遥感考古联合实验室

中国科学院、教育部、国家文物局下属实验室

中国科学院、教育部、国家文物局遥感考古联合实验室。遥感考古研究是在遥感信息获取、图像处理基础上，开展遥感考古、地下无损探测、水下考古、古地理环境演变分析等综合性研究。这次跨部门、跨行业的“遥感考古联合实验室”的组建，是为了综合发挥各部门优势，进一步推进自然科学与社会科学的互相渗透，最终用先进的高新科技探寻中国历史文化的奥秘。

实验室简介

继夏商周断代工程之后，我国又一个自然科学与社会科学联手的重要项目“遥感考古联合实验室”于2001年11月29日成立。这个由中科院遥感所、华东师范大学、中国历史博物馆联合建立的实验室，标志着我国在科技考古领域进入了一个新阶段，也预示着我们对于中国文明史的研究正步入新纪元。

遥感考古研究是在遥感信息获取、图像处理基础上，开展遥感考古、地下无损探测、水下考古、古地理环境演变分析等综合性研究。过去的若干年里，我国曾成功运用遥感考古方法，进行秦始皇陵、古长城、长江流域以及内蒙古东部大型遗址的考古探测，获得了重要成果。这次跨部门、跨行业的“遥感考古联合实验室”的组建，是为了综合发挥各部门优势，进一步推进自然科学与社会科学的互相渗透，最终用先进的高新科技探寻中国历史文化的奥秘。

组建后的实验室将承担国家和地方重大遥感考古科研任务，同时逐步形成有影响力的国家级遥感考古研究中心、国际遥感考古学术交流基地和国家遥感考古高级专业人才培养基地。实验室还将根据不同的自然条件、不同文化遗址，结合科研任务，在河南、浙江、安徽、湖北、四川等地建立遥感考古工作站。

遥感考古联合实验室各地工作站名单：

1、河北工作站：河北省文物保护中心。

2、新疆工作站：新疆文物考古研究所。

3、江苏工作站：南京大学。

4、陕西工作站：中国煤炭航测遥感局、陕西省考古研究所、西北大学、西安交通大学。

5、湖北工作站：湖北大学。

6、安徽工作站：中国历史博物馆、中科院遥感研究所、华东师范大学。

7、云南工作站：云南大学、云南省考古研究所、云南省博物馆。

遥感考古

重大意义

我国幅员辽阔，是世界上唯一有着5000年连续发展历史的文明古国，文化遗产遍布全国。如，公元前2世纪开辟的丝绸之路从陆地和海洋把中华文明传播到世界各地。因此，认识这些人类文化遗产信息对研究中国和整个人类历史都具有重大意义。作为研究人类发展历史的考古学，19世纪初在西方诞生，20世纪初传入中国。从单一的考古到环境考古学、遥感考古学、水下考古学等多学科体系的建立，展现出考古学蓬勃发展的轨迹，特别是通过人文社会科学与自然科学在理论、方法、技术手段等方面的结合，丰富了考古学研究的广度和深度。以空间对地观测技术、地理信息系统、全球卫星定位系统和虚拟现实技术为代表的空间信息获取与分析技术，已成为认识文化遗产的时空分布规律，重建古文明发展史，建立文化遗产信息管理系统，再现古文明的重要手段。

人类文化遗产是人类历史的信息载体，这些信息记录着大量人类活动的内容和过程。遥感卫星从空间观测地球，记录了大量人类历史文化的遗迹，客观地反映了它们的空间分布规律和特性。由于遥感考古能够全面、立体、快速有效地探明地上和地下古遗址的分布信息，在现代考古中发挥着十分明显的作用，越来越受到考古工作者的重视，逐渐成为考古研究的重要手段。

国际现状趋势

1906年英国军官H. P. 沙普从军用热气球上对新石器晚期的巨石阵遗址进行了倾斜和垂直摄影拍照，并在考古学杂志上发表。英国地理及考古学家O.G.S.克劳福德在20世纪20年代做的工作奠定了航空摄影考古学的基础，提出了航空考古勘察和航片分析的三种标志：阴影标志，土壤标志和植被标志，从航空像片上识别出农田里罗马时期的古城遗迹。到了30年代基本建立了航空摄影考古学的理论基础，许多国家逐渐应用航空摄影考古学的方法并拍摄了大量的考古航空像片。第二次世界大战期间，航空摄影技术得到了进一步的发展，垂直和倾斜摄影技术得到了很大提高，研制出彩色胶片和红外假彩色胶片，并出现了微波雷达成像技术。此后，航空摄影考古学在西欧得到更迅速的发展，特别是战后重建和发展经济过程中遇到的经济建设与文物保护的尖锐矛盾，使航空摄影考古得到更大的重视。通过利用航空摄影考古和地球物理无损探测等技术，加强了考古勘探的力度并大大降低了大面积地面作业的勘探成本。

