復(fù)雜環(huán)境下巖壁低空考古實(shí)施策略分析

李哲++閆宇++邵浩然

摘要：高懸于峭壁之上的巖畫較難實(shí)施考古調(diào)查。廣西左訌巖畫的地形環(huán)境復(fù)雜，人員難于攀爬到畫面前及旁邊的懸崖洞穴內(nèi)進(jìn)行調(diào)查，使用無人機(jī)進(jìn)行低空拍攝存在一定危險(xiǎn)性。文章闡述了無人機(jī)現(xiàn)場拍攝左江巖畫的過程、多層級(jí)圖像獲取、新巖畫發(fā)現(xiàn)等初步工作成果，分析了懸崖環(huán)境對(duì)無人機(jī)低空作業(yè)的影響（包括氣流變化、機(jī)載GPS定位信號(hào)丟失范圍等），以及相關(guān)作業(yè)方法和技巧，通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為今后更安全、更高質(zhì)量實(shí)施崖壁區(qū)域的低空考古調(diào)查提供借鑒。文章最后還探討了微型無人機(jī)低空激光掃描和多光譜遙感技術(shù)在巖畫、崖洞低空遙感考古工作中的必要性和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：巖畫調(diào)查；遙感考古：超低空飛行；復(fù)雜環(huán)境；實(shí)施策略

一、廣西左江巖畫及環(huán)境特點(diǎn)

廣西左江流域巖畫（以下稱左江巖畫）是壯族祖先駱越人在戰(zhàn)國至東漢時(shí)期沿左江兩側(cè)數(shù)百公里山崖絕壁上繪制的、超過79處的巖畫群，是原始宗教的一種藝術(shù)表現(xiàn)形式。

由于左江是典型的喀斯特槽谷巖溶地貌，兩岸山石被江水長年累月切削成斷崖峭壁，受地球自轉(zhuǎn)偏向力的影響，這種侵蝕在江水拐彎處尤甚，崖體皆盡壁立如墻，部分崖體甚至被刨蝕成下凹上凸的“屋檐型”。絕大部分巖畫就分布在這些崖面上，距離扛面約10-120米高，站在船頭仰望，難于想象當(dāng)年古人是如何攀援作畫的。“與國內(nèi)的內(nèi)蒙古陰山、云南滄源、耿馬、麻栗坡等地的崖畫相比，左江流域的作畫條件確實(shí)艱險(xiǎn)得多。”古人繪制不易，現(xiàn)代調(diào)查也很困難，20世紀(jì)80年代完成的左江巖畫全面普查工作主要依靠使用望遠(yuǎn)鏡從對(duì)岸發(fā)現(xiàn)并拍攝崖面，再根據(jù)照片臨摹成圖。“由于崖壁畫多分布在高達(dá)數(shù)十米無法攀登的懸崖峭壁上，又受到各種條件的限制，致使許多地方未能做到等高標(biāo)尺拍攝臨摹，圖形和原樣相比自然不夠十分準(zhǔn)確。愿將來有更好的條件把臨摹和拍攝工作做得更好、更完美。”由于崖下多江面，難于搭架作業(yè)，而載人飛機(jī)復(fù)雜地貌超低空飛行十分危險(xiǎn)，因此無人機(jī)遙感考古就成為填補(bǔ)缺環(huán)的最佳技術(shù)手段。

二、使用技術(shù)及工作內(nèi)容

（一）本次無人機(jī)巖畫調(diào)查主要對(duì)寧明、龍州兩縣境內(nèi)14個(gè)主要的巖畫點(diǎn)進(jìn)行超低空抵近作業(yè)，主要工作內(nèi)容和目的包括：

1. 10-300米高度多層次，多角度拍攝，獲得全局與細(xì)節(jié)多組照片。首先，將照片與20世紀(jì)80年代的繪圖進(jìn)行比對(duì)，調(diào)查巖畫30年以來的前后變化；其次，利用低空平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，突破過去只能地面仰視的局限，進(jìn)行空中正向拍攝以獲得無透視變形的巖畫照片；第三，嘗試發(fā)現(xiàn)新的巖畫個(gè)體以及抵近窺視崖壁上各個(gè)巖洞口內(nèi)情況等。

2.利用攝影測量技術(shù)，對(duì)5個(gè)最重要巖畫點(diǎn)進(jìn)行崖體測繪。測繪用于生成三維模型、彩色正射影像、剖面圖，表現(xiàn)繪畫時(shí)古人所踩的腳下巖石狀況，科學(xué)推測可能的攀登方法，給考古報(bào)告提供多種調(diào)查成果，也為申報(bào)世界文化遺產(chǎn)做資料準(zhǔn)備。

3.在復(fù)雜地貌條件下進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)，總結(jié)安全作業(yè)方法，為今后沿江擴(kuò)大上、下游作業(yè)范圍以及進(jìn)行無人機(jī)多光譜、高光譜遙感做準(zhǔn)備。

（二）在硬件設(shè)備方面，組合使用汽油動(dòng)力直升機(jī)和電動(dòng)多旋翼機(jī)兩種性能互補(bǔ)但均可垂直起降的無人機(jī)完成上述拍攝任務(wù)。

