本站记者:刘老师您好!感谢您百忙之中接受中国考古网的采访!我们知道,您这些年来一直潜心于GIS等空间信息技术在考古学研究中的应用和教学,不断探索和创新,取得了重要的研究成果。您当初从武汉测绘科技大学测量与遥感专业毕业后,是如何走上考古这条道路上的呢?当时您对测绘、遥感和GIS等空间信息技术运用到考古学之中有什么设想?
刘建国老师:你好!说到研究工作,我要特别感谢众多考古界同仁(特别是考古研究所同仁)的鼎力相助,没有各位同仁的大力支持,我做不出任何事情。谈到教学,我要特别感谢北京大学考古文博学院的师生,他们给了我信任和支持,给了当年特别年轻的我一个讲坛和一份责任,我在考古文博学院坚持了16年,直到他们有了合适的人选把那门课程继续讲下去我才决定退出来。
走上考古这条道路对于我来说实属无奈,1989年毕业时赶上学潮,当时很多单位取消了用人指标,其中就包括我准备前往工作的上海一个单位,我又不愿留校任教(觉得自己不是当教师的料)。后来恰逢考古研究所需要一个测量人员,就被负责毕业分配工作的辅导员赶到了北京。
当年到考古研究所工作的时候,只是觉得遥感影像可能对古城遗址等的勘查有些帮助,因为遥感课程讲义中有一段大约500字的相关介绍。在校时有选修课《城市地理信息系统》课程,我以为就是地理方面的内容,没有选修,所以对GIS技术一无所知。
刚参加工作的几年中,参加了很多重要遗址的测绘工作,对考古研究慢慢有了些了解。1992年受到当时考古研究所的新疆考古队和汉长安城遗址考古队的支持,购买了一些航空影像进行分析,积累了不少遥感考古的经验。后来又参加了西藏藏王墓和列山墓葬群的工作,航空影像在其中发挥了一些作用,减轻了野外工作量,当然更重要的是鼓舞了自己的信心。
GIS方面的工作是受20世纪90年代末考古研究所与美国、澳大利亚等国考古单位合作,外方人员将GIS作为研究内容之一,才引起我的重视,开始花大量时间和精力去了解和掌握这方面的知识。然后一点一点地摸索几个GIS软件的操作使用技术,尝试建设考古地理信息系统。
2006年7月在陕西杜陵遗址工作
本站记者:遥感和GIS等空间信息技术在考古学中的应用,尚未被所有人所熟识,请您谈谈这些空间信息技术有什么必要性和可行性,以及目前在中国考古学中应用的情况。
刘建国老师:考古调查和发掘中获得的资料都具有空间属性。一个考古遗址的位置和范围可以通过空间数据来表示,考古遗址内的遗迹、现象乃至一件器物或陶片都是出在特定探方中特定位置上,可以用准确的数据来表示各自的空间位置。考古学研究的重要内容之一是通过各种遗迹和器物及其空间分布的状况来模拟和重建当时的社会、文化,并探讨历史演变过程。现代测绘与成图技术非常成熟,能够精确测绘各种考古遗迹、现象与遗物的空间位置,而且能够将各种数据输入到地理信息系统中进行集成。GIS技术是以地理空间数据库为基础,在计算机软件和硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,对整个或部分地球表面(包括大气层)与地理空间分布有关的数据进行采集、操作、分析、模拟和表达,为地理研究和地理决策服务提供多种空间地理信息的技术系统。地理信息系统技术能够从考古遗迹、现象或遗物的空间位置出发,建立多种空间信息与属性信息并存的数据库和图形图像库,从而能够方便地进行分层或综合显示、查询、模拟各类数据信息,直观、简洁地复原当时的社会状况。
考古调查和发掘的最终要求是能够利用获取的考古资料复原出遗址的形成过程,但受到发掘时技术水平和认识程度的制约,任何一项发掘都可以说是对遗址的破坏,很多空间信息都会随着发掘的进行而消失,所以考古发掘现场空间信息的提取就显得尤为重要。而现在信息提取技术非常成熟,方法很多。电子全站仪、差分卫星定位系统、三维激光扫描仪、数字摄影测量、航空遥感、卫星遥感等技术综合运用,完全能够满足田野考古工作中提取各种信息的需要。地理信息系统、三维建模、虚拟现实等方面的软件也非常成熟,各种数据的处理、分析、模拟等也都很便利,所以考古信息技术的深入广泛的运用已经成为可能。
我国考古和文化遗产保护中空间信息技术的应用已经非常普遍,在很多重要项目中都将其作为主要研究内容,国家文物局也对各考古发掘与文化遗产保护工作提出建设地理信息系统等方面提出要求。很多省(市)的考古研究院(所)和大学的考古文博学院(系)都开展了大量的考古空间信息提取、三维模拟与GIS建设与分析等工作,取得了令人满意的成果。
本站记者:在中华文明探源工程(二)中新增加了推广地理信息系统在考古学研究中的应用的课题,作为课题主持人,您能从具体的实例为出发,谈谈GIS在中华文明探源中的应用主要有哪些方面吗?
