丝绸之路瓜州-沙洲段遥感解译图。
连点成线、连线成网、彼此呼应。借助遥感考古技术，遥感地球所工作人员将200多座古烽燧、戍堡连成了一条条长城资源分布线——“汉代长城资源”“唐代长城资源南线”“唐代长城资源北线”。
姚娣
新闻背景
近来一则新闻吸引了很多人的注意——中国科学院遥感与数字地球研究所研究人员利用遥感技术，“复原”出了新疆消失的古长城。其实，这只是遥感考古最新应用的一个例子，它能为我们做的远远不止如此。
遥感考古起源于热气球航拍
航空航天发展带来诸多成果
对于多数人而言，提到考古，便能想到一群考古学家利用一把洛阳铲在遗迹中挖掘。随着科技的发展，科学家为传统考古工作提供了一双新的“眼睛”，这便是遥感。
遥感考古就是利用电磁波等传感器，对地表及地下遗迹进行远距离观察、探测的手段。具体来说，随着航空航天的发展，尤其是传感器分辨率的提高，人们从卫星、飞机等不同空间位置上，运用摄影机、扫描仪、雷达等成像设备，获取考古遗址的影像资料，然后运用计算机图形图像处理技术，对这些影像进行处理。
地面不同植被、土壤、水体及岩石类型、地貌特征等与古遗址产生的电磁波波谱特征不同，这些差异通过肉眼看不出来，但是通过不同成像设备获取的电磁波数据，以及根据遗址范围内地表的现状和光谱成像规律等的相互关系，对影像的色调、纹理、图案及其时空分布进行研究，就能判定遗迹或现象的位置、分布、形状等特征，进而进行遗址探查、考古测量、古地貌和古遗址复原等工作。
利用遥感技术进行考古研究，最早是在20世纪初。1906年，英国军官沙普在军用热气球上拍摄到的史前巨石阵遗址，被公认为是遥感考古的发端。第一次世界大战期间，考古学家在航空照片上发现了城市中的古代建筑遗址及原野上的古代建筑遗址。20世纪20年代，英国考古学家通过不断的资料积累，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。自此以后，随着航空摄影技术的进一步发展，人们具备了获取更大空间范围古代遗址影像的能力。
随着航天技术的发展，人类进入到了从太空看地球的新时代。20世纪70年代以来，人们通过发射到外层空间的数以百计的卫星，获得了大量的遥感考古信息和发现，诸如埃及的金字塔考古，柬埔寨吴哥古城的遥感研究，用星载成像雷达探测和调查西班牙腓尼基人的海事文化，美国考古学家发现了沉没海底数千年的古埃及名城亚历山大，希腊考古学家用红外像片在科林斯湾发现了公元前373年毁于地震的古城“Hekike”，等等。
从三门峡水库到老山汉墓
我国遥感考古硕果累累
我国的遥感考古工作起步较晚，但考古学家和遥感技术工作者开展合作较早，在20世纪60年代修建三门峡水库时，就利用航空照片对库区古代遗址、墓葬分布进行探测；70年代至80年代，利用遥感技术对秦始皇陵进行过探测；在河南洛阳地区、内蒙古草原、山东等地开展航空遥感考古勘察。90年代以后，我国遥感考古得到迅速发展，在国内许多遗址的考古调查中发挥了重大作用，例如利用卫星遥感技术，先后在珠江口、渤海湾、黄海、东海等海域调查水下沉船；利用彩色红外航测片，揭示北京市内长城的现状，圆明园古建筑基础平面形态，以及老山汉墓红外航空遥感、明隋古长城雷达遥感探测，等等。此外，农业遥感考古、古水利工程遥感考古、古洞窟遥感考古等都在我国取得了巨大进展，如在塔克拉玛干大沙漠腹地发现古桑园遗址，把长江水系和珠江水系联系起来的“古灵渠”遥感考古等。
2009年，新疆维吾尔自治区第三次全国文物普查时，遥感地球所与新疆文物考古研究所合作，应用遥感技术与野外考察相结合，发现了数百座古墓葬，极大提高了普查的工作效率。2013年8月和10月，遥感地球所联合甘肃省有关考古团队在瓜州-沙洲一带开展联合科考，借助遥感技术，共发现5处古城遗址，2处民居村落中的13个房屋遗迹，以及1段古渠道遗迹、1条古道遗迹和1处陶窑遗址。时任甘肃省瓜州历史文化研究会副会长、年过古稀的宁瑞栋老先生说：“如果早有这些高分辨率遥感图像和精确的定位，我们就不会花10年才找到巴州城了！”——巴州是频现于史书的古城，他们在上个世纪80年代的航拍照片中，偶然发现有类似城池的遗存。但因为无法精确定位，考古队在茫茫戈壁上找了10年才找到。而在这次考古行动中，高分辨率遥感图像上显示的古城比较明晰，GPS定位也相当准确。