1.汽油動(dòng)力無人直升機(jī)（全重12公斤）

汽油動(dòng)力直升機(jī)技術(shù)成熟、滯空時(shí)間長、載重量大，筆者曾使用它在5分鐘內(nèi)垂直拔升到距地面900米的高空進(jìn)行拍攝，因此勝任巖畫環(huán)境高空全貌拍攝。與其搭配的是3500萬像素尼康D800E相機(jī)及多組定焦鏡頭。

2.電動(dòng)多旋翼機(jī)（全重7公斤）

電動(dòng)多旋翼機(jī)是新型的垂直起降飛行器，它體積更小，更機(jī)動(dòng)靈活，姿態(tài)鎖定精度高，但受電池續(xù)航時(shí)間短的限制，主要用于拍攝巖畫細(xì)節(jié)。該機(jī)配用2200萬像素索尼NEX7微單相機(jī)。

為了完成測繪任務(wù)，同時(shí)還使用了多款攝影測量軟件和三維點(diǎn)云處理軟件，并使用全站儀和羅盤為攝影測量建立正確的坐標(biāo)系。

由于需要超低空抵近巖畫作業(yè)，而且江岸邊平地大多被熱帶植物緊密覆蓋，難于找到起降場，所以大部分的飛行起降都是在船只上實(shí)現(xiàn)的。為節(jié)約投入，使用多旋翼機(jī)時(shí)租用小的烏蓬漁船，在烏蓬頂部或船尖起降；使用無人直升機(jī)時(shí)租用擺渡船，其寬闊的擺渡甲板是理想的起降平臺(tái)，展開的旋翼翼尖和兩側(cè)甲板圍欄之間可以有約40厘米的安全間距。

三、遙感考占初步成果

克服多重困難，本次順利完成既定的拍攝、測繪和遙感考古目標(biāo)，構(gòu)建了《左江巖畫多層級(jí)圖像系統(tǒng)》成果。主要由衛(wèi)星全域照片、14處巖畫的200-300米高度鳥瞰照片、崖面立面正攝照片、10-15米距離上拍攝的近百組巖畫細(xì)節(jié)特寫照片四個(gè)層級(jí)構(gòu)成，數(shù)百張照片被壓縮成一個(gè)文件，并已經(jīng)內(nèi)置確定的層級(jí)、位置等關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此觀者可以“從衛(wèi)星上轉(zhuǎn)瞬飛到巖畫前”，既是基于照片的虛擬漫游系統(tǒng)，也是巖畫的完整圖像數(shù)據(jù)庫。此外成果還包括了5處重要崖體的剖面測繪圖、紅藍(lán)立體圖等附加內(nèi)容。

（一）除了獲得以上照片、測繪圖之外，本次調(diào)查在遙感考古方面的成果包括：

1.發(fā)現(xiàn)幾處新的巖畫或巖畫痕跡。

無人機(jī)裝載高像素相機(jī)以10-15米距離對(duì)崖面進(jìn)行“掃描式”的拍攝，和地面望遠(yuǎn)鏡觀察相比，辨識(shí)能力和覆蓋范圍大幅度提高，因此在沉香角等多個(gè)巖畫點(diǎn)都發(fā)現(xiàn)了零散分布的新巖畫及其痕跡，說明原有的巖畫規(guī)模超過考古報(bào)告中已知的數(shù)量。這些新發(fā)現(xiàn)的巖畫痕跡或個(gè)體以石縫、洞口、植物背后為多，這些原來都是地面調(diào)查的盲區(qū)。

在新發(fā)現(xiàn)的巖畫中，以珠山第二點(diǎn)崖面中部（第三處和第四處之間）巖石縫隙內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最大。由于前面兀立巖石的遮擋，從地面難于看到這一縫隙，因此未列入已出版的考古報(bào)告中。該處巖畫面積約為8-9平方米，以一高度約為1.6米的正身人像為中心，其他部分受到侵蝕已經(jīng)暗淡不清。

2.首次發(fā)現(xiàn)并拍攝在巖洞頂部繪制的巖畫。

左江巖畫大多是繪制在山崖正面上的，少量接近巖洞口的也都畫在側(cè)壁上面對(duì)江面。此次低空飛行拍攝在下白雪第一處的巖洞頂部發(fā)現(xiàn)了多塊清晰的巖畫，這是首次在巖洞的頂部發(fā)現(xiàn)巖畫。這也提醒我們?nèi)ヌ讲槭欠駧r洞深處還有巖畫。但是無人機(jī)照片只能看到洞內(nèi)1-2米深的地方，因此目前還不能確認(rèn)。由于巖洞極難到達(dá)，在以前的人工調(diào)查中僅有一次進(jìn)入的案例，也沒有明確的結(jié)論或圖片佐證。“1984年，寧明縣文物管理所的同志在當(dāng)?shù)厝罕姷膸椭拢晒Φ赜美K索從山頂上吊下來，進(jìn)入了花山左上方有崖畫的高洞，”書中并未說明巖畫在洞內(nèi)哪個(gè)位置，也未發(fā)表洞內(nèi)巖畫的說明文字或圖片。endprint