦铜冶炼模式变化,为遗址预测和文化遗产管理提供了有效工具。
中国科学院地质与地球物理研究所副研究员王光杰表示“考古遗存在磁性上的表现往往明显强于环境背景因素。”其对青石岭山城、古城寨等多个遗址开展磁测,为考古勘探中磁异常的识别与解读提供了科学依据与实践参考。
内蒙古大学副研究员李哲利用无人机机载激光雷达分别对神山、辽庆陵以及查干浩特城址进行了扫描,产出了高质量的遥感考古数据,后续与其他技术手段相结合可实现“透景见物”。
二、AI深度学习解析考古数据
近年来,人工智能技术迎来高速发展期,其在考古学中的应用场景不断扩容,从单一辅助功能向多领域、多维度延伸,展现出鲜明的多源化趋势。
“加强国产卫星数据在遥感考古联合深度学习中的推广应用是未来的发展趋势。”中国科学院空天信息创新研究院研究员于丽君表示。于丽君将高分辨率光学遥感卫星影像与人工智能相结合,应用于新疆地区大范围的古代墓葬检测,取得良好效果。
为解决遥感技术宏观特征与考古发掘微观需求尺度不匹配的问题,河南省科学院地理研究所所长鲁鹏采集了中原地区27处遗址的14210条有效光谱数据,应用机器学习方法构建了高精度古人类活动遗迹的光谱数据库。形成了一套完整的遗迹光谱数据处理、分析与分类技术方法体系。
哈尔滨工业大学(深圳)教授何捷以南亚丝绸之路及其第41号廊道沿线307个文化景观遗址点作为研究对象,采用人工智能模型建立起适用于干旱/半干旱环境的文化景观遗址识别框架。为丝绸之路沿线遗址的系统研究提供了重要的技术支撑。
吐鲁番市文物局副研究馆员奥斯曼·艾力尼亚孜首次将遥感与AI技术引入坎儿井调查,结合主流深度学习方法提出了一种基于定向楔形缓冲区的竖井筛选方法。通过实地调查发现识别成功率高达99%,实现了大范围高效率的遗址检测。
武汉大学博士研究生杨洪提出了利用激光雷达数据,深度学习语义分割方法进行遗址的精细化识别,该方法在江汉平原地区预测精度达80%;在新疆天山山脉南麓地区,对石构墓葬遗址的检测精度可达94%以上。
三、多源空间数据的考古学应用拓展
多源遥感数据、地球物理勘探数据、空间信息分析与考古钻探等多技术手段的互补验证与交叉分析,为遗址布局解析及人地关系研究提供了数据支持。
中国科学院空天信息创新研究院副研究员杨瑞霞基于遥感考古探测、考古资料数字化记录以及考古时空数据整合的遗址景观重建等案例,分析了天-空-地遥感技术在考古遗址研究中的应用特点,提出空间考古赋能考古发现与认知的若干关键问题。
为解决丝绸之路沿线遗址的动态监测与快速覆盖,复旦大学微波视觉智能感知学科与技术中心副主任王峰以榆树泉盆地古城址为研究对象,综合运用历史影像、高分辨率遥感、激光雷达与合成孔径雷达数据开展考古探测与分析。形成了一套高效的多源遥感协同考古探测技术框架。
“多源空间信息技术与田野考古方法相结合可取得较好的调查结果。”成都市文物考古研究院副研究馆员白铁勇表示。白铁勇以临邛地区平乐冶铁遗址为例,分别应用遥感影像、机载激光雷达与考古钻探、磁法、电磁法相结合,为冶炼遗址建立了有效的空间考古勘探方法。
西北大学硕士研究生田松林以吉尔吉斯共和国楚河溪谷及伊塞克湖区中世纪城址考古调查为背景,探讨了以成熟地理信息系统软件平台为载体,整合多源多时相空间考古数据的地理信息数据库的建设思路、方法和技术体系。
