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无损检测:为考古发掘添一双“慧眼”

发布时间:2015-4-14 09:45    来自: 国家地理中文网

导语:锤子、铲子,那是老一辈考古学家们的必备工具,如今随着技术的发展,考古学家不需要像过去那样“简单粗暴”了,他们也可以很“温柔”:在葡萄牙以及其它地方,越来越多的研究者开始采用无损检测的方法进行考古研究,无需“大动干戈”便可收获满满。

 

乍看上去,还以为是真的呢!原来这张图是电脑绘制的,展现的是建于公元一世纪的Ammaia镇放到现在的环境中样子。Ammaia镇是葡萄牙南部的古罗马遗迹,其庐山真面目是研究者利用最先进的无损检测技术获得的。

  制图: 7Reasons Medien GmbH

  有时候考古学家无需“深挖过去”就可了解很多,在考古界怎么看似乎都有些不合常理。但许多无损检测的方法如激光、探地雷达以及无人机摄影技术的出现,确实使“不合常理”的事情变得合情合理。

  拿最近的一个例子来说:在葡萄牙南部的Ammaia古镇考古项目中,虽然这个遗迹如今埋于地下,但研究者们依旧成功绘制出了古镇鼎盛时期的精细立体图像。

  从遗址获得的数据表明,Ammaia镇在公元一世纪较为繁荣,全盛时期的居民达到2000多人。公元四世纪开始,Ammaia镇逐渐走向衰落,到了中世纪就被彻底遗弃了。

  一个国际研究小组利用多种无损检测技术,鉴别出了Ammaia古镇建筑物的不同建造时期,还发现其初始建造年代为奥古斯都时代。

Ammaia项目完全利用无损检测技术进行测量,研究者将测量的数据通过视觉成像软件呈现,进而对这个古罗马遗迹进行研究,这也是世界上首批这样的考古项目。不过如果无损探测技术继续迅速发展,以后肯定会有更多类似的项目出现。

 

 

    无损观测

    并不是所有的无损检测技术都是新发明的。例如,自上世纪70年代以来,航空摄影技术就已经成为考古研究的主要研究手段。

  在过去的十年里,科技取得了重大进展。在新技术的帮助下,考古学家也得以在更广阔的范围内观测到地下遗迹的更多细节。

  将考古遗迹维持原貌有很多好处。即使是谨小慎微的科学挖掘也会对一些地下遗迹造成损坏,暴露于空气的手工艺品更是容易遭受各种环境破坏。

  “未来的遗迹保护工作趋势是尽量做到不挖掘,”意大利卡西诺大学的考古学家Cristina Corsi说道,他还是《报道过去》项目的协调员,该项目主要报道Ammaia古镇遗迹的考古发掘进程。

  Corsi表示,当庞贝古城的斗士之家于2010年轰然倒塌时,她的很多同事竟然都觉得松了一口气,因为这件事的发生会拯救许多其它文物古迹的命运。

  许多人不了解的是,考古发掘出的文物古迹需要持续性的护理,现在的气候条件与当初有很大不同,很容易导致古迹发生损毁。

  “其实像斗士之家倒塌这样的事情很平常,考古遗址上每天都有上百起类似事件发生,”上个月,美国科学促进协会在加州圣何塞举办的一次会议上Corsi这样告诉一位听众。

    即使是在罗马,考古遗迹也是很容易遭受损坏的,要知道罗马的文化保护是有优先资金支持的。比如说,最近罗马圆形大剧场出现了砖块瓦砾脱落的情况;古罗马引水道拱桥的墙面也发生了部分脱落;金宫的天花板和帕拉丁山上的几座建筑也都有不同程度的损坏。

 

    近距离观测

  Ammaia镇位于葡萄牙的一个自然保护区,因此不能轻易挖掘。2009年,来自葡萄牙、比利时、斯洛文尼亚、荷兰、英国和德国的考古研究者对这个遗迹展开研究时,也不得不采用非入侵性的方式。

  首先,研究者画出了该地区的地形图,然后用氢气球与风筝做成的飞行器拍摄这个区域的完整视图,其中还包括了罗马人用于获取建筑材料的一个采石场。

  第二步是地磁测量。研究者测量的面积多达15公顷,揭示了Ammaia镇的整体布局以及郊区的构造,包括道路、墓地和工业区,还发现了用于加热的石砌块,可能是用来为整个镇的沐浴提供热水的器具。

