遥感考古

遥感考古

摘要：遥感考古是一门社会科学，技术科学和自然科学相交叉的新兴综合

学科。文章对遥感考古的定义进行了阐述，探讨了其原理与方法，并举了

实例及展望了其发展前景。

关键词：遥感考古；方法；图像处理；南陵县

前言

数千年的人类文明史，给我们留下了大量的历史遗迹或遗物。如何及时发现并有效保护这些珍贵遗产历来是考古学关心的话题，也是人类认识自我、发展未来的重要研究领域。考古学是根据古人类活动遗留下来的实物（包括遗迹和遗物），研究人类古代社会历史发展的一门近代社会科学，然而考古学与自然科学、技术科学又有着密不可分的因缘。随着高科技的迅猛发展，遥感考古研究这门集自然科学、技术科学和社会科学于一体的新学科应运而生，给传统考古学注入新的活力。

通过对航空、航天遥感数据的分析，利用地貌形态、地物阴影、雪、土地温度，植被等各种标志，解译出地面或地下的古遗迹特征，可在较大的范围内获得完整的地上和地下古遗迹信息，为发掘和保护人类遗产提供科学依据。

一、遥感和遥感考古

遥感是上世纪60年代发展起来的新兴的综合性科学技术，它建立在空间科学、光电技术、地学规律、数理方法和计算机技术学科的基

础上，并随着相关学科的发展而发展。遥感技术则是利用某种系统装置，在不直接接触有关目标物或现象的情况下，收集有关电磁波等辐射能量的信息，并对其进行处理、分析和识别，最后提取和应用有关目标物或现象的特征信息，为生产和科研工作服务。

根据遥感过程中接收信息方式的不同，对遥感作如下分类：

1.主动遥感：发射机主动发出电磁波、超声波等信号，并接收从目标物或现象反射回来的信号，经光学或计算机图像处理后，对其信息的特征进行分析和解译。

2.被动遥感：遥感过程中所接收的信息是目标物或现象对太阳辐射的反射与散射，或在一定的温度下，目标物或现象自身向外辐射的能量信息。

根据遥感进行的高度，可将遥感分为：

1.航天遥感：通过卫星、宇宙飞船、航天飞机等在太空里进行的遥感。

2.航空遥感：通过飞机、升空气球等在空中进行的遥感。

3.地面遥感：通过伸臂汽车( 遥感车)、铁塔等在地面迸行的遥感。

所谓遥感考古，就是运用遥感技术，获取遗迹或现象的电磁波或超声波信息，并运用光学或计算机图形图像处理技术，对这些信息进行滤波、分类、边缘增强、反差变换、特征提取或假彩色合成等处理，再根据影像的色调、纹理、图案及其时空分布规律进行分类、识别和解译，确定遗迹或现象的位置、分布、构成与形状诸方面特征，还能

进行文化资源追踪、考古测量、古地形地貌与古城址复原等工作。遗迹或现象辐射电磁波能量，是遥感考古工作的前提，由于遗迹或现象与周围环境的差异，辐射电磁波的情况也就不一样，而电磁波波谱特征及其时间变化和空间分布规律在遥感影像上表现为不同的影像色

调和由不同色调组成的各种图案及其时空变化规律。所以遥感考古的工作原理，是建立在遗迹或现象的物理属性、电磁波波谱特征和影像特征三者的关系上，遥感影像的解译原理，是根据影像的色调，图案及其分布规律，来判断遗迹或现象的波谱特征，从而确定遗迹或现象的属性。随着相关学科的发展，遥感资料的接收方式发生了很大的变化，从单一传感器到多种传感器，从静态到动态，从机械扫描到电荷藕合阵列，从真实孔径雷达到合成孔径雷达。利用多光谱扫描传感器，使遥感影像显示信息的能力得到增强，可接收的电磁波范围也很大程度的增加，地面分辨率也不断提高。而且随着遥感进行高度的增加，像幅范围不断扩大，一些传感器可实现全日时( 不分白天黑夜)、全天候( 不论天气状况) 工作，并且能够穿透云层、穿透植被、穿透地表或穿透水体，能够适用于不同遗址上的考古工作需要。

