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水下考古绘图初探

更新时间:2009-03-28

水下考古是田野考古技术向水中的延伸,其根本方法、性质与田野考古一致,无论是遗迹还是遗物,始终按照考古学发掘的原则,统一有组织地进行,逐层清理,记录其原始状态,进行科学的绘图、摄录、提取并保存,为古代水下遗址的研究、复原提供准确可靠的资料。资料的获得可运用多种方法,绘图只是其中的一种。为准确了解遗物间的相互关系,则要制作精细的遗址、遗物分布平面图。绘制这样的平面图在陆地上是一件比较容易的事,经过实际的测量就能直观地把遗址面、地层、器物分布等按照比例绘制出来。但是,由于水下环境的巨大差异,受能见度、水流、气瓶气量、潜水时间等的影响,水下考古中的绘图难度大了许多。本文结合笔者参加过的水下考古工作,探讨水下绘图中存在的问题,并针对个别现象作出实际情况分析。

一、水下考古绘图的一般步骤

由于受水下能见度的影响,每次只能见到很小的范围,很难对遗址表面有一个完整的整体感,如果没有整体感,绘制的平面图可能会支离破碎,令绘图工作变得首尾不接,甚至面目全非,这时绘制整体草图就很有必要。可在绘制精确的遗址平面图之前,根据需要绘制一张略带透视性质的素描类遗址整体草图。草图能大致呈现遗址的分布、方向和表面特征,作为判断遗迹分布与堆积趋势的重要线索,既方便潜水者到水下工作,又为下一步绘制精确的平面图、剖面图作准备及参考。也有些水下遗址长期暴露于水底,未被泥沙所掩盖,可直接通过详细的采集、测量后绘制平面图。

()绘制草图的注意事项

绘制草图,一是要求绘图者多次潜水,在水下观察遗址走向、方位,寻找特征明显的物体作为参照物,对遗址(沉船)有一个清晰的整体感;二是绘制草图最好由一个人来把握,就是以一个人为中心,因为每个人在水下观察物体,会因所处的角度不同产生很大的差别;三是可以用手触摸以增加对物体的感官印象,等等。这些都将有助于下一步的绘图、发掘工作。台湾澎湖大塭海域发现的“将军一号”沉船遗迹勘测图就采用这种方式*黄永川等著《澎湖海域古沉船将军一号试掘报告书》,历史博物馆内部刊物,1999年第20页。,广东汕头“南澳I号”沉船发掘同样采取了先期绘制遗址表面草图的方式(如图1、图2)*图2、图6为笔者参加2009、2012广东汕头“南澳一号”水下考古发掘时绘制的草图,已征得领队同意发表。图5、图7、图8、图9出自张威主编、吴春明等编著:《海洋考古学》,科学出版社2007年版,第75页、第155页、第159页、第163页。笔者根据书中的内容重新描绘,比例稍有变化。

(1)薪酬独立,独立董事在上市公司就职期间获得的薪金报酬必须与他人利益相互独立,互不牵连。此外,除薪资外不得以任何方式获取不恰当利益。

  

1 台湾澎湖大塭将军一号沉船遗迹勘测图

  

2 广东汕头南澳I沉船遗址表面草图

()水下考古绘图的主要方法

根据水下遗址规模、价值内涵、水下环境等因素的不同,数据采集与勘测可以采用以基点、基线为主的平面勘测和立体勘测两种方法。

3.水下工作停留时间的影响

在水下考古测量中,为获取精确的数据,同时使用大平板和经纬仪大致能实现,但由于地形的影响,效果并不理想。海底地形复杂,不能像陆地上可以稍作修整,只能依高低起伏的地势进行测量。在海底进行平板测量,大部分仪器需要经过改造之后才能使用,同时需要几个人一起操作才能完成,而且受能见度的影响水下交流也比较困难,所以很难实现这样的测量(如图3)。然而,建立基点、基线为主的平面勘测则简单实用,也容易操作。按照遗址走向,选择表面特征明显或散落器物堆积较多的位置,紧贴表面引一根能贯穿整个遗址的粗绳子作为基线,固定两端,并在基线上标出刻度或绑上相同长度的卷尺。在测量器物标本时,拉一根卷尺到测量的物体上并垂直于基线,用量角器进行校正,读出基线上刻度和物体的距离就可以确定该物体的位置,依据数据比例进行绘制(如图4)。例如,在辽宁绥中三道岗元代沉船1992年的初步勘测中以基点和锚点进行勘测绘制平面图(如图5),广东汕头“南澳I号”也采取基线的方法进行勘测绘制平面图,通过累积潜水作业和反复修正,把沉船表面的器物、凝结物分布准确绘制出来。

 

