基于水下文物的控制實驗研究

余萬勤

摘要：水下文物是不可再生的文化資源，保護并繼承這些珍貴的文物，深度挖掘其科學價值和藝術(shù)價值，不但是弘揚中華民族優(yōu)秀文化，提高民族凝聚力的迫切需求，更是全面落實我國海洋發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵途徑。到目前為止，我國的水下文物保護工作仍然存在許多問題，需要對現(xiàn)有的科學技術(shù)的進行完善優(yōu)化，更好的為水下文物的探測與保護提供技術(shù)支撐。基于水下文物的控制實驗研究，其目的就是選擇較為合適的材料或者設(shè)備，將其沉入海底，之后利用檢驗儀器來對已知物體的成像進行比對分析。通過本次的實驗分析，可以為日后的水下文物探測工作提供科學參考，并且對于水下文物精密影像的形成有著重要作用。

關(guān)鍵詞：水下文化;控制實驗;影像形成

近年來，隨著國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，海洋戰(zhàn)略地位逐漸提高。為了進一步開發(fā)海洋資源，世界各國紛紛展開科學研究，在保障海洋生態(tài)的前提下最大程度的開展海洋資源。作為海洋資源中的重要組成部分，如何更好的開展利用水下文化遺產(chǎn)成為社會各界的強烈關(guān)注。另外，在海洋經(jīng)濟高效發(fā)展的同時，生態(tài)環(huán)境卻不斷惡化，影響水下文化遺產(chǎn)的因素逐漸增多。海洋世界與陸地有著明顯差異，聲光條件非常差，只是依靠機器人或者潛水員下水操作，探測效率比較低。引入先進技術(shù)，融入到海洋資源考古勘探中，能夠為水下文物調(diào)查分析提供重要依據(jù)，從而推動我國海洋戰(zhàn)略的健康發(fā)展。

一、基于水下文物的控制實驗的意義

海洋環(huán)境存在許多的未知危險，而且作業(yè)成本比較較大，怎樣迅速確定調(diào)查對象是考古人員的首要任務(wù)。通常情況下，有些信息是從漁業(yè)生產(chǎn)或者盜掘盜撈等方面獲得，能夠較快的進行定位，以最快的速度進入到文物搶救工作。但是隨著時間的推移，這種沉船線索逐漸較少，為提高作業(yè)效率，應(yīng)該采取有效措施及時從被動考古挖掘轉(zhuǎn)為主動規(guī)劃保護，這也是作為一個考古工作者一個必須思考的問題。傳統(tǒng)意義上進行水下文物調(diào)查工作就是發(fā)掘發(fā)現(xiàn)那些沉沒在大海中的歷史古跡。在上世紀五十年代，美國考古學者首次提出水下考古的概念。從這時起，水下考古已經(jīng)從簡單的發(fā)現(xiàn)勘察變?yōu)樯顚哟蔚牧私庥^察文化古跡遺址。吸取國外考古經(jīng)驗，我國的水下考古工作也可以按照探測技術(shù)、作業(yè)方法和分析手段的研究思路。一味的探索發(fā)現(xiàn)無法滿足現(xiàn)階段的考古需求，對于我國的海洋考古事業(yè)發(fā)展也有著不利影響。目前，對于我國海洋考古來說，用于水下遺跡探索的勘探儀器的精確度需要進一步完善優(yōu)化，而且針對現(xiàn)行技術(shù)手段的應(yīng)用效果的評價分析同樣需要得到強化。在對水下文物的位置信息進行捕捉識別以及對信號的分離等技術(shù)也需要進一步改進。

二、水下考古實驗控制的研究進展

實驗考古學涵蓋范圍非常廣泛，比如基于地表平面所開展的建筑復原以及建筑破壞過程研究、器物制作技術(shù)和功能的推理實驗以及資源管理的全程實驗等。考古實驗控制研究起源于陸地考古學，在1970年，由美觀學者建立兩個人為可控的考古試驗地，從而進行探測技術(shù)和目標對象的之間的定量關(guān)系，基于此，促進了當時考古探測技術(shù)以及探測裝備的革新進步。如下圖1所示，為可控式人工考古試驗場。當場地建成以后，許多工業(yè)機構(gòu)或者高等院校都在此進行了設(shè)備測試研究，不但推動了考古行業(yè)的物理技術(shù)發(fā)展，還對考古業(yè)自身的發(fā)展有著積極作用。

