由陜西省文物工程協(xié)會與相關單位合作組織開展的高光譜航空遙感考古勘測研究項目近日通過專家驗收，正式結項。利用高光譜航空遙感技術，在大型遺址區(qū)域內(nèi)進行大面積航空考古勘測技術方法研究，在國內(nèi)尚屬首次，也是大遺址保護工作的一個創(chuàng)新舉措。
讓地下遺跡“現(xiàn)形”
據(jù)陜西省文物工程協(xié)會理事長張文介紹，此次開展的高光譜航空遙感考古勘測區(qū)域總面積約1000平方公里，主要集中在陜西西安渭河以南，包括漢長安城遺址、灃鎬遺址和杜陵遺址區(qū)；使用運-12飛機，先后共飛行12架次，飛行高度1000米，飛行速度每小時200至300公里；航測使用高光譜測量和航空攝影兩種手段，高光譜儀視場角36.7度，地面分辨率1.2米，航拍地面分辨率為20厘米。“通過此次勘測，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)搜尋異常點和開展考古研究工作奠定了基礎。”張文告訴記者。
此次勘測在設計飛機航線時，為保證全覆蓋，每條航帶旁向重疊率不小于30%,實際飛行過程的控制也很理想。飛機飛行高度、儀器視場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)、準確、豐富、信息量大。
飛行航測工作完成后，項目組開展了數(shù)據(jù)分析處理、識別軟件編制、異常點搜尋和現(xiàn)場驗證等工作。2013年6月18日，進入數(shù)據(jù)解析處理階段。目前，數(shù)據(jù)解析處理和識別軟件編制工作已完成，利用標定場已知特征光譜在勘測區(qū)域內(nèi)尋找出了70多個次地表異常點。
“對遙感圖像的識別是以區(qū)分圖像中所含的多個目標為目的，對每個像元或比較勻質(zhì)像元組合給出對應其特征的名稱。”張文告訴記者，他們采取了兩種分類方法：一是基于目標物性的識別方法，主要是利用反映目標物理光學性質(zhì)的光譜曲線來識別。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)計特性來建立分類模型。無論哪種方法，需要建立和利用光譜庫中已知點的光譜數(shù)據(jù)，采用匹配的算法來識別圖像中地面覆蓋的類型。這種匹配，可以是全波長范圍的比較，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，進行部分波長范圍的光譜或光譜組合參量進行匹配，即基于光譜特征的光譜匹配。因此，若標定點已知特征光譜提取準確，在勘測區(qū)域內(nèi)尋找、發(fā)現(xiàn)地表下異常點是可能的。在勘測區(qū)域內(nèi)識別出的70多個異常點，通過對部分點的驗證，異常確實存在。
與傳統(tǒng)考古技術互補
據(jù)介紹，此次高光譜航空遙感考古勘測的目的主要有兩點：一是探索高光譜航空遙感用于考古勘測的技術和方法。二是建立勘測區(qū)域地物光譜數(shù)據(jù)庫，為規(guī)劃編制和今后繼續(xù)在此區(qū)域開展考古研究工作奠定基礎。“從項目實施結果看，達到了預期目的。我們基本掌握了項目實施的程序、技術和方法；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。”張文說。
相關專家告訴記者，與多光譜遙感手段相比，高光譜遙感技術的優(yōu)點在于可通過連續(xù)測量地物相鄰的光譜信號，反映出不同地標物質(zhì)與電磁輻射相互作用的細微差異，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，可將高光譜圖像轉化為可視圖像。
“本次勘測提供的清晰、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行目視搜尋提供了可能，而且這種方法更加直觀簡便，易于操作。”張文說，這種勘測方法最大的優(yōu)勢是能在大面積區(qū)域內(nèi)尋找出異常點，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)省了時間和經(jīng)費，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另一大優(yōu)勢在于與傳統(tǒng)考古技術的互補。在大面積區(qū)域范圍內(nèi)，高光譜航空遙感考古勘測在文物安全、效率和費用等方面比傳統(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法感知的電磁波譜，并且不局限于地面某一獨立個體，而是在區(qū)域尺度上宏觀地提取地表連續(xù)的或者空間關聯(lián)的細節(jié)，借助地表已知標定場的特征光譜在勘測區(qū)域內(nèi)進行光譜匹配比對，可以解析和發(fā)現(xiàn)古跡現(xiàn)象，這是高光譜遙感技術在考古領域中的應用潛力所在。“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)域問題。考古學應該宏觀與微觀的結合，宏觀解決區(qū)域問題，微觀解決內(nèi)在和潛質(zhì)問題。二者的結合會使認識過程更加完整，這是一個互補的認識過程。
多學科融合考古成趨勢
參加此次高光譜航空遙感考古勘測研究結項專家評審會的專家認為，多處地表下異常點的發(fā)現(xiàn)說明這是一次有意義的科研勘測探索，是國內(nèi)考古勘探史上一次成功的高科技實踐活動，利用高光譜航空遙感進行考古勘測的方法是可行的。今后工作中，應進一步加強深化研究和應用推廣工作，以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展和文物保護工作的需要。
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研究取得的成果表明，利用高光譜航空遙感進行考古勘測達到了預期的目的，高光譜航空遙感考古勘測研究項目成果有望推廣應用。
此次高光譜航空遙感考古勘測工作匯集國內(nèi)文物、測繪、技術物理、航測遙感等多學科專家。近年來，借助物理、化學等相關自然科學技術與手段，為考古工作帶來了不少驚喜：在敦煌莫高窟，看似已經(jīng)完全褪色的窟壁，通過多光譜成像技術，使得隱藏其中眾多的歷史信息和風采得以重現(xiàn)；同位素考古在古資源環(huán)境、生態(tài)研究中大放異彩，通過銅同位素分析為銅金屬資源的種類以及相關的冶煉技術研究提供新的視角；通過化學分析，確認了陜西法門寺地宮珍藏的玻璃制品為西方各國貢品，是中西文化交流的實物見證。
有關專家認為，文化遺產(chǎn)的保護與研究成為備受關注的系統(tǒng)性工作，需要多領域相互融合，吸取來自多學科的知識。多領域、多學科的共同參與體現(xiàn)了大遺址考古勘測與文物保護工作的科學性和現(xiàn)代性。記者 劉修兵
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遙感考古是利用地面植被的生長和分布規(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，運用攝影機、攝像機、掃描儀、雷達等設備，從航天飛機、衛(wèi)星等不同的遙感平臺上獲取有關古遺址的電磁波數(shù)據(jù)或圖像等信息，對這些信息進行光學或計算機圖像處理，從而提供古代遺存的位置、形狀、分布構成類型等情況，為考古發(fā)現(xiàn)提供科學的資料和數(shù)據(jù)。其中，高光譜遙感具有圖譜合一的特征和從可見光到熱紅外的一系列波段，多個波譜波段和高的波譜分辨率可以檢測到文物遺存在地面比較微弱的信息，故此，高光譜遙感具有識別微弱信息和定量探測的優(yōu)勢。
(責任編輯：陳冬梅)