刘建国老师:在中华文明探源工程(二)中,GIS课题组将现代测绘、遥感、地理信息系统、计算机图形图像学等多种空间信息技术进行有机集成,对河南洛阳盆地、山西临汾盆地、陕西七星河与美阳河流域、垣曲盆地等区域的古代聚落进行研究,对相应地区的古代人地关系做出了解释。
通过这些的研究,我们发现:第一,遥感与GIS等空间信息技术适用于考古研究全过程之中,能够揭示出很多利用传统方法不易甚至无法发现的重要信息;第二,研究区域中的聚落基本上分布于小型河流两岸600米范围内、且易于控制水流的小型河流密布地带,仰韶时期古人已开始对河流进行一定的治理;第三,水文分析揭示出集水盆地的大小直接影响着聚落的发展,大型与超大型聚落都具有较大的集水盆地;第四,根据遥感影像解译和GIS空间分析,在周原地区和洛阳盆地中都发现了重要的古河道,并得到证实,相应地区中古代聚落分布异常与这些古河道密切相关。
本站记者:您的著作《考古与地理信息系统》是中国第一本将GIS的各种分析运用到聚落考古之中的创新之作,在这本书中您提到了集水盆地的概念,您能详细解释一下吗?
刘建国老师:第一本书意味着一定存在很多不足和缺憾,只能在今后的工作中慢慢弥补。书中提到的集水盆地概念,是考虑到很多考古界同仁非常关注古代聚落与其周边环境的关系即古代人地关系问题。人地关系的诸多因素中,聚落与其所在的集水盆地的关系又是最为重要的关系。
GIS软件可以根据地形数据模拟生成局部区域中水流的方向,计算出最小沟谷的集水区域。集水区域间的分界线就是分水岭,分水岭包围的区域称为一条河流或水系的流域。聚落的集水盆地是指向聚落供水的地面集水范围,研究发现聚落的发展受到集水盆地的大小的严重制约。偃师商城、周原等遗址的集水盆地很小,可能是商、周王朝主动迁都别处的重要原因。一些学者还认为聚落中古人的采集、种植、狩猎等活动范围也主要在各自的集水盆地之内。
临汾盆地集水盆地与聚落分布图
本站记者:如今的考古学已经演变为包括大量自然科学研究方法的学科,空间信息技术日益发挥着越来越大的作用,请您结合您多年来的研究历程,展望一下未来的发展趋势。
刘建国老师:空间信息技术的发展空间很大,在考古研究和文化遗产保护中的运用将会越来越普遍。在重要遗迹、遗物的空间信息采集方面,电子全站仪已经不能满足研究和保护的需要,数字摄影测量与三维激光扫描等技术能够获取全方位的高精度空间数据,可以便捷地对遗迹、遗物进行三维模拟复原与展示,甚至能够对遗迹形成过程、建筑物建筑过程进行三维动态模拟,展示文化遗产的细部特征。
最新空间信息提取系统“移动测量系统”携带高精度卫星定位系统、三维激光扫描仪、高清摄像机、计算机及数据处理软件,代表着当今世界最尖端的测绘科技。车载的移动测量系统能够在车辆高速行进中,快速采集行驶方向及两旁地物的空间位置数据和属性数据,并同步存储在车载计算机中,经专门软件编辑处理,形成各种有用的专题数据成果,如地图、实景三维GIS数据等,有望几年内在重要文化遗产的空间信息提取中得到应用。
考古地理信息系统方面则向网络GIS与三维GIS方向发展,数字摄影测量与三维激光扫描等接受的空间数据、模型等都能够直接加载在GIS平台上,进行统一的分析与模拟展示。而且这些模型数据还可以通过B/S(浏览器/服务器)模式在网络上发布,以不同权限向学者乃至文物爱好者提供生动、全面的高精度文化遗产信息。
武汉大学研发的立得移动测量系统
本站记者:关于科技考古的概念有多种解释,您如何看待科技考古?
刘建国老师:我觉得应该淡化科技考古这个概念,科技考古手段都属于现代考古学范畴,是考古学研究的一个有机组成部分。做好一项考古调查或发掘工作就应该采用多种手段,包括空间信息提取、处理、分析与模拟、展示,文物标本提取、鉴定与保护,各种样品采集、测试、分析等等,只有这些工作都做到位了,整个考古调查或发掘项目才算完整。几年前的一些科技考古方法现在被传统考古学者乃至考古队的技工所掌握并熟练地运用于田野考古工作之中,成为田野考古工作的常规手段,这类技术现在应该就不用再纳入科技考古的范畴了。考古学研究涉及的领域非常宽阔,运用多种自然科学手段解决其中的问题是必须的,今后还会引入更多自然科学技术发展的最新成果,而其中还会有很多技术将慢慢成为田野考古工作的常规手段。
本站记者:在中国各大高校中考古专业的学生一般都以文科生为主,对自然科学方面的知识了解较少,请您谈谈考古专业文科生怎样加强科技考古方面知识的学习?
刘建国老师:文科学生学习自然科学的技术与方法确实有些难度,但绝非不可逾越。考古研究所科技考古中心的很多人员都是学文科出身,但是现在的研究做得非常好。考古研究中运用的自然科学手段只需我们掌握其基本原理和应用方法就可以了,不是进行高新技术研发,所以专业背景绝不是关键的问题,关键是兴趣问题,有兴趣了就会多看一些相关书籍,多动手做一些实际的工作,就能够做好任何事情。而且我觉得考古专业出身的人员对考古学研究过程非常熟悉,明白研究中有那些问题需要解决,擅长收集和整理考古学方面的资料,所以这些人员只要再掌握有些设备和仪器的使用和基本专业原理,就能够把工作做好。
本站记者:最后再次感谢您接受采访!谢谢!