理论上来说水下测量还有两边距离测量法、三边距离测量法、角度-距离测量法、矩形坐标法等,但都很难应用到水下实际工作中,水下的操作更是难之又难*张威,主编.吴春明,等,编著.海洋考古学[M].北京:科学出版社,2007:156.。因此,经过多年的水下考古测量实践,在水下能见度低的情况下,应先测量可视域范围内的物体,故每次潜水要回到上次的地点,按照固定的方向,顺着基线一点一点地往前推移测量,再把每次测量的结果绘制在图纸上,细微的误差可以在后面的测量中调整(如图6)。

 
 

2.三维立体勘测

由于能见度的影响,我们在水下可视范围较小,以广东汕头“南澳I号”沉船为例,沉船遗址及船载遗物基本分布于南北长约35米、东西宽约9米的范围之内,船体残长24.85米,残宽7.5米。*广东省文物考古研究所,广东省博物馆,国家文物局水下文化遗产保护中心,编著.孤帆遗珍“南澳I号”出水精品文物图录[M].北京:科学出版社,2014:8.水深平均超过25米,泥沙质底,能见度最大时能达到两米,这样的可视范围很有限,人所能观察到的范围则更小。因此,这种情况下绘制出的遗址总平面图会误导对水下遗址的解读,达不到准确收集数据的目的。

目前,在水下考古的调查和发掘开始之时,都可以采用浅地层的探测方法,根据探测的深度把整个遗址的大范围剖面图画出来。浅地层剖面仪适合整个遗址面的大范围剖面图测绘(如图7)。

随着多种水下测绘设备的应用,发现在浅地层剖面仪的基础上结合水下高精度测深仪,使用瑞士产的UMATEC型测深仪测定深度,预设水面潮位不变,在水下测得遗址上基点和各测点的水深,依次计算出遗址的三维起伏状况,这种方法比单独使用浅地层剖面仪要精确很多(如图8)。

但是这种测绘的精确度还是不能满足水下考古发掘的需要,必须像陆地上一样使用探方。在这种情况下水下测量物体高度最好的办法就是利用潜水表,即利用潜水深度的差计算出该物体的高度。这种测深原理基本和水下高精度测深仪一样。目前的潜水表已经精确到厘米级,能够大大满足水下测量的要求。

在1960~1962年期间美国考古学家乔治·巴斯(George Bass)等对土耳其格里多亚角海域古典时代的沉船遗址进行较为全面的发掘,使用阶段式的探方网测量,非常成功地制作了沉船遗迹和遗物的实测图*George F.Bass.The Cape Gelidonya Wreck:Report.American Journal of Archaeology,1961,vol.65,pp267~276;George F.Bass,P.Throckmorton,J.du Plat Taylor,J.B.Hennessy,A.R.Schulman,H.G.Buchholz.Cape Gelidonya:a Bronze Age Shipwreck.Transactions of the American Philosophical Society,1967,vol.57,P8. 。这一成功水下实际作业说明,对于海底沉船也能够实现按照田野考古的规程完成水下调查发掘工作。一般采用区划法,把准备要记录遗迹的平面或剖面,平均划分为若个正方形。可以根据海底的平坦状况制作钢铁质的探方网,大小可根据实际的情况,一般为2米见方最为合适。这样的标准,其优点一是安放比较容易,二是绘图花费时间相对较少。在实际操作中,将其记录在专用的米格纸上,绘制的图非常精确,能够达到水下考古的要求(如图9)。

 

二、影响水下考古绘图的因素及对策

在海底进行调查勘测绝非易事,测绘是否正确,决定今后能否根据测图将文物的位置复原*[日]小江庆雄.水下考古学入门[M].王军,译.信立祥,校.北京:文物出版社,1996:141~142. 。而进行调查勘测发掘主要受能见度、水流及潜水时间等的影响,了解它产生的原因,然后在水下工作中去克服这些问题,将会使水下考古绘图得到一个正确的工作保证。

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()水下能见度水流时间的影响

如果在水流比较大的情况下,人容易被漂走,如果迷失方向会给潜水者人身带来危险。如果水流较快,最好面背着水流,较缓则迎之。选择适当的地点,然后人趴在那里,不需要多大的活动范围和到处游动,用尽量短的时间把一个遗迹现象描画出来。由于水下工作的不连续性,遗址面不可能在完全揭露之后才进行绘图,而且在水流的作用下,清理出的遗址面很快会被泥沙所覆盖,增加了水下绘图的难度。因此,需及时根据测量结果绘制图形。

由于水深及空气的原因,在保障人身安全及水中停留减压的前提下,按30米的深度计算在水下工作最多只能停留25分钟。在25分钟内不可能做很多的事情,能把一件事解决,就是最高的效率。如果迷失方向找不到工作的地点,会浪费更多的时间,甚至一点收获都没有。

