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考古信息技术概论——社科院考古所刘建国研究

 

   

2018年7月30日,中国社会科学院考古研究所刘建国研究员应邀来到广东省文物考古研究所主讲题为《考古信息技术概论》的讲座。下午14:30,讲座在广东省文物考古研究所会议室准时开始。

      2018年7月30日,中国社会科学院考古研究所刘建国研究员应邀来到广东省文物考古研究所主讲题为《考古信息技术概论》的讲座。下午14:30,讲座在广东省文物考古研究所会议室准时开始。

我今年34岁,在感情的道路上经历了一番波折,在我20多岁的时候,相处过一个富二代男友,可是,没多久这段感情就夭折了。男友最终以他的花心和无情的抛弃,让我重新回到了单身状态,此时,我已经25岁。

    2011年10月25日,法国高等实验学院教授杜德兰(Alain Thote)先生到中国社会科学院考古所进行了一场学术报告,报告的题目是“中国剑及其装饰”。报告会由中国社会科学院考古研究所副所长陈星灿先生主持,所内外20余位学者聆听了报告会并与杜德兰教授现场交流。

    科技考古中心袁靖研究员应法国巴黎国家历史自然博物馆的生物生态和行为研究部主任Jean-Denis的邀请,于2011年9月8日至17日到该博物馆进行学术访问。通过此次学术访问,有以下三点收获。

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  刘建国研究员首先介绍了考古信息技术的主要内容。考古信息技术由卫星定位系统、电子全站仪、数字摄影测量、多视角三维重建、遥感技术、地理信息系统和三维GIS与云GIS等方面组成。刘建国研究员对每项内容都进行了简要说明,其中刘建国研究员以西域北庭都护府遗址、新疆遥感项目、上海松江城以及藏王墓等案例对卫星图像在考古调查中的应用进行了详细介绍。以航片和卫星图像探查古城遗址,展现了我国遥感考古的技术水平与应用能力。

后来,我在一个高档西餐厅做服务员,结识了一个外表温文尔雅、气质超凡的法国男人,这个男人长期在中国工作。我们是偶然结识,他是在中国做生意的,算是富商。在一次就餐时,不小心将钱包落在餐桌上,恰好被我看见,我拿到钱包还给他,他当时很感动,向我点头致谢,并从钱包里拿出一沓钱给我,我没有收,于是他留给我一张名片,就这样我们后来有了联系,有了往来,当时他很欣赏我的美貌,我也特别喜爱他的儒雅气质,他的带有异国情怀的神秘感深深吸引我。所以,我们很快坠入爱河并发生了关系。

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    首先是从骨骼的形体特征上全面把握了原鸡、鸡和雉的区别,这对于我们今后科学地进行鉴定这些雉科动物具有重要的意义,也有助于我们对以往的研究进行反思。以往中国新石器时代的多个遗址都有发现家鸡的报告,这些认识是否正确尚有待于再确认,至少从现有的公开发表的“家鸡”特定骨骼的照片看,当时的鉴定是错误的。此次出访的新认识可以帮助我们提出系列的家鸡骨骼形态学的鉴定标准,供全国从事动物考古的研究人员参考,全面反思我们以往的认识,以推动我们在这方面的研究。

刘建国研究员首先介绍了考古信息技术的主要内容。考古信息技术由卫星定位系统、电子全站仪、数字摄影测量、多视角三维重建、遥感技术、地理信息系统和三维GIS与云GIS等方面组成。刘建国研究员对每项内容都进行了简要说明,其中刘建国研究员以西域北庭都护府遗址、新疆遥感项目、上海松江城以及藏王墓等案例对卫星图像在考古调查中的应用进行了详细介绍。以航片和卫星图像探查古城遗址,展现了我国遥感考古的技术水平与应用能力。