  最后,研究者使用了探地雷达进行勘测,这种设备会向地下发射电磁脉冲,碰到地下建筑后会反射信号然后被设备接收。如果想获得一些难以到达地点的图像数据,如街道、机场跑道路面之下,使用这种技术就能实现了。

  考古学家对Ammaia镇的广场及附近的浴场进行了雷达测量,获得了建筑物中的排水管道和柱子等方面的详细信息。

  一位研究者在一个曾经是广场的地方进行地磁测量。这个覆盖面积达15公顷的测量展示了Ammaia镇的所有布局,包括道路、墓地及工业区。

  摄影: J. Verhegge,根特大学

     过去与现在

  现在,越来越多的领域都更为频繁的采用无损检测技术,即便如此,它们的应用也远算不上普遍。

  事实上,即使是同一个国家内的不同领域无损检测的使用情况都会有很大差别,考古学家Axel Posluschny说道,他是欧洲ArcheoLandscape项目的经理。一些政府不想让研究者得到包含大量信息的航空图片,害怕他们用作其他目的。

  虽然如此,在过去的几十年里,无损检测已经开始成为考古培训的一部分,这就意味着下一代的考古学家将会掌握这些技术的使用方法。

  例如,荷兰莱顿大学就在开展考古强化培训项目,教授考古系的学生使用遥感技术。

  “通常来说,这种课程包括理论和实践两部分,实践课程要么是亲自实践,要么是在教学与科研实验基地实习,”Posluschny说道。

  与此同时,技术仍在继续发展。比如说,激光雷达扫描技术利用的是红色激光,由于液体吸收红光,这种设备在水下就无法使用。不过美国航空航天局和一家澳洲公司正在研发一种使用绿色激光的激光雷达,有了它,以后清楚的观测浅水区域就是小菜一碟了。

  至于成本,这些高科技的方法通常要比传统方法更低(当然使用高科技方法的研究者是经过适当培训的)。毕竟统计处理数据的软件一般都是免费的。尤其是随着无人机技术进一步发展, 收集数据的速度会加快,航空摄影也会更方便和便宜。

  不过Posluschny说,传统的方法依旧有很重要的作用。一来,不发掘出遗迹仍无法推测其年代;二来,更古老的物品要比年代近一些的物品埋藏的更深,相比传统的挖掘方式,用新方法推测遗迹的年份也更加困难。

  “发掘可以得到完全不同的信息,通过航空摄影、激光雷达或者地球物理测量获得的通常是埋于地下的考古遗迹尺寸和形状的信息。”Posluschny说道。

  未来,获取数据的最好方式可能就是将传统与现代先进技术结合起来。例如,遥感扫描适用于面积大同时需要少量人力发掘的遗迹,目前该技术就用于定位耗费人力最少、有针对性发掘的最佳地点。

  如此逼真竟也是人为合成的!本图为Ammaia镇的一座住宅,是通过多种数据结合绘制的。

  制图: 7Reasons Medien GmbH

    透过未来看过去

  在某种程度上说,将现在与过去联系起来比过去任何时候都更加容易了。随着智能手机和平板电脑的问世,呈现实时的三维探索已经成为现实。

  但在一些人看来,现实是无法取代的。

  “对于远程观看考古遗址的游客来说,他们会觉得自己被剥夺了观看和触摸历史遗迹的机会。”Corsi说道。

  不过在某些地方,除了远程探测我们别无选择。很多城市,尤其是欧洲的城市拥有许多历史悠久的建筑,而这些建筑又是建造在考古遗迹之上的。在这种情况下,研究旧时代的唯一方式可能就是采取无损检测了。

  Cornelius Meyer是一位地球物理学家,也是位于柏林的地质勘探公司“东方阿特拉斯”的总经理,他认为很多机场、公路、城市广场的地下如今都能够勘探了,在过去这是无法想象的。他补充说,“不过我们仍有很多考古遗址无法勘探”,有待于更先进的数字技术进行发掘。

  随着无损探测技术变得更为成熟和普遍,也许有一天破坏遗迹也将成为过去了。(译者:流浪狗)

   原标题:为考古发掘添一双“慧眼”

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