自1957年前苏联人造卫星发射成功到1972年美国地球资源卫星对地球成像，在短短的十几年里，人类航天技术得到了突破性发展，从卫星平台上获取的大量对地观测数据，揭开了遥感考古的新篇章。现在我们不仅能得到多光谱(甚至高光谱)、多角度、多分辨率、多尺度的光学遥感数据，还能得到多波段、多极化、多模式的成像雷达数据；不仅能得到全球尺度高时间分辨率的遥感影像，还能得到像“快鸟”这样61cm高空间分辨率卫星图像。所有这些都为包括环境考古、文化景观考古、古地理重建等在内的考古学研究提供了丰富的数据，也为用地理信息系统对古遗址的文化资源管理提供了基础遥感影像数据库。通过遥感、地理信息系统、全球定位系统与田野考古的结合，我们能精确地提取人类历史文化遗产的空间信息，并监测文化遗产地在人类和自然因素作用下的时空变化，为政府部门保护文化遗产提供科学依据。

虚拟考古是上个世纪90年代发展起来的一项基于计算机平台的新技术。利用虚拟考古技术，人们可以基于过去曾遭受破坏的某个文化遗址的历史资料，结合该地的地貌、水系、地形高程等景观特征，恢复和重建古遗址原貌，为文物保护提供一份可用计算机存档的历史资料。

1990年初，由法国空间局、美国宇航局、欧空局、日本宇宙事业开发集团等遥感机构共同筹备了“空间考古研究”的国际学术会议；1997年3月，第一届“遥感考古应用会议”在美国明尼苏达州举行，会议讨论了卫星和航空遥感在考古、考古资源管理、居民地分布格局识别及环境考古研究中的优势及重要作用；2001年由意大利文化遗产应用技术研究所和美国波士顿大学考古研究中心、遥感中心和考古系与NASA合作举办了“意大利-美国遥感研讨会：数字技术重建古地形”，主要目的是针对GIS、空间分析和遥感技术开展古地形重建，以及把考古景观作为重要且丰富的文化资源进行评价和展示。2002年4月，在希腊召开了“考古学中计算机应用和定量方法大会”，其会议主题为“考古的数字遗产”，讨论了空间信息技术在考古领域上的独特作用，评价和分析了空间信息在世界遗产的监测、管理、制图、保护等方面取得的成果。这些都反映出以“数字化”为主题的考古学发展已成为当今多学科交叉发展的主流，遥感和虚拟现实技术已成为考古研究和古遗址保护与重建的主要技术手段。

国内研究进展

我国航空摄影考古相对于西方国家而言起步较晚。“七五”期间，在安徽开展了对战国晚期“寿春古城”的航空摄影考古工作，1996年在中国历史博物馆成立了遥感与航空摄影考古中心。此后开展了对河南省偃师二里头遗址、偃师尸乡沟商城遗址、洛阳隋唐东都城遗址南部等航空摄影；由山东省文物考古研究所与德国鲁尔大学史前考古学研究室合作，对20世纪20—30年代美军所摄山东省临淄县境的航片进行室内观察分析，制成了临淄全境古城与古墓位置地图，出版了我国第一部航空摄影考古报告；2002年开展了对陕北统万城和内蒙古部分古遗址的航空摄影测量工作。

1993年由国家教委批准在华东师范大学成立了“城市与环境考古遥感开放研究实验室”，曾先后在长江下游、丝绸之路、金长城、中原大地等地进行遥感考古研究，取得了显著成效。河南省科学院地理研究所利用遥感技术与考古部门相结合，在考古遗址航空摄影测量、航空影像古文化遗迹解释等方面进行了一些应用和实验研究。中国社会科学院考古研究所利用航空影像、卫星影像以及浅层地球物理方法(探地雷达等)寻找考古遗迹以及对考古遗迹进行高分辨率无损探测等；为给考古发掘和研究提供可靠依据，开展了“高分辨率地球物理及卫星遥感在考古资源评估中的集成研究”和“安阳洹北商城的遥感考古与地球物理勘探”等工作。原国家地矿部航空物探遥感中心对宁夏全境的古长城及北京长城做了航空摄影测量及分析工作。安徽师范大学和安徽省地质遥感中心对隋唐大运河进行了遥感考古研究。中科院遥感应用研究所用航天飞机成像雷达数据探测到位于陕西和宁夏交界处干沙掩埋的古长城；用高分辨率相机对北京老山汉墓成像，圈定出古墓的“异常区”。

