水下遥感测量 数据地理信息处理 一场历时5年“

武汉大学团队首次复原3500年前盘龙城原貌，看似不过计算机上的一次数据处理和图像模拟，其实背后包含了一场历时5年的“不安分”的盘龙城考古尝试。

盘龙城首次水下考古有新发现

盘龙城考古以往和一般的考古一样，探孔、探方、发掘、整理，数十年来在遗址上钻探了上万个探孔——就是我们常看到的拿着洛阳铲，每隔10米钻一个2米深的孔洞，从中取土，记录分析不同地层堆积的埋藏深度和层位关系，各层堆积的属性，包括土质、土色、包含物等信息，然后定位其年代——积累了大量的第一手数据和资料。

但有一个现象常让考古学家感到困惑，盘龙城遗址中间有个盘龙湖，盘龙湖的水位会季节性变化，有时候枯水期水位下降较多，水退后的湖岸边时不时会裸露出大量的碎陶片、石块、灰坑，还会采集到一些铜器、玉器等文物，这些一看就知道是商代遗存。

一则真实的轶事更让这一现象显得神秘：2014年12月的一天，武汉大学的邹秋实博士带领几位考古队员和工作人员在盘龙湖边进行考古测绘作业。连日来的阴雨天气和湖边潮湿的寒风让人寒冷难耐，其中有一位工作人员想到退水的湖边捡些枯草败叶用来生火取暖，结果在草丛里随便用脚一踢，偶然发现了一块商代青铜碎片。考古人员随即对现场进行了清理，最后竟发掘出一座商代贵族墓葬，还出土了十多件珍贵文物。这座墓葬所处的位置地势较低，在夏季丰水期被淹没于湖下，只有到冬季才会显露出来。

难道湖水之下还有一个“水下盘龙城”？难道商代盘龙城的水陆分布和现在盘龙城遗址的水陆分布大不一样？可是怎么探知呢？

武汉大学遥感信息工程学院教授胡庆武，专业是遥感、地理信息系统和全球定位系统集成方面的科研和产品研发，但他对文化遗存、考古有浓厚的个人学术兴趣，之前做过遥感和文化遗产相结合的项目，一直考虑能否将遥感专业技术运用到考古上。这一想法与盘龙城考古工作队的总领队、武汉大学张昌平教授一拍即合：给盘龙城来一次水下考古。先开展盘龙湖湖盆地形的测绘，了解盘龙湖的地形地貌；再对盘龙湖底进行系统的采样勘探，掌握盘龙湖底的历史文化堆积。

2016年11月，武汉大学历史学院和遥感信息工程学院联合团队开展了对盘龙湖水下地形的勘测。他们利用单波束声呐探测了盘龙湖湖水深度，采集三维坐标数据，制作出盘龙城全遗址区域的数字高程模型。通过水下测绘数据，得知盘龙湖湖盆底部较为平坦，丰水期面积为1.52平方公里，而枯水期面积缩减为不足1平方公里。

在对盘龙湖湖底地形地貌有了初步了解之后，2016年12月至2017年1月，该团队又与中国科学院南京地理与湖泊研究所专家合作，对盘龙湖进行水下钻探。他们在盘龙湖打了三条勘探带、100余个探孔。水下勘探表明，水底近现代淤泥层下有商代文化堆积，商代盘龙湖面积不大于0.4平方公里，只相当于当今湖泊面积的1/4。

这次盘龙城水下考古采集的数据信息，加之数十年陆地考古探测所得的数据信息，水陆结合，成为盘龙城遗址信息“母本”，2018年，当时还在读研二的刘健锋、还在读博的邹秋实接手了这个课题，复原商代盘龙城原始地形地貌。将遥感考古、地理信息处理等技术手段第一次运用到盘龙城上。

用计算机模拟商代文化层完整信息

在采访中，刘健锋形容自己的工作核心就是“剥离”，模拟商代盘龙城区域的河湖水位、地貌形态、聚落布局的关键就是在计算机上小心翼翼将商代文化层之上的古代、近代、现代堆积的表土层一一剥离，露出商代文化层的完整信息。

一洛阳铲下去，2米深的探孔，一般分为三层：表土层，文化层，深土层。3500年的岁月，在商代文化遗址上会堆积出厚薄不一的表土层，拂去表土，才能真正看到盘龙城的原貌。

但在计算机上“剥离”表土层和现实中很不一样。盘龙城遗址是极古老的遗址，不可能像明清遗址那样保存完好，刘健锋运用了“曲面差值”的方法，简单说，将每一个土层想象成一个曲面，剥离土层就相当于去掉一个曲面。精准去掉曲面的最大困难之一就是数据来源比较杂，每个数据背后反映的是不同的物理解释。比如，陆地上的表土层和水下的表土层堆砌的原理完全不一样，就不可能简简单单地直接剥离，尤其是湖岸边的土壤成分非常复杂，有的可能是经过雨水的反复冲刷，商代文化层已经裸露出来了，那么在还原的时候就要考虑，不是剥离而是增厚。这是一个每一个点都需要考虑各种因素，不断建模的过程。

文章来源：《遥感学报》 网址: http://www.ygxbzz.cn/zonghexinwen/2022/0112/1037.html