在传统考古工作面临诸多挑战时,如大面积勘探耗费大量人力、物力和时间,复杂地形与植被覆盖导致遗迹难以发现等。而无人机这一现代科技产物的出现,为考古工作带来了新的契机与变革,正逐渐改变着考古工作的方式与流程。
一、助力考古勘探:高效精准发现潜在遗迹
考古勘探是考古工作的首要环节,旨在确定遗址的位置、范围和分布情况。以往,考古人员需要在广袤的土地上进行大面积地毯式搜索,工作强度极大。无人机的应用让这一过程变得更加高效精准。 无人机可搭载多种高精度设备执行勘探任务。其中,光学相机能够拍摄高清的地表图像,帮助考古人员识别出可能存在遗迹的异常地貌特征,如土丘、凹陷、线性痕迹等。

热成像仪通过检测地表温度差异,能发现地下遗迹因热传导不同而形成的温度异常区域,即便遗迹被深埋地下或被植被覆盖,也难以遁形。多光谱传感器则能分析不同波段的光线反射情况,进一步提供关于土壤成分、植被健康状况等信息,为判断地下遗迹的存在提供更多线索。
在一处位于山区的考古遗址勘探中,考古人员利用无人机对周边约 5 平方公里的区域进行勘察。若依靠人工徒步勘探,这片区域至少需要耗费数月时间,且难以保证全面覆盖。而无人机仅用了几天时间,就完成了数据采集工作。通过对无人机拍摄图像和采集数据的分析,考古人员发现了几处疑似古代建筑遗址的区域,为后续的实地发掘提供了重要指导。
二、记录考古发掘:完整详实留存发掘过程
考古发掘是一项细致且不可逆的工作,对现场的准确记录至关重要。无人机在此方面发挥着不可替代的作用。 它可以在不同高度、角度对考古发掘现场进行拍摄,生成高分辨率的全景图像和三维模型。这些图像和模型不仅能够完整记录考古发掘的全过程,为后续研究提供详实资料,还能让更多人通过数字化手段直观了解考古现场。
在某大型古墓发掘过程中,无人机定期对发掘现场进行拍摄。随着发掘工作的推进,将不同阶段的无人机影像资料进行对比,考古人员能够清晰地看到遗址的变化情况,准确记录文物出土位置和周边环境信息。同时,基于无人机数据构建的三维模型,让考古学家可以从任意角度观察遗址,深入研究遗址的结构和布局,大大提高了研究效率。
三、用于遗址保护监测:实时掌握遗址状况
除了考古勘探与发掘记录,无人机还能用于对考古遗址的日常保护监测。通过定期对遗址进行巡查拍摄,对比不同时期的影像资料,能够及时发现遗址是否存在自然侵蚀、人为破坏等情况,以便采取相应的保护措施。
无人机提供的高空视角,为考古学家解读历史文化带来了全新维度。从空中俯瞰,一些在地面难以察觉的古代遗迹布局和文化脉络得以清晰呈现。例如,在对一处古代城市遗址的研究中,无人机拍摄的图像显示,城市的街道布局呈现出一种规整的棋盘状结构,各区域功能划分明确。

在一些大型祭祀遗址的考古工作中,无人机帮助考古人员发现了遗址周边存在的一系列小型祭祀坑,这些祭祀坑围绕主遗址呈特定的分布规律。这一发现为研究古代祭祀仪式和宗教信仰提供了新的实物依据,有助于还原古代社会的精神文化生活。
河南南阳地区古代城址调查是无人机在考古领域应用的典型案例。此次调查选用大疆经纬 M300 RTK 搭载禅思 L2 激光雷达进行作业。禅思 L2 高度集成了激光雷达、高精度惯导、测绘相机三大模块,自动化程度高,操作简单。
在南阳古城,项目组使用 DJI Pilot 2 App 自动生成面状航线,设置飞行高度 130m,航速 8m/s,旁向重叠率 30%,采样频率 240kHz,五回波重复扫描。该参数下点云密度平均 150 点 /㎡,满足考古基础资料的密度要求。

激光雷达采集的数据在此次调查中发挥了重要作用。一方面,其强穿透性能够识别植被覆盖下的城址遗迹。例如圣井寺古城,城墙上方有部分植被覆盖,影响城墙结构记录,而禅思 L2 可穿透植被,获取林下高精度地面点数据。另一方面,高精度数据能够识别古城结构的微地貌特征。对于如棘阳城这类遭到损毁、只留下微地貌特征的遗迹,激光雷达采集的数据可感知与重建微地貌特征,帮助复原古城址的基本结构。
若采用传统人工调查的方式,所有林下的城墙遗迹勘测均需人工配合全站仪进行测量,每个城址至少需要 5 - 6 小时,且数据为矢量点,缺乏完整的数字高程模型和三维模型,地表起伏较小的遗迹无法感知。而使用无人机搭载激光雷达仅需 2 人,每个城址仅需 30 - 60 分钟,作业效果大幅提升。
内业数据处理方面,大疆智图免费支持 L2 点云数据后处理,可利用地面点分类功能,将地面点和植被分离,生成 DEM(数字高程模型)。得益于智图点云自动平滑降噪等功能,生成的点云数据质量更优。处理后的数据还可再导入第三方专业软件,进行深度处理和可视化处理,最终形成完整的古代城址数字高程图。



