曾經,考古工作者靠著一把洛陽鏟行走天下。但現在,遙感信息、虛擬現實、無人機等先進技術開始在考古發掘和文物修復中大顯身手,幫助考古工作者由表及裡還原歷史真實。

    工欲善其事,必先利其器。在“一帶一路”的考古中,這些“黑科技”也成為中國考古“走出去”的利器,受到各國同行的重視和青睐。

    精准“破案”

    在新疆塔裡木盆地東南緣口曾有一座叫米蘭的古城。作為絲綢之路南道重鎮,它在漢代是樓蘭前往於阗的中轉綠洲城鎮,也是通向中亞的通道,商旅往來如織。

    米蘭古城的漢代屯田系統是這個城鎮興衰的見證。《漢書·西域傳·鄯善國》記載,它在西漢時為西域樓蘭國的伊循城。漢昭帝於元鳳四年(公元前77年)應鄯善王(古樓蘭國)尉屠耆請求派軍隊到此屯田積谷。

    中國科學院遙感與數字地球研究所研究員、聯合國教科文組織國際自然與文化遺產空間技術中心副主任王心源說,縱觀我國西北兩千多年的屯墾史,屯田興則西域興,邊疆得到迅速開發；當屯田廢弛,邊疆多會走向不安寧,絲綢之路阻絕。“作為商貿通道網絡的絲綢之路,其系統功能構成總體可分為交通、防御與補給子系統。三個子系統協調工作才構成了曾經車水馬龍、晝夜不息的絲綢之路,而米蘭屯田兼有這三個子系統的功能,”王心源說。只不過經過千年風沙侵蝕,屯田早已消失不見,只留下溝渠訴說歷史。中國科學院遙感與數字地球研究所的團隊利用“遙感考古”技術,基於高分辨率衛星圖像,通過人機交互解譯,於2015年4月從全局尺度揭示了米蘭古屯田灌溉系統的詳細結構。

    這種遙感考古更像是“破案”:先發現疑似地點的線索,文物考古再跟進發掘,前期“案頭工作”更為重要。王心源率領的研究團隊先做了充分的遙感影像采集、處理與解譯,通過對NDVI植被指數等分析,並與《史記》《漢書》及斯坦因的《亞洲腹地考古圖記》等歷史文獻比對,確認疑似區域,並在遙感影像的精准導航下,對疑似遺址點實地勘探驗證。

    研究團隊還新發現一個橢圓形的米蘭古綠洲,遙感估算當時可供利用的綠洲資源達8000至10000公頃。米蘭屯田的景觀格局對全球氣候變化十分敏感,屯田灌溉水源主要來自發源於青藏高原北部阿爾金山的米蘭河,由冰雪融水補給。全球變暖讓青藏高原冰川後退、雪線上移,造成了米蘭屯田和鄰近綠洲的歷史演變,這意味著空間考古可以提供比單純遺址考古更全面的環境變遷研究。

    在遙感考古基礎上發展起來的空間考古技術,融合了遙感、GPS和地理信息技術等空間信息技術,在應對“一帶一路”多樣的地理環境、復雜的遺產狀態方面大有用武之地。自2012年開始,中科院遙感與數字地球研究所利用空間考古技術參與絲綢之路沿線考古,於2013年在河西走廊西端的絲綢之路瓜州—沙州段遙感考古中一次性發現6處古城遺址。而此前考古工作者用了近十年時間才在戈壁灘找到巴州古城。

    這樣精准高效的考古技術正在走向世界。中科院遙感與數字地球研究所的空間考古技術參與了柬埔寨吳哥窟的遺產保護。明年上半年,團隊還將前往突尼斯,參與羅馬帝國路網系統和驿站的遙感考古合作研究。

    立體記錄

    古絲綢之路龐大的路網系統,肇始於張骞出使西域:兩千多年前,漢武帝派張骞向西尋找大月氏國共同抗擊匈奴。如今,中國考古工作者利用現代考古手段追尋大月氏人西遷足跡,從河西走廊直至烏茲別克斯坦的撒馬爾罕。在三維掃描技術的立體記錄下,他們正一步步揭開大月氏和古絲綢之路的神秘面紗。