中国国家博物馆考古院科技考古研究所所长高华光综合应用地理信息分析、遥感图像弱信息提取与地球物理探测等方法相结合的技术手段对诺木洪文化遗址进行了系统分析。研究结果从空间视角为早期人类拓居高原的空间适应等人地关系研究提供了参考。
四、数字化保护
数字化保护是通过数字技术实现遗产信息留存、修复与活化的系统性工程,具有突破物理限制,实现永久留存,提升传播与体验效率,助力科学修复与活化利用等特点。
清华大学教授党安荣指出“文化强国与数字中国是国家发展战略,长城文化遗产的数字化保护与传承是上述战略的具体内容组成,具有重要的意义。”党安荣在报告中结合具体案例研究,探讨了借助数字孪生理论与技术手段,进行数字长城的数据获取、模型构建、定量分析与虚拟修复。
长安大学教授侯妙乐(由孙鹏宇博士代讲)将高光谱成像、导向滤波图像融合、低照度图像增强及改进的暗通道先验算法应用于烟熏污染的有效去除与壁画色彩的还原中。该方法为彩绘文物的数字化专题保护提供了科学路径与技术支撑。
北京大学研究员胡燮在报告中系统介绍了合成孔径雷达遥感的穿透能力和全天候工作特性及其在考古与文化遗产保护中的应用路径并结合多个案例加以说明。重点阐述了2023年甘肃积石山6.2级地震在喇家遗址附近引发大规模滑坡和土壤液化现象对遗址的影响。
中国科学院空天信息创新研究院研究员陈富龙以浙江毘山遗址林下考古、兴教寺玄奘塔建筑病害诊断及滑坡风险识别为例,提出了适配建筑遗产倾斜测量与滑坡风险识别场景的激光雷达技术方案,为文化遗产“本体-场景”一体保护与灾害防治提供技术支撑。
五、历史文化景观重建
应用三维建模、地理信息系统分析等技术对古代文化线路重建、文物古迹数字修复,可为考古学提供实践载体,实现“保护 — 利用 — 传承”的良性循环。
中国科学院空天信息创新研究院副研究员朱建峰应用地理信息技术分析重建了研究区域内汉代军事防御体系,研究了汉代防御文化影响下的文化线路和生态景观格局,深化了对汉代军事防御系统的空间认知。
云南大学助理研究员史雷结合近代地形图、清代行记、考古报告、西方探险家考察报告、Google Earth与清代志书等信息进行交互验证,还原了清代叶尔羌至阿克苏之间交通路线的主要站点。
中国国家博物馆馆员姜湾应用空间信息分析技术,结合晋商《行商遗要》对团队的步行速度模型进行了校正。此模型应用于晋南地区西吴壁遗址至中原腹地偃师二里头与郑州商城之间铜矿运输路线推测,为考古学向“人-资源-环境”的拓展提供了新的研究方向。
自然文化景观多时空三维重建是文化遗产保护的数字化方向,也是考古成果的拓展。河南省科学院地理研究所副研究员陈盼盼以河南东赵遗址为例,开展东赵遗址区域自然文化景观多时空三维重建研究,体现出早期先民认识自然、适应自然、改造自然的动态过程。
六、总结
南京大学教授水涛和中国国家博物馆终身研究馆员杨林作总结发言。
水涛指出,本届研讨会延续了中国国家博物馆遥感考古技术探索传统,巩固并拓展了考古与科技的常态化合作平台;空间信息技术在考古学中的应用已纳入国家技术研发体系,其战略价值日益凸显;遥感、地球物理等技术已从“创新探索”发展为考古研究中的“常规方法”;未来还需进一步推动机器学习、人工智能等前沿技术与考古实践深度融合。
杨林倡议加强各兄弟单位在数据、技术与科研课题方面的合作,推动方法创新与应用拓展,共同解决重大考古学科问题。希望下一届研讨会能进一步强化横向协作、完善联动机制,持续提升论坛的专业品质与行业影响力,将其打造为中国遥感考古领域的学术交流品牌。