  而后,刘建国研究员重点介绍了以摄影、图像处理技术为基础的三维重建技术与摄影测量。

我本以为这次能够顺利的和他修成正果,嫁给这个懂浪漫有内涵的外国男人,然而,我们之间不光存在语言障碍,沟通上不顺畅,后来,他的妻子从法国来中国看他,才让我如梦初醒,原来他是有家的人,这对我打击很大。我痛哭着找到他,和他闹想和他分手,他就狠狠的抱着我不说话,接下来,我还是舍不得离开他,开始疯狂的做他的地下情人。他其实是个占有欲和控制欲很强的人,经常给我洗脑,也很霸道,他不允许我接触除他之外的其他男人。我后来越来越感觉没有自由感,感到生活的窒息,享受不到想要的那种感情。和他在一起五年后,他说他要回法国,很长时间不能来中国,问我和不和他一起去,我最终很痛苦的决定和他分开。

 

 

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  摄影测量是一门通过摄影,对所获得的影像进行测量的学科。摄影测量不仅仅可以测量一个空间的点,而且能利用影像重建和测量空间三维物体的模型,可以对“面”(影像)进行测量。

命运让我再次陷入单身的孤独状态,我以泪洗面过,也痛苦无助过,换了几份工作也不尽人意,朋友和家人给我介绍男朋友,我却走不出以前的阴影,每次一接触中国的男性,就瞬间会想起那个法国人,他在我脑海里挥之不去,我不知道为什么?我好想还活在这个法国男人的精神控制里,我不知道该怎么办?怎么才能走出来?

    首先,杜德兰教授谈到西周早期匕首和短剑。剑在中国的起源问题现在还有很多不同的看法。一般的观点是,它起源的灵感来自中原周边的游牧人群。北方和西北地区是广义上的中原地区(包括晋南和关中)剑的早期发展的最可能的贡献者。一个明确的证据是安阳二炼钢厂一座车坑中出土的一件游牧民族的匕首。它的总长约三十三厘米。这种兵器经常成为“短剑”。然而,称为“匕首”更合适,因为它的身长只有不到二十厘米。它的造型和纹饰都是商代晚期西北地区游牧民族所特有的。比起使用剑、短剑和匕首,商代和西周早期的人们还是更喜欢使用青铜戈作为兵器。最早的匕首出现于陕西、山西和河南的一些西周墓葬中,但是中原地区至今发掘的大量该时期至春秋中期的墓葬中,只有极少数墓葬随葬匕首。看来,在公元前第一千纪早期,匕首在兵器中仍然是一个陪衬角色。与之形成鲜明对照的是,在中原文化的周边地区,带鞘的匕首却在中原文化风格的墓葬里大量出现,比如宝鸡Yu(弓鱼)国墓地、琉璃河燕国墓地、甘肃灵台百草坡墓地等都有发现。从这些匕首鞘纹饰上,也许可以看到与三星堆文化的一些联系。

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而后,刘建国研究员重点介绍了以摄影、图像处理技术为基础的三维重建技术与摄影测量。

  多视角影像三维重建技术是以普通数字相机作为影像获取工具,从不同角度围绕被拍摄物体获取多幅数字影像,然后根据计算机视觉原理,对获取的全部数字影像进行相互匹配,生成被拍摄物体的表面三维点云,加载影像信息后得到真实的三维模型。

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摄影测量是一门通过摄影,对所获得的影像进行测量的学科。摄影测量不仅仅可以测量一个空间的点,而且能利用影像重建和测量空间三维物体的模型,可以对“面”进行测量。

  刘建国研究员详细介绍了摄影测量和多视角三维重建技术的方法步骤,并且比较了这一技术与三维激光扫描的优势,尤其是使用无人机方便了对遗址地理环境、古建筑等大范围影像进行建模,并且强调了这一技术在考古绘图和遗址、遗迹展示的应用前景,期望将来的考古工作和报告中可以推广使用。  

