淺談現代信息技術在鎖陽城遺址保護中的應用

張　碩

（瓜州縣文物局，甘肅瓜州736100）

淺談現代信息技術在鎖陽城遺址保護中的應用

張碩

（瓜州縣文物局，甘肅瓜州736100）

鎖陽城遺址在長期自然外因作用和人類活動的影響下，存在多種病害，保存現狀較差。利用現代信息技術建立鎖陽城遺址遺產監測預警體系，對遺址大環境和本體進行長期監測，可最大限度地減少各種風險因素對遺產所造成的危害，使遺址通過利用現代信息技術得到更為有效的保護。

鎖陽城遺址保護；監測預警；現代信息技術

一、鎖陽城遺址概況

鎖陽城遺址位于甘肅省酒泉市瓜州縣（原名安西縣）鎖陽城鎮東南的戈壁荒漠中，地處河西走廊西端，疏勒河的昌馬沖積扇西緣，是集古城址、古佛寺遺址、古渠系和古墾區、古墓葬群等多種遺跡為一體的古遺址，保存了中國古代最為完好的軍事防御體系和農業灌溉水利體系。主要遺存包括鎖陽城城址、塔爾寺遺址、鎖陽城古墾區和古渠道遺跡、鎖陽城墓葬群。鎖陽城遺址始建于西晉，唐武德五年設瓜州，西夏時設立西平監軍司，自元滅西夏后，城廢至今。鎖陽城是公元7～13世紀絲綢之路河西走廊西端典型的交通保障性城址，也是古代絲綢之路上連接中原與西域地區的交通樞紐，同時還是河西走廊上人類土地利用的杰出范例，展現了長距離交通條件下人類對荒漠戈壁自然環境的依托、利用和改造，與絲路沿線的商貿活動密切關聯。

二、鎖陽城遺址的保存現狀及存在的病害

鎖陽城遺址自城廢至今已有900多年，在長期自然外因作用和人類活動的影響下，鎖陽城遺址保存現狀較差，遺址存在嚴重的風蝕、雨蝕破壞，坍塌，裂隙發育，鹽害發育，植被破壞等病害。

（一）風蝕

鎖陽城遺址風蝕破壞嚴重的部位在東墻，風蝕自始至終都參與各種病害發生、發展，對其他病害起到加劇作用。瓜州盛行東西風，鎖陽城遺址東側植被稀少，形成一個風口，使得東城墻風蝕嚴重。由于風蝕作用，大面積城墻出現蜂窩狀風蝕窩，城墻底部被掏蝕，局部城墻出現坍塌。

（二）雨蝕

鎖陽城遺址地處西北干旱地區，常年少雨，但在每年七八月份降雨相對較多的月份，由于城墻頂部排水不良，導致雨水匯聚到墻頂中部，沿板筑縫隙流下，從而在墻體上形成很多沖溝。在鎖陽城內城北城墻和南城墻存在沖溝較多，這些沖溝在風的作用下又進一步風蝕，從而加劇了鎖陽城城墻破壞的速度。

（三）裂隙發育、坍塌

由于自然因素的影響，鎖陽城北城墻、東城墻和南城墻部分地段墻體均有裂隙發育，局部墻體已出現坍塌。不久的將來，裂隙發育的墻體在風蝕、雨蝕、地震等因素的影響下也會發生坍塌。

風蝕形成的蜂窩

雨蝕形成的沖溝

裂隙發育

墻體坍塌

（四）鹽害發育

鎖陽城遺址的墻體、城內地面上均發育有嚴重的鹽害，鹽分的頻繁活動，導致墻體出現片狀剝落和酥堿。由于鹽害大部分發育在遺址的底部，鹽害和風蝕作用導致墻體根部掏蝕，從而使墻體出現坍塌。

（五）植被破壞

鎖陽城遺址內植被生長較為茂盛，在部分墻體頂部和墻體兩側生長有紅柳、駱駝刺等植物，這些沙生植物根系發達，給墻體夯土結構造成了嚴重破壞，導致墻體風化，危害墻體的保存。另外，墻體兩側紅柳的樹枝，在風的作用下，不斷的磨蝕墻體，也對墻體造成了不同程度的破壞。

鹽害發育

植被破壞

（六）風沙危害

鎖陽城遺址在長年累月的風沙侵蝕下，城址內堆積有大量的沙堆，部分墻體和遺址被掩埋，沙堆的堆積導致了植物的生長，從而對遺址造成了嚴重的破壞。

風沙危害

三、現代信息技術在鎖陽城遺址保護中的應用

鎖陽城遺址是河西走廊絲綢之路沿線保存較為完整的漢唐古城之一，具有重要的歷史文化科學研究價值，2012年被國家文物局列入絲綢之路沿線世界文化遺產的申報點。為了達到世界文化遺產組織當前對土遺址保護的要求，了解遺址保存賦存的環境和文物本體病害產生的原因，為遺址本體保護提供科學的數據支持，我們針對鎖陽城遺址的保存現狀和存在的問題，利用現代信息技術建立了鎖陽城遺址遺產監測預警體系，對鎖陽城遺址大環境和本體進行長期監測，為遺址的保護研究提供科學數據。