遥感考古不止是发现
为认知古代遗存提供新视角
随着遥感学科的飞速发展，遥感考古的手段也发生了很大变化，从近地面、航空到航天不同平台，从单波段到多波段，从中低分辨率到高分辨率，以及如今在遥感考古中作用日益凸显的激光雷达、高光谱遥感等，不同的探测技术，全天时（白天与黑夜）、全天候（阴天晴天），以及穿透云层、穿透植被、穿透地表或穿透水体的探测能力，使遥感技术能够适用于不同环境下的考古工作需要。
“发现遗址”是遥感考古最重要的一个目的，但不是唯一目的，遥感考古的应用还包括对遗址的古环境分析与解译、文化遗产动态监测、为遗址保护规划方案提供科学依据等。利用遥感技术，能够直观形象地展示文化遗产，深化人类文化遗存时空分布规律的认识，了解不同环境和社会发展阶段的人地关系模式及其演变过程，为解读遗址与文化提供科学依据。
2006年，国家科技支撑计划立项支持京杭大运河寻址，遥感地球所科研团队以遥感技术为主，结合考古、水利工程研究，对京杭大运河开展了现状调查。最终不仅从宏观角度更好地把握运河的整体走势，也从微观角度更好地探测了运河遗址，对运河成功申遗可谓功不可没。
2015年，遥感地球所基于高分辨率卫星图像，通过人机交互解译，对丝绸之路南道重镇米兰古绿洲进行了遥感考古研究，重点对米兰古绿洲的屯田灌溉渠系进行了系统研究，从全局尺度揭示了米兰古屯田灌溉系统的详细结构，以及米兰屯田的景观格局对全球气候变化敏感响应的机理。这意味着遥感考古可以提供比单纯遗址考古更全面的环境变迁研究。
2010-2015年，遥感地球所参与国家科技支撑计划项目“中华文明探源工程”，通过多源遥感数据，结合历史学、地貌学、环境学，重点对三大都邑性遗址（良渚、陶寺、二里头）开展了系统的研究工作，探索文化发展脉络，为我们认知古代遗存提供了新的视角。
穿越历史岁月，无论是绵延近2000公里的京杭大运河，还是湮没在昔日丝路古道的新疆古长城，遥感技术和手段都以穿越时空的能力，帮助我们发现历史、还原历史、分析历史。
最新发现
“复原”新疆古代长城
2014年，遥感地球所研究团队走进新疆地区，开始了历时三年的新疆古代长城考古工作。
众所周知，很多保存于地表或地表以下的古代遗迹由于年代久远，加之备受人类活动的影响，有的成了农田，有的形成村镇，很难被肉眼辨识。而新疆地区，不仅受人类活动影响，更受千余年的风沙侵蚀，古代长城所在地已经和周边的沙漠、戈壁混成一片，很难看出遗址的存在。但由于这些遗迹全部为人工建成，与周围没有经过人工扰动的土壤环境存在着差异，从而形成了这一地区在土壤、水分、地表温度等方面一系列的特别征象。这种特征人在平地或高空用肉眼观察时感觉不明显，却逃不过遥感的“眼睛”。正是靠着遥感手段获取的古遗址的微弱信息， 科研人员“复原”了新疆古代长城，改变了长期以来“新疆没有长城”的认识，令考古界为之振奋。
研究人员利用地形数据、高分辨率遥感数据，采用摄影测量三维建模、虚拟现实与仿真等技术，将200多座古烽燧、戍堡连成了一条条长城资源分布线，描画出新疆古代长城样貌。七盘磨戍堡、阿尕勒烽火台、头湖卡伦……一座座独属于新疆古长城的历史印迹，借助于现代科技的进步，以三维立体图的方式在人们眼前“重生”。“复原”之后，一条沿三条主丝绸之路分布、用以保护丝绸之路畅通和政令传输的长城的延长线，展现在世人面前。
（中国科学院遥感与数字地球研究所供稿）
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