鉴于我国对遥感考古的需求，于2001年11月在北京成立了“中国科学院、教育部、国家文物局遥感考古联合实验室”，并在浙江、河南、安徽、陕西、江苏、内蒙、云南正式成立了该实验室的遥感考古工作站。这种跨部门、跨行业的遥感考古联合实验室以国家需求为目标，通过与地方考古界及遥感机构网络式的广泛合作，旨在推动我国遥感考古事业的发展。2002年12月在北京召开了由遥感考古联合实验室主办的“全国第一届遥感考古会议”；2003年召开了“人类文化遗产的空间认识”香山科学会议；2004年举办北京国际遥感考古会议，使之成为交流空间信息考古应用的大舞台；2005年4月14日，在联合国科教文总部，中国与联合国教科文组织签署了一份协议，内容是：中国将加入开放式行动，该行动旨在使用空间技术协助世界文化遗产的保护。中国科学院、教育部、国家文物局遥感考古联合实验室将与阿根廷空间局、加拿大空间局、黎巴嫩遥感中心、摩洛歌皇家遥感中心和美国宇航局一起，协助联合国教科文组织用卫星监测世界遗产。

遥感考古作用

与传统田野考古相比，遥感考古能在许多方面获得从地面观测无法得到的大量信息，主要表现在：

(1)覆盖范围广。遥感可以获得研究区的全局信息，而地面观测只能获得视线内的地物景观，无法得到全局图像。遥感图像的成像尺度变化范围大，可从用于环境考古研究的中等分辨率成像光谱仪及低分辨率扫描模式合成孔径雷达获得的小比例尺区域图像，直至用于古遗址详细研究的Quickbird及IKONOS高分辨率遥感图像。

(2)光谱范围大。人的肉眼只能观测到可见光部分的电磁波反射，而遥感(包括地球物理勘探技术)则能利用紫外线、可见光、红外线、热红外、微波等全波段电磁波来探测地物。

(3)时空分辨率高。田野考古只能在特定的时间对考古对象进行野外勘查，而遥感考古则可利用卫星高时间重复频率所获得的数据积累获得研究区的遥感数据，以及研究区随时间变化的地形景观和古遗址的情况。在空间分辨率上，高分辨率商业卫星已经能提供和航空摄影测量所得图像相比的多波段遥感图像。

(4)光谱分辨率高。多光谱遥感图像能提供对同一研究区不同谱段的遥感信息，高光谱成像仪能够在一个特定光谱范围内细分出数十至数百个波段，增强了对地物(如考古研究区作物的变化)的识别能力。

(5)穿透能力强。合成孔径成像雷达的穿透性可用于干旱沙漠区古地理环境研究，而探地雷达技术则能获取地表下一定深度的考古信息。

(6)对考古文物的无损探测。遥感考古具有对地下考古对象无损探测的优点，使用物探方法能探测和研究遗迹的平面形制特征和布局结构，无需进行大面积的揭露，既能节省大量人力、物力和时间，又不会对遗存有任何破坏。

学科发展

随着我国经济建设速度的加快和自然环境的变化，大量的文化遗产正面临着日趋严重的破坏。提前预测和加快保护这些古遗存的任务越来越紧迫。遥感考古以其独有的空间优势，在古遗址探测、文物保护和监测、古环境重建方面将发挥重要作用。遥感考古是自然科学技术与社会人文科学的交叉学科，学科融合是自然科学与社会科学发展的必然趋势。目前构建一个以空间信息技术为主的有中国特色的“国家遥感考古体系”的条件已趋成熟。“中国科学院、教育部、国家文物局遥感考古联合实验室”在国际、国内的地位和影响，已为开展遥感考古工作奠定了很好的基础。针对我国遥感考古研究现状，目前亟待开展理论基础研究并建立一套成熟的技术体系和标准体系。鉴于此，特提出如下建议：

(1)开展电磁波与古遗址之间相互作用的机理研究，建立统一标准的遥感考古波谱数据库，这是确定不同古遗址有效探测波段的重要基础。

(2)认识和研究不同条件下的古遗址类型特性，建立古遗址信息、古环境信息系统，这是遥感考古的前提。

(3)通过对各种遥感数据的综合研究，分析已知古遗址的遥感数据特征，以分析遥感考古目标的信息特点和古目标背景场的信息特点为主，增强与提取考古目标的弱信息。

(4)融合多元考古信息，数字化重建四维古遗址的空间位置与几何形态，定量化、数字化研究考古区域古环境及其时空变化，完成古遗址的四维数字虚拟，实现遥感考古信息的可视化。

(5)技术集成研究。遥感考古实际上是以遥感技术为主，并涵括了不直接接触探测对象而获得信息的各种技术手段，如地球物理技术、虚拟技术等，在不同地域、不同遗址类型、不同条件和不同研究阶段，其应用的程度各不相同，应通过综合研究，系统集成一套适合于中华文明探源的遥感考古技术系统。

十周年庆典

2011年11月29日，中国科学院、教育部、国家文物局“遥感考古联合实验室”成立十周年暨学术交流会在中科院遥感所举行。中国科学院院士徐冠华、中科院对地观测中心主任郭华东、国家文物局科技司副司长罗静、中科院国际合作局亚非处处长陈维平、中科院遥感所党委书记兼副所长赵忠明、国家博物馆考古中心主任杨林、遥感考古联合实验室相关负责人以及全国10个遥感考古工作站的代表参加了会议，会议由杨林主持，郭华东、罗静、赵忠明分别致辞。

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