（一）大環境監測

大環境監測的目的主要是了解和掌握鎖陽城遺址所處環境以及環境因素對遺址保存產生的影響，監測內容包括地形地貌及周邊環境監測、氣象監測、地下水監測、風沙監測等。

1.地形地貌及周邊環境監測

地形地貌及周邊環境監測是了解遺址區周邊環境的保存狀況、地形地貌及遺址區內植被不受人為的破壞和影響。主要是通過衛星立體影像對比和定期巡查，對遺址地形地貌及周邊環境進行監測。同時，在遺址西南角和東北角架設了圖像分辨率200w像素帶云臺的高清攝像機，在監控中心還可實時對遺址周邊環境進行監測。

2.氣象監測

氣象監測是通過在鎖陽城遺址區內建立全自動氣象站，對鎖陽城遺址區的空氣溫度、地表溫度、相對濕度、降雨量、蒸發量、輻射強度、風向、風速、氣壓等指標進行監測，積累科學數據，用來評價氣象環境對遺址保存的影響。

3.地下水監測

地下水監測是利用現代信息技術對鎖陽城遺址區內的地下水位和水質狀況進行實時監測，通過監測可弄清遺址與地下水位的關系，明確地下水位變化對文物本體產生的影響。

4.風沙監測

風沙監測主要是在遺址風沙堆積較為嚴重的地段采用10路風速風向自動采集儀、可移動階梯式積沙儀定期監測風速、風向、輸沙量、能見度等數據，為遺址的風沙治理提供科學依據。

氣象監測

地下水監測

風沙監測

（二）本體監測

本體監測主要針對鎖陽城遺址存在的病害，利用現代信息技術對遺址墻體表面溫度、濕度、含水率、易溶鹽、風蝕、穩定性、墻體風化情況等進行監測，為遺址開展預防性保護提供科學的依據。

1.墻體表面溫度、濕度及含水率監測

鎖陽城遺址墻體表面溫度、濕度及含水率監測主要是利用高精度的溫度、濕度及含水率傳感器通過無線傳輸技術將監測數據實時傳輸至監測中心進行存儲，為墻體風化研究、保護提供科學數據和數據支持。

2.墻體風蝕監測

鎖陽城遺址墻體風蝕監測主要在遺址內城東墻和西墻風蝕較為嚴重的地帶，在墻體上部、中部、下部設置風速風向監測儀和風蝕監測儀，監測不同高度風速風向和墻體底部的風蝕情況，利用GPRS信號傳輸技術將數據實時傳輸至監測中心進行存儲，為墻體本體保護加固提供科學數據。

墻體表面溫度、濕度、含水率監測

墻體風蝕監測

3.墻體易溶鹽監測

鎖陽城遺址墻體易溶鹽監測主要在鹽害發育比較嚴重的墻體表面進行微采樣，通過試驗室化驗分析，得出科學數據，研究鹽分類型和含量對墻體風化的影響。

4.墻體穩定性監測

鎖陽城遺址墻體穩定性監測主要對墻體裂隙和位移進行監測，通過高精度位移傳感器和傾角傳感器安裝在裂隙兩側和高大的孤立體上，通過無線傳輸技術將監測數據實時傳輸至監測中心進行存儲，為墻體本體保護加固和研究提供科學數據和依據。同時，還可對存在裂隙和倒塌病害的墻體進行預警，防止危害發生。

5.墻體風化情況監測

鎖陽城遺址墻體風化情況監測主要是在遺址東墻風化較為嚴重的地帶，采用高清攝像機，定時拍攝墻體高分辨率照片，通過圖像中出現顯著變化的區域和墻體上有顯著紋理變化的區域，自動分析出墻體的風化變化情況，為墻體風化研究、保護提供直觀的影像資料。

墻體風化監測

墻體穩定性監測

四、現代信息技術對鎖陽城遺址保護發揮的作用

鎖陽城遺址遺產監測預警體系是利用高精度監測傳感器，通過傳感技術、計算機技術、網絡技術和自動控制技術等多種現代高新信息技術對鎖陽城遺址本體存在的病害及周邊賦存環境進行長期監測預警的保護系統，整個體系由業務應用系統、支撐軟件平臺、硬件支撐平臺、監測管理系統、游客管理系統和監控中心組成。鎖陽城遺址遺產監測體系的建立，可及早發現和辨別墻體及其賦存環境的變化，為盡早實施保護措施提供科學依據，也為開展土遺址病害與周圍環境因素影響的關系和病害產生機理的研究提供可能和必要的條件。國際組織和有關部門的專家還可通過現代信息網絡技術遠程訪問查詢鎖陽城遺址監測體系的各類監測數據，為遺址保護存在的問題及時提出科學的指導意見，是促進遺產由搶救性保護向預防性保護過渡的關鍵。同時，鎖陽城遺產監測預警體系的建立，全面實現了鎖陽城遺址的動態監測和信息化管理，實現了相關監測指標動態信息報送、分析、統計、發布，以及信息查詢的功能，提升了遺產地保護管理水平，創建了“風險監測—綜合預報—提前預警—及時處理”的遺產保護管理工作模式，最大限度地減小了各種風險因素對遺產所造成的危害，使鎖陽城遺址通過利用現代信息技術得到了更為有效的保護。

K878.21

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1005-3115（2015）14-0055-04