    就在今年7月底,中烏聯合考古隊成功在撒馬爾罕市西南20公裡的薩扎干遺址發掘出一座距今兩千年前的康居(中亞古國)貴族墓葬。專家認為,由於這一墓葬地處康居勢力范圍的南緣,有助於進一步確定大月氏勢力范圍的北界。

    參與發掘的西北大學絲綢之路研究院考古學首席專家王建新教授說,這座大型貴族雙墓,僅封土直徑就有40多米。一男一女在墓中分室而葬,兩墓間有通道相連。主墓的女性身上裝飾著黃金鑲嵌綠松石的首飾,被考古人員稱為“薩扎干公主”。

    發掘“薩扎干公主”的整個過程都被三維掃描技術精確記錄下來。傳統考古手段多是通過攝影、攝像甚至手繪來記錄挖掘現場,而三維掃描技術則是一種數字化、立體的全方位記錄,對考古發掘的每個重要節點都進行高精確度掃描記錄,為考古現場留下“立體影像”。無人機技術也被用於立體記錄考古現場的一些小場面。

    “從我們對遺址的發掘過程到出土物的記錄全是三維的,而不僅僅是拍照和繪圖。這種三維化的記錄,讓我們最後對成果的認識和分析都和以前不同,”王建新說。在遺址現場,研究團隊通過布設靶標,利用三維激光掃描儀准確、直觀地記錄下了考古發掘現場遺跡、遺物的三維空間分布狀態,為後期分析積累了寶貴的“大數據”。

    再現歷史

    三維掃描技術和虛擬現實技術(VR)結合,可以產生“時光機”般的效果,“穿越”時空,還原遺址的初始狀態。戴上VR眼鏡,公眾將一睹絲路沿線軍事重鎮通古斯巴西城千年前的輝煌。

    通古斯巴西城位於新疆新和縣,地處渭干河沖積平原邊緣,曾是唐代安西大都護府治下的軍屯中心。歷經千年風霜,已坍圮傾頹的高大土質城垣依然在地平線上伫立。城內長滿紅柳,還曾因廢棄已久而野豬泛濫,“通古斯巴西”就是維吾爾語“野豬首”之義。

    自2013年開始,北京大學考古文博學院研究員陳凌開始帶隊進行通古斯巴西城的考古發掘工作,基本探明了全城形制布局和建城順序。“中國遺址跟歐美不一樣,希臘、羅馬都是好看的石頭城,而絲路沿線很多遺址看起來是‘土疙瘩’。如果文化修養很高,會有‘西風殘照,漢家陵阙’的感覺,但一般百姓很難體會到遺址的可觀賞性。這就需要借助技術手段作展示,”陳凌說。

    在陳凌看來,遺址未動土的狀態,“既是考古工作的起點,也是古代歷史的終點”。因此,考古團隊進行逐層三維掃描,在發掘過程中不停進行三維重建,累積遺址從沒挖到被發掘完畢的狀態,便於向觀眾展示一步步的挖掘過程,還可在未來通過“逆過程”向觀眾還原遺址被發掘前的原貌。

    陳凌團隊還在考古現場積累拍攝用於虛擬現實(VR)眼鏡的內容素材。遺址周邊環境復雜,在城內參觀路線有限,戴上VR眼鏡後,便可隨意觀望,細探虛擬重建出的通古斯巴西城。城中倉儲、居住、守衛各有區域；北甕城的佛寺中,佛頭螺髻和菩薩裙擺的細節都纖毫畢現；遠望之下,四條烽燧線會集於斯,侵略者當年為何選擇這條路線也可了然於胸。“我們現在做的是力圖突破單點,對周邊地理環境做整體釋義。”陳凌說。他希望未來建成一座體驗館,把重建還原的歷史信息和考古過程展現給參觀者,讓其對整個空間和城址歷史有較完整把握,也有利於提高大眾對於遺址的保護意識。

    “考古‘走出去’的工作其實就是把中國幾十年來形成的這套行之有效的方法讓外界了解。傳統觀點認為世界考古俄羅斯最強,法國、意大利次之,現在國際合作多了,才發現我們用的很多科技和傳統考古手段,他們想都想不到,”陳凌說。