三维立体测量就是在二维平面的基础上,测出勘测点的相对高度,并绘制出剖面图。

因此,在潜水前必须明确水下工作任务,争取时间抓住要点快速把数据记录下来,在一次的潜水中把预定的工作做好。出水后,结合自己在水下所观察的印象和理解,尽快画在图纸上,以免时间过长因记忆模糊而影响测绘结果。

  

10 水中观察物体存在的误差

2.绘图中的水流问题

在水下面对的是一个黑暗的世界、高压的区域、低温的场所,水下任何工作中水流所产生的影响都不容忽视,绘图亦然。水流能改变遗址表面的沉积状况,也能影响水下绘图工作。对戴水肺的潜水者来说,进行精确的浮力控制是必要的,要熟练悬浮在水中而不用接触海床,而且有经验的潜水者能盘旋在工作地点上且保持其位置最小幅度地移动。这种操作无须在遗址表面上走动或爬行,即可观察并记录遗物的水平位置和特征。在存有易碎器物的遗址上,使用该方法的好处显而易见。

1.能见度是影响水下绘图的关键

聚焦重点开展工作。省公司已下发风纪监督管理办法,对全省各单位风纪监督工作的开展做出统一部署,明确了“体系到位、宣教先行、监督为本、主攻制度、有效衔接、稳步推进”的工作原则。目前,正在制订覆盖全体干部员工的违规行为处理办法。

1.以基点、基线为主的平面勘测

双边匹配理论主要用于解决基于不可分商品的资源优化配置问题,本文的双边匹配方法适用于解决基于平台或中介的复杂双边匹配问题。云制造是当前生产制造领域研究的热点问题,目前已有学者将双边匹配理论用于解决云制造资源供需匹配问题[26-27],下面通过基于云制造服务平台的制造资源供需匹配问题的算例验证本文方法的可行性和有效性。

“世上的事,本来就是信则有,不信则无,前进则有,后退则无。这四个孩子都不错,姓袁的孩子宽厚,姓吴的孩子实诚,这两个都有大成之象;上官家的丫头聪慧,你们李家的小子也有情有义,他们没有袁、吴两少年的浑成刚毅,凭其智计,足以在乱世中保全其身。眼下万花谷也是一盘棋,到了风云变幻的时刻,不知道东方宇轩的这一着,会引出什么样的变化。乌有兄,我近年修道,觉得天命既可为,也惟危,不如不为。天地无言,是造命,还是听命,吾不知也。我们今天晚上,来干犯天地,凿开万花因,予万花谷,也不知是福是祸。”

在水下环境工作比在陆上环境要困难和复杂,主要是光线变化产生的视觉变化。由于光的折射,在水中观察物体时会出现视觉的变化。首先是物体距离的失真,水体本身具有放大镜的作用,在水中观察到的物体比实际要偏大30%左右(如图10)。所以,每次在水下看到的物体都比实际上大一点,并且不容易判断物体的距离,在水下总以为物体离自己很近。其次,就是视觉会产生变形,所观察到的物体形状常常弯曲,范围越大弯曲越厉害,让人产生错觉,误以为很多物体的边缘都是弯曲的。在这种情况下,不能太过于相信自己的直观判断,必须依靠工具,因为工具的形状和刻度是不变的。水下所使用的测量工具和陆地上的一样,有皮尺、直尺、量角器、指南针等,主要考虑其防水性能。

式中:ρ液为液体密度,kg/m3,水的密度为1000 kg/m3;ρ气为气体密度,kg/m3,25℃时空气的密度为1.185 kg/m3;d为雾滴颗粒直径,μm;V气为气体流速,m/s;g为重力加速度,m/s2。

3.5.2 局部麻药和放射线的应用 口腔治疗采用的麻醉一般都是局部麻醉,使用的麻药是利多卡因或阿替卡因,且用量较小,不会导致胎儿畸形,孕妇可以放心使用。研究表明,电离辐射剂量<5 mrad时不会对胎儿造成危害。拍摄一张普通牙片的辐射剂量仅为0.1 mrad,所以为了协助诊断,必要时孕妇佩戴颈围和铅放射服可以拍摄牙片。

