考古人員在地面設(shè)置高光譜航測(cè)標(biāo)定場(chǎng)

　　讓地下遺跡“現(xiàn)形”

　　據(jù)陜西省文物工程協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)張文介紹，此次開(kāi)展的高光譜航空遙感考古勘測(cè)區(qū)域總面積約1000平方公里，主要集中在陜西西安渭河以南,包括漢長(zhǎng)安城遺址、灃鎬遺址和杜陵遺址區(qū);使用運(yùn)-12飛機(jī)，先后共飛行12架次，飛行高度1000米，飛行速度每小時(shí)200至300公里;航測(cè)使用高光譜測(cè)量和航空攝影兩種手段，高光譜儀視場(chǎng)角36.7度，地面分辨率1.2米，航拍地面分辨率為20厘米。“通過(guò)此次勘測(cè)，取得了十分寶貴、豐富的高分辨率成像光譜數(shù)據(jù)和地物光譜數(shù)據(jù)，為今后在此區(qū)域內(nèi)繼續(xù)搜尋異常點(diǎn)和開(kāi)展考古研究工作奠定了基礎(chǔ)。”張文告訴記者。

　　此次勘測(cè)在設(shè)計(jì)飛機(jī)航線時(shí)，為保證全覆蓋，每條航帶旁向重疊率不小于30%，實(shí)際飛行過(guò)程的控制也很理想。飛機(jī)飛行高度、儀器視場(chǎng)角和地面分辨率等參數(shù)選擇合理，圖像清晰度高，獲取的光譜數(shù)據(jù)連續(xù)、準(zhǔn)確、豐富、信息量大。

　　飛行航測(cè)工作完成后，項(xiàng)目組開(kāi)展了數(shù)據(jù)分析處理、識(shí)別軟件編制、異常點(diǎn)搜尋和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證等工作。2013年6月18日，進(jìn)入數(shù)據(jù)解析處理階段。目前，數(shù)據(jù)解析處理和識(shí)別軟件編制工作已完成，利用標(biāo)定場(chǎng)已知特征光譜在勘測(cè)區(qū)域內(nèi)尋找出了70多個(gè)次地表異常點(diǎn)。

　　“對(duì)遙感圖像的識(shí)別是以區(qū)分圖像中所含的多個(gè)目標(biāo)為目的，對(duì)每個(gè)像元或比較勻質(zhì)像元組合給出對(duì)應(yīng)其特征的名稱。”張文告訴記者，他們采取了兩種分類方法：一是基于目標(biāo)物性的識(shí)別方法，主要是利用反映目標(biāo)物理光學(xué)性質(zhì)的光譜曲線來(lái)識(shí)別。二是基于圖像數(shù)據(jù)的分類方法，主要是利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性來(lái)建立分類模型。無(wú)論哪種方法，需要建立和利用光譜庫(kù)中已知點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)，采用匹配的算法來(lái)識(shí)別圖像中地面覆蓋的類型。這種匹配，可以是全波長(zhǎng)范圍的比較，或基于整波形特征的光譜曲線的匹配，也可以利用感興趣的波段的光譜，進(jìn)行部分波長(zhǎng)范圍的光譜或光譜組合參量進(jìn)行匹配，即基于光譜特征的光譜匹配。因此，若標(biāo)定點(diǎn)已知特征光譜提取準(zhǔn)確，在勘測(cè)區(qū)域內(nèi)尋找、發(fā)現(xiàn)地表下異常點(diǎn)是可能的。在勘測(cè)區(qū)域內(nèi)識(shí)別出的70多個(gè)異常點(diǎn)，通過(guò)對(duì)部分點(diǎn)的驗(yàn)證，異常確實(shí)存在。

　　與傳統(tǒng)考古技術(shù)互補(bǔ)

　　據(jù)介紹，此次高光譜航空遙感考古勘測(cè)的目的主要有兩點(diǎn)：一是探索高光譜航空遙感用于考古勘測(cè)的技術(shù)和方法。二是建立勘測(cè)區(qū)域地物光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，為規(guī)劃編制和今后繼續(xù)在此區(qū)域開(kāi)展考古研究工作奠定基礎(chǔ)。“從項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果看，達(dá)到了預(yù)期目的。我們基本掌握了項(xiàng)目實(shí)施的程序、技術(shù)和方法;由‘已知探未知’方法被證明是可行的;此外我們還建立了高質(zhì)量的區(qū)域高光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。”張文說(shuō)。

　　相關(guān)專家告訴記者，與多光譜遙感手段相比，高光譜遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可通過(guò)連續(xù)測(cè)量地物相鄰的光譜信號(hào)，反映出不同地標(biāo)物質(zhì)與電磁輻射相互作用的細(xì)微差異，具有更高的分辨率。此外，其除了擁有二維的平面圖像外，更包含了光譜維，從而包含豐富的圖像及光譜信息，可將高光譜圖像轉(zhuǎn)化為可視圖像。

