進(jìn)入科技化時(shí)代的田野考古

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鄧陳

田野考古是考古學(xué)的基礎(chǔ)，也是考古學(xué)的生命線，沒有田野考古，考古學(xué)就成了無本之木、無源之水?，F(xiàn)代科技的飛速發(fā)展已經(jīng)并正在深刻地改變著全人類的工作和生活方式，在考古學(xué)領(lǐng)域也不例外。隨著時(shí)間的推移，考古學(xué)和科技的關(guān)系越來越密切。如何運(yùn)用現(xiàn)代科技進(jìn)行田野考古，已成了當(dāng)前考古工作中的重要課題。三星堆考古方艙內(nèi)部圖

馮恩學(xué)教授對(duì)田野考古學(xué)的定義為：“田野考古學(xué)是實(shí)地考察、獲取實(shí)物資料以研究歷史的學(xué)科。〞簡(jiǎn)而言之，田野考古是一種野外的考古工作，目的是獲取考古實(shí)物遺存。田野考古工作的過程一般分為四個(gè)階段：準(zhǔn)備、野外工作、室內(nèi)整理和編寫發(fā)表報(bào)告。其中，野外工作方式主要有調(diào)查、挖掘與清理。

傳統(tǒng)的調(diào)查依靠于人工踏查，主要工具是洛陽鏟;傳統(tǒng)的挖掘模式主要以露天挖掘?yàn)橹鳌础奥阃讪?傳統(tǒng)的考古清理主要以手工清理為主，考古工作不夠精細(xì)。三星堆遺址考古方艙外部全景圖

隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，田野考古的科技化也是必然的趨勢(shì)。這是由于利用現(xiàn)代科技手段進(jìn)行考古調(diào)查與勘探、挖掘與清理，具有傳統(tǒng)田野考古野外工作所不可對(duì)比的優(yōu)越性。秦始皇陵考古勘探與汞測(cè)試

現(xiàn)代科技的運(yùn)用，極大地拓展了田野考古調(diào)查與勘探的時(shí)空視野，無論是地上探測(cè)，還是地下勘探，甚至空中俯瞰，現(xiàn)代科技都可以發(fā)揮很好的作用。

現(xiàn)代考古調(diào)查與勘探可以分為四個(gè)方面：遙感與航空攝影、地面物探考古、地球化學(xué)勘探以及GPS與GIS的利用。其中，遙感與航空攝影主要依靠遙感技術(shù)與航天航空科技;地面物探考古以電阻率法、電磁法、探地雷達(dá)、地震法最為常見;地球化學(xué)勘探以汞測(cè)試與磷酸鹽勘探法為主要途徑;GPS與GIS主要是對(duì)考古遺存進(jìn)行定位和地理空間信息的處理。三星堆遺址考古挖掘工作現(xiàn)場(chǎng)圖

地球化學(xué)勘探是根據(jù)勘探目標(biāo)的主要元素及其伴生礦物的主要元素，在某個(gè)地區(qū)有限范圍內(nèi)的巖石、土壤、水、空氣等介質(zhì)中豐度，比周邊地區(qū)高低的異常來尋覓勘查目標(biāo)的。簡(jiǎn)而言之，就是將勘查目標(biāo)的元素與地區(qū)的某些標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)作對(duì)比，根據(jù)這個(gè)差異來判定勘查目標(biāo)的屬性。

汞測(cè)試是通過測(cè)試汞元素的化學(xué)異常來尋覓地下遺跡。汞或汞的化合物埋在土壤之中，會(huì)向地表散發(fā)汞蒸氣，這種蒸氣在上升過程中會(huì)發(fā)生各種物理與化學(xué)反應(yīng)。汞的穿透能力極強(qiáng)，可以從地下深處向上穿透巖石、土壤等介質(zhì)到達(dá)地表，在穿透過程中介質(zhì)會(huì)與汞發(fā)生物理吸附，或者化學(xué)反應(yīng)形成汞化合物。根據(jù)汞的這些特質(zhì)，我們可以在考古遺址地表進(jìn)行土壤汞含量測(cè)試，假如汞含量異常（明顯高于周邊地區(qū)的汞含量），那我們就有理由認(rèn)為該遺址曾使用過大量汞（水銀）或者汞的化合物。

2022年的秦始皇帝陵的物探考古調(diào)查，是我國(guó)最大一次地下物探考古工作，也是國(guó)家首次將考古工程納入“863計(jì)劃〞之中。此次物探考古共動(dòng)用8大類22種方法，如地震法、電法、磁法、測(cè)汞法等，首次以科學(xué)數(shù)據(jù)的方式描述了秦始皇帝陵地宮的立體形式，取得了一系列新成果。以汞測(cè)試為例，根據(jù)文獻(xiàn)《史記·秦始皇本紀(jì)》記載，皇陵地宮（安放死者尸體處）“以水銀為百川江河大海，機(jī)相灌輸，上局天文，下具地理〞。在此次的考古工作中，也證明皇陵存在明顯的汞含量異常，這可能是地宮所在處，是地宮內(nèi)大量汞長(zhǎng)期揮發(fā)滲透所造成的結(jié)果?？脊磐诰蚺c“考古方艙〞