()借助辅助工具与其他手段相结合

1.水下探方的运用

水下探方在水下发掘调查工作中经常运用,可以依据探方进行水下绘图,以期更好地完成勘测工作。受能见度的影响,水下很难建立田野考古常用的5×5米的探方,一般使用2×2米的探方,这个更容易操作和更好地控制平面关系。水下布方和田野布方基本一样,只是所采用的材料不同,水下也可以选用线绳之类的软探方,但存在较多缺点。一是不牢固,在水流的作用下很容易被冲走或者变形;二是在水下受能见度的影响不容易发现和看清楚;三是布方困难,最少要两人以上合作才能完成,一个人打桩,一个人布线拉线,还要调整方向。经过多年的水下考古实践总结,用钢质等硬质材料制作探方框架,在表面涂上明显的红色或橙色作为刻度(如图11),其稳定性好,不易被水流冲走或变形,也适合水下长时间工作。而且操作起来方便,一个人在水下就可以完成,依借水下指南针调整就能确定方向。

2.2 变形链球菌的培养 本实验选用变形链球菌作为口腔致龋菌〔6〕。用接种环将冻存的变形链球菌接种在TPY固体培养基上,放在厌氧培养袋中,加入产气袋,放入恒温培养箱中,37℃培养48 h。将复苏的变形链球菌转种至TPY液体培养基中,37℃厌氧培养24 h,离心,取下面的细菌。

布置探方可以进行精细地测量和绘图,探方内的器物分布、或者重叠关系会非常地清楚,在水下能见度允许的情况下一目了然(如图12)。

 

由于水下工作受到诸多不确定因素的影响,不是每一次都能遇到好的水下环境,利于工作的环境,这就要求每次的工作都需运用快速而便捷的手段,照相和录像在绘图中往往被借鉴。实践中可以借助水下所拍的照片或者录像进行对比,事先对要进行绘制的位置进行拍摄,把船体结构或者遗址堆积的状况拍摄下来。一般采用正投影方法拍摄,记录好拍摄的是遗址或船体的哪一个部位,再参照自己预先量好的尺寸进行对比,然后画到图纸上;在图纸上的信息并不是一成不变的,可以根据后来的实际情况进行调整,不断地接近真实的遗址面貌。

三、水下考古绘图的性质与意义

水下绘图的基本任务是尽可能全面正确地记录遗迹遗物,得出正确的测绘图,了解遗址、船体的结构,并对其做出尽可能充分的阐释。

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当进行水下考古测量时,要在完成所要求任务的前提下,使用最简单的工具或技术。并不是说采用简单的方法获得的结果不令人信服,而是在使用简单可靠的技术可完成同样的任务时,最好不要依靠复杂的、不常用的技术方法。之所以这样做,是为了在水下考古发掘时避免造成任何毁坏,粗心或准备不充分的发掘将扰乱水下遗址,相应地失去遗址最原始的基本信息,造成不可挽回的结果。面对一个特殊的水下遗址,选择合适的技术和控制方法至关重要。

水下测绘实际上就是一个不断调整的过程,不断更正在工作过程中对遗址、船体的认识,从而得到正确的认识和判断。更为重要的是探讨遗迹遗物在历史时间和空间的位置,并根据遗迹判断其性质,是古港口还是沉没的村落古镇,也可通过船上的货物,正确认识沉船和货物的相互关系,进而了解船体的结构、特征来判断沉船是何地所建造,从何地出发到何地,如何沉没的,也能够分析船载文物的分布和装载情况等等。比如中国古代造船从唐末水密舱的发明开始,船体内部结构变化还是比较小,在这种情况下可以参考以往的考古发掘材料中同类型的船体结构来推断,或者请教相关专家从而得出正确的认识,水下绘图问题也就更为清楚。

水下考古学正发展成一门新兴的学科,并趋于形成运用科学技术手段和探索研究古代人类行为的综合学科。随着一个个水下遗址沉船被调查和发掘,其取得丰硕的学术成果已为世人所瞩目。中国水下考古虽然起步较晚,但规格高,起点高,在国家相关部门的重视下,人才凝聚,一开始就打下了坚实的基础,为今后的发展起到一个长远的规划作用。虽然由于种种原因尚未形成十分完善的水下调查、发掘方法和技术体系,但是一代代水下考古工作者长期的探索和试验使这一学科在前进的道路上跃上了新的台阶,克服众多难以想象的困难,在建立科学理论体系、引用机器设备及总结调查发掘方法等方面均获得了可喜的成果。

本文仅根据个人的实践体会针对水下考古绘图问题提出建议,在实际的水下工作中还存在着诸多不确定的因素,但准确的水下绘图是完善水下考古这一学科的一项最基础性工作,让水下考古理论和实践高度相结合,为水下考古工作提供宝贵的经验。鉴于目前情况,只能让有志于水下考古的人去克服工作中出现的问题,依借现代科技手段,让水下考古学更趋于完善,发挥它真正的意义和价值。

 
林唐欧
《南海学刊》 2018年第01期
《南海学刊》2018年第01期文献

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