　　“本次勘測(cè)提供的清晰、豐富的高光譜航空遙感考古影像圖，為在高光譜影像圖上進(jìn)行目視搜尋提供了可能，而且這種方法更加直觀簡(jiǎn)便，易于操作。”張文說(shuō)，這種勘測(cè)方法最大的優(yōu)勢(shì)是能在大面積區(qū)域內(nèi)尋找出異常點(diǎn)，極大地縮小了用傳統(tǒng)考古方法勘探的面積，不僅提高了效率、節(jié)省了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，而且有可能使得一些人們用肉眼難以發(fā)現(xiàn)的異常區(qū)域得以展現(xiàn)。

　　高光譜航空遙感考古勘測(cè)另一大優(yōu)勢(shì)在于與傳統(tǒng)考古技術(shù)的互補(bǔ)。在大面積區(qū)域范圍內(nèi)，高光譜航空遙感考古勘測(cè)在文物安全、效率和費(fèi)用等方面比傳統(tǒng)考古勘探具有更大的優(yōu)越性。高光譜遙感器能夠感知到地面以下一般遙感方法無(wú)法感知的電磁波譜，并且不局限于地面某一獨(dú)立個(gè)體，而是在區(qū)域尺度上宏觀地提取地表連續(xù)的或者空間關(guān)聯(lián)的細(xì)節(jié)，借助地表已知標(biāo)定場(chǎng)的特征光譜在勘測(cè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行光譜匹配比對(duì)，可以解析和發(fā)現(xiàn)古跡現(xiàn)象，這是高光譜遙感技術(shù)在考古領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力所在。“而傳統(tǒng)考古由于受視野的限制，多從微觀入手，再逐步了解和解決區(qū)域問(wèn)題。考古學(xué)應(yīng)該宏觀與微觀的結(jié)合，宏觀解決區(qū)域問(wèn)題，微觀解決內(nèi)在和潛質(zhì)問(wèn)題。二者的結(jié)合會(huì)使認(rèn)識(shí)過(guò)程更加完整，這是一個(gè)互補(bǔ)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。

　　多學(xué)科融合考古成趨勢(shì)

　　參加此次高光譜航空遙感考古勘測(cè)研究結(jié)項(xiàng)專家評(píng)審會(huì)的專家認(rèn)為，多處地表下異常點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明這是一次有意義的科研勘測(cè)探索，是國(guó)內(nèi)考古勘探史上一次成功的高科技實(shí)踐活動(dòng)，利用高光譜航空遙感進(jìn)行考古勘測(cè)的方法是可行的。今后工作中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)深化研究和應(yīng)用推廣工作，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和文物保護(hù)工作的需要。

　　陜西省文物局副巡視員周魁英表示，這次高光譜航空遙感考古勘測(cè)研究取得的成果表明，利用高光譜航空遙感進(jìn)行考古勘測(cè)達(dá)到了預(yù)期的目的，高光譜航空遙感考古勘測(cè)研究項(xiàng)目成果有望推廣應(yīng)用。

　　此次高光譜航空遙感考古勘測(cè)工作匯集國(guó)內(nèi)文物、測(cè)繪、技術(shù)物理、航測(cè)遙感等多學(xué)科專家。近年來(lái)，借助物理、化學(xué)等相關(guān)自然科學(xué)技術(shù)與手段，為考古工作帶來(lái)了不少驚喜：在敦煌莫高窟，看似已經(jīng)完全褪色的窟壁，通過(guò)多光譜成像技術(shù)，使得隱藏其中眾多的歷史信息和風(fēng)采得以重現(xiàn);同位素考古在古資源環(huán)境、生態(tài)研究中大放異彩，通過(guò)銅同位素分析為銅金屬資源的種類以及相關(guān)的冶煉技術(shù)研究提供新的視角;通過(guò)化學(xué)分析，確認(rèn)了陜西法門寺地宮珍藏的玻璃制品為西方各國(guó)貢品，是中西文化交流的實(shí)物見(jiàn)證。

　　有關(guān)專家認(rèn)為，文化遺產(chǎn)的保護(hù)與研究成為備受關(guān)注的系統(tǒng)性工作，需要多領(lǐng)域相互融合，吸取來(lái)自多學(xué)科的知識(shí)。多領(lǐng)域、多學(xué)科的共同參與體現(xiàn)了大遺址考古勘測(cè)與文物保護(hù)工作的科學(xué)性和現(xiàn)代性。

　　相關(guān)鏈接

　　遙感考古是利用地面植被的生長(zhǎng)和分布規(guī)律，土壤類型、微地貌特征等物理屬性及由此產(chǎn)生的電磁波波譜特征差異，運(yùn)用攝影機(jī)、攝像機(jī)、掃描儀、雷達(dá)等設(shè)備，從航天飛機(jī)、衛(wèi)星等不同的遙感平臺(tái)上獲取有關(guān)古遺址的電磁波數(shù)據(jù)或圖像等信息，對(duì)這些信息進(jìn)行光學(xué)或計(jì)算機(jī)圖像處理，從而提供古代遺存的位置、形狀、分布構(gòu)成類型等情況，為考古發(fā)現(xiàn)提供科學(xué)的資料和數(shù)據(jù)。其中，高光譜遙感具有圖譜合一的特征和從可見(jiàn)光到熱紅外的一系列波段，多個(gè)波譜波段和高的波譜分辨率可以檢測(cè)到文物遺存在地面比較微弱的信息，故此，高光譜遙感具有識(shí)別微弱信息和定量探測(cè)的優(yōu)勢(shì)。