現(xiàn)代田野考古的挖掘已然突破原先露天的傳統(tǒng)模式，發(fā)展出以“考古方艙〞為代表的聰慧試驗(yàn)室。那么，何為“考古方艙〞？它又有什么作用呢？

“考古方艙〞其實(shí)就是一個(gè)挖掘平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)直接建立在考古遺址之上，內(nèi)部不僅配備有各種考古設(shè)施，而且環(huán)境也是恒溫恒濕的，為的是在挖掘過程中減少外在因素對(duì)考古文物的損害，及時(shí)、完整地保護(hù)文物，為后續(xù)的考古研究作保障。“考古方艙〞是集挖掘、保護(hù)、研究于一體的現(xiàn)代田野考古新模式，2021年三星堆遺址考古挖掘正是對(duì)這一技術(shù)的完美詮釋。

2021年三星堆遺址考古挖掘與1986年的“裸挖〞相比，四處都彰顯著高科技元素。專門為6個(gè)新發(fā)現(xiàn)的祭祀坑搭建了全透明的考古挖掘方艙。其中，有3個(gè)大面積的祭祀坑各獨(dú)立設(shè)有單獨(dú)挖掘艙，另外3個(gè)面積較小的祭祀坑“共享〞一個(gè)大型挖掘艙。4個(gè)艙體內(nèi)部恒溫恒濕，給予出土文物最正確的保護(hù)環(huán)境。3D打印保護(hù)套用于銅爵保護(hù)

3D打印保護(hù)套用于銅爵保護(hù)圖

3D打印銅爵保護(hù)套

每個(gè)方艙里配備了集成挖掘平臺(tái)，并設(shè)置有多功能考古操作系統(tǒng)，采用了平行桁架、自動(dòng)化載人系統(tǒng)等裝置，實(shí)現(xiàn)出土文物調(diào)運(yùn)的功能。挖掘艙為避免考古工直接接觸文物，為考古工提供懸空作業(yè)方式，并能自由變化角度與位置。內(nèi)部的起重機(jī)是文物提取的重要保障。

挖掘艙環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)可調(diào)理溫度和濕度，而文物保護(hù)人員通過手機(jī)軟件或者電腦上的監(jiān)測(cè)終端可隨時(shí)查看艙內(nèi)溫度和濕度。甚至，通過監(jiān)看系統(tǒng)，還可以密切跟蹤艙內(nèi)的二氧化碳和二氧化氮的含量，保證考古挖掘與文物保護(hù)的最正確環(huán)境。精細(xì)化考古清理與3D打印技術(shù)

現(xiàn)代技術(shù)手段的運(yùn)用為精細(xì)化考古提供了必要前提。傳統(tǒng)的考古清理更多的是人工清理，有時(shí)會(huì)給文物造成破壞。為了使文物的損害程度達(dá)到最小，最大程度地提取文物信息，3D打印技術(shù)提供了重要的技術(shù)支撐。

3D打印技術(shù)是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的，由快速成形技術(shù)發(fā)展而來。與傳統(tǒng)常見的二維（2D）平面上的打印不同，該技術(shù)增加了一個(gè)維度，即三維（3D）打印。它是采用逐層打印、層層堆積的方式打印三維實(shí)物的技術(shù)。三維數(shù)字模型是3D打印的基礎(chǔ)。

3D打印主要包括4個(gè)環(huán)節(jié)。一是建立三維模型。可以用三維繪圖軟件建立模型。二是模型分層。即將三維模型分切為二維圖形信息再進(jìn)行3D打印。分層的厚度由打印材料自身屬性與打印機(jī)的種類和特性所決定。三是逐層打印。將分層后的二維圖形信息，依次打印出來，并層層累加形成三維實(shí)物。四是后期加工處理。主要包括精度修改、打磨、修正與上色等步驟。

在2021年三星堆遺址考古挖掘中，3D打印技術(shù)大顯身手?？脊殴な褂?D掃描儀對(duì)文物及其周邊的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，然后通過3D打印機(jī)打印出一模一樣的石膏模型，根據(jù)模型制作好硅膠保護(hù)套，將保護(hù)套貼合在文物上后，再使用套箱的方式提取文物。例如，3號(hào)坑的大口尊連同內(nèi)部填土重達(dá)幾百千克，不易挖掘。為了確保萬無一失，現(xiàn)場(chǎng)挖掘?qū)＜覀優(yōu)樗可泶蛴〕隽恕肮枘z殼〞：首先三維掃描該銅器，獲取數(shù)字模型，再據(jù)此打印一個(gè)薄的硅膠體覆蓋在銅尊表面，形成