在我國，借鑒國外科研經(jīng)驗后開始自主研發(fā)，在進入二十一世紀以后，逐漸設(shè)計出可控式考古建筑模型福建試驗場所，結(jié)合目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的文化遺址類型將試驗場劃分為作坊類、灰坑類、墓葬類以及居址類等，在這些類型選擇特點較為鮮明的遺跡按照1：1的比例進行復建，盡可能做到百分百還原，當模型建設(shè)后，需要將地下遺跡模型和半地下遺跡模型用土進行掩埋，為日后的探測分析做出準備[1]。如下圖2所示，為人工試驗場所調(diào)查。利用海洋物探裝置會受到多方面因素的營銷，比如聲學干擾、電噪聲等，有些干擾采取措施可以消減，但是有一部分難以克服，對工作開展增加難度。由于航洋復雜環(huán)境對聲學圖像的采集工作帶來諸多干擾因素，導致影像出現(xiàn)失真、存在缺陷等問題，而且原本的對比度和分辨率要需要利用控制實驗來進行二次識別。

針對水下文物探測中比較常見的側(cè)掃聲吶進行研究，發(fā)展至今，還有許多考古人員對其存知識誤區(qū)。首先，使用者了解到側(cè)掃聲吶的用途，但是對于經(jīng)過考古研究后的遺址殘留的后向散射特性了解甚少。其二，工作者對聲吶系統(tǒng)認知存在差錯，標準側(cè)掃聲吶的分辨率比較低，但是因為分辨率和傳感器相應(yīng)和調(diào)查條件等有著內(nèi)在聯(lián)系，所以在實際勘察中，很難分辨0.05米的目標對象。第三，該誤區(qū)存在于側(cè)掃聲吶應(yīng)用比較廣泛的海洋探測領(lǐng)域。例如像失事飛機或者沉船等都基于原物體的某一特征，體積龐大。但像是人工礁石、網(wǎng)箱養(yǎng)殖等都可以依靠分布特點來進行推理判斷。利用側(cè)掃聲吶來探測現(xiàn)代沉船等物體，所檢測到的都是一些零散事物，對于考古工作有著較大的挑戰(zhàn)性。

三、水下實驗控制考古展望

對于我國海洋考古探測研究來說，因為現(xiàn)代化的人工建筑數(shù)量不斷增多，而且海洋地形環(huán)境復雜多變，導致海洋聲學解讀工作難度較大。所以，海洋考古研究的成功與否在一定程度上取決于探測人員的技術(shù)水平和作業(yè)經(jīng)驗。除此之外，在近岸海域中，例如船舶航行安全問題、海洋深度問題以及地形環(huán)境等因素，都導致探測儀器的應(yīng)用困難，并且加大了數(shù)據(jù)解讀的難度。在這個情況下，很容易將自然地物解釋為沉船遺跡，或者將其作為干擾因素而選擇放棄探測。相信隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，我國科研實力穩(wěn)定提高，終有一天可以制定出更為合理有效的物理勘探調(diào)查方式，進而推動我國水下文化遺跡的考古工作的健康發(fā)展。

四、結(jié)論

總而言之，開展水下控制實驗工作不單單只是為了對海洋文物遺址的探測工作，更為重要的是為水下文化遺跡的管理提供驚喜的影像數(shù)據(jù)，從而了解這些珍貴歷史遺跡的形成過程并為日后的遺址復建奠定基礎(chǔ)，這才是開展海洋考古研究的意義所在。

參考文獻：

[1]胡毅，丁見祥，房旭東，等.基于水下文物控制實驗的海洋地球物理聲學研究進展[J].地球科學進展，2019（10）.