二、遥感考古的方法

遥感考古工作通常包括遥感图像获取、遥感图像处理、建立解译标志、考古专题室内解译、野外验证、制图、考古专题研究等几个阶段。其中，遥感图像处理，遥感影像分析、野外验证和遥感制图尤为重要。

1.遥感图像处理

遥感图像获取以后，可以借助光化学技术和计算机处理技术对图像进行增强处理和分类处理。图像处理是为了增强和提取遥感图像中的目标信息，图像增强主要是增强图像的视觉效果，提高图像的可解译性，而图像分类给目视解译提供的则是定量信息。图像分类就是把图像中的每个像元或区域划归为若干个类别中的一种，图像分类的过程就是模式识别过程。遥感图像分类的任务是通过对各类地物的光谱特征分析来选择特征参数，将特征空间划分为互不重叠的子空间，然后将影像内各个像元划分到各个子空间中去，从而实现分类。

2.影像解译标志的建立

在对研究区域的地理文献和地图资料进行研究、掌握区域的基本地理特点的基础上，选择抽样点和专题内容进行室内初判读（解译），建立该区域考古专题的解译标志(又称判读标志)是遥感考古中的关

键环节。古代遗迹是人类在过去的生产生活中改变地表自然状态后形成的，随着岁月的流失逐渐荒废，有的成了农田，有的形成村镇，但由于这些遗迹全部为人工建成，与周围未经过人工变动的自然环境存在着差异。这些差异就通过地表水分条件、植被生长状况、土地利用方式、地貌结构和组合关系等得到不同程度的保留，这些异常表现在遥感影像中被记录下来，为考古提供了判读分析依据。常见的解译标志主要有土壤、植被、阴影等。

1).阴影标志。阴影效果主要取决于遗迹残存高度，目标的覆盖植被和颜色，航拍的时间、飞行高度、视场方向等。比较平坦的遗址，在太阳高度角很低的情况下才能产生显著的阴影，因此飞行时间应选

择在早晨或傍晚。能够阴影标识的遗址明显的决定因素是线性特征的方向要对着阳光方向。如果阳光在其右上角，可以产生突出阴影；假如光线和遗迹方向平行，所产生的阴影很弱且难以识别。选择阳光明媚时拍摄的阴影效果最好，因为此时不受粉尘干扰。

2).土壤标志。挖掘阴沟或陷阱时，就破坏了当地的土层结构。在绝大多数情况下，填充物和周围的土壤是不一样的。主要体现在两方面：第一，物质本身不同。一般来说填充物结构不致密，而且包含较多的人类遗迹，颜色较为灰暗；第二，颗粒大小分布不同于未受干扰的土壤。这两个因素都促成良好储水结构的形成，导致填充部分比周围土壤灰暗，而且很容易从高空发现。相反的情形发生在埋藏地基上，这种情况下，水泥和石块不能储存任何水分，因而土壤容易变干。另外，水泥和石块被犁翻到日光下就会使得埋藏墙基的区域比周围要亮得多。土壤标识的拍摄一般选择在春季或秋季翻过土之后，微云覆盖时也可拍摄。填充物的在初冬和冬末有另外的特征，就是所谓的“霜雪标志”。填充的沟渠和墙基保存了热量或冷气。因此，在霜雪形成和融化过程中会呈现不同的特征。它们可以在早晨短暂时间内显露出来。

3).作物标志。作物生长标志是揭示被埋藏古遗迹存在及平面结构的重要标志。生长在同一平坦区域内的作物若长势不同，往往是由于根系所在的表层地质有差异。一般而言，被掩埋的古代沟、渠、坑或护城河利于储存水分，土壤较之周围湿润，养分丰富，其上作物长势较周围茂盛（正向作物标志）；相反，如果根系触到的是砖瓦石块，