    接着,杜德兰教授讲到剑的装饰纹样。在楚国,贵族成员都拥有一件或数件剑这种兵器。它们可以分为两种类型。第一种是最简单的。它有长的剑身,薄的剑格,扁平中空的茎和圆形的剑首。它没有装饰。第二种类型就要复杂得多。剑格厚一些,并且比剑身略宽。起初剑柄由丝绳缠绕,丝绳覆盖了茎的大部分。剑格的两面都有精细的动物纹装饰。这些剑格上的兽面纹与良渚文化玉器上兽面纹惊人的相似。这些带兽面纹的青铜剑多数出土于南方,中国最早的高质量青铜剑都是在太湖附近发现的,它们的制作年代为公元前七到六世纪。最后,杜德兰教授为良渚文化兽面纹在公元前六到五世纪的青铜剑上重现的问题找到了一条线索。在江苏无锡的严山,考古学家发现了一个春秋晚期的窖藏或者是手工业作坊的垃圾坑。在这个坑里出现了一件良渚时代的小件玉器。玉器正面是典型的良渚兽面纹,而它的侧面是东周风格的龙纹。这种不同时代的纹饰共存于同一器物的现象,唯一可能的解释就是在公元前六世纪或者五世纪早期,一件良渚玉器被发现,并且依照当时当地人们的嗜好被再次雕刻。

工作

多视角影像三维重建技术是以普通数字相机作为影像获取工具,从不同角度围绕被拍摄物体获取多幅数字影像,然后根据计算机视觉原理,对获取的全部数字影像进行相互匹配,生成被拍摄物体的表面三维点云,加载影像信息后得到真实的三维模型。

  刘建国研究员还以山西临汾盆地、河南伊洛河流域、浙江良渚古城等案例介绍了GIS地理信息系统在考古学中的应用。地理信息系统简称GIS,是在计算机支持下,对空间地理相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示输出,并运用地理模型分析方法,提供多种空间地理分析,为地学研究和决策服务的空间信息系统。通过对地理信息的分析,了解古代人地关系,尤其是这一技术对于判断良渚古城水利设施的位置与范围的重要贡献。

 

 

刘建国研究员详细介绍了摄影测量和多视角三维重建技术的方法步骤,并且比较了这一技术与三维激光扫描的优势,尤其是使用无人机方便了对遗址地理环境、古建筑等大范围影像进行建模,并且强调了这一技术在考古绘图和遗址、遗迹展示的应用前景,期望将来的考古工作和报告中可以推广使用。

  讲座最后,刘建国研究员对现场观众的提问都一一进行了解答与探讨,其中着重讨论了摄影测量,多视角三维重建与遥感技术在广东省考古工作中应用的可能性与可操作性,结合广东省考古工作的实际情况,发展这些技术有很大的空间但也需要更多的努力,此次讲座圆满结束。

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    其次,法方希望在中欧国际合作研究课题“中欧生物考古学研究”的基础上,进一步深化合作,他们提出一些具体的合作内容,包括利用多种动物考古研究的方法对中国黄牛和羊的起源开展研究;对中国的早期家猪开展研究;对考古遗址出土的老鼠开展研究(这方面的研究涉及到农业的起源、发展和疾病的传播等);对贝丘遗址开展研究;邀请年轻的动物考古研究人员进行互访;共同培养动物考古的博士生和博士后;共同申请研究经费;共同发表研究成果等等。我们科技考古中心不仅有从事动物考古的研究人员,还有涉及古DNA研究、食性分析和锶同位素分析、扫描电镜研究的研究人员及其仪器设备,这些都为我们除对动物的形态学研究以外,从其他多个领域开展全方位合作奠定了可靠的人员和设备保障,中心可以有多位研究人员参与这样的合作研究。进一步推进我们的合作研究,必定有利于促进中法双方考古学研究的发展。

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  讲者介绍

    演讲后,在坐的学者与杜德兰教授就相关问题展开了热烈的讨论和交流。

 

刘建国研究员还以山西临汾盆地、河南伊洛河流域、浙江良渚古城等案例介绍了GIS地理信息系统在考古学中的应用。地理信息系统简称GIS,是在计算机支持下,对空间地理相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示输出,并运用地理模型分析方法,提供多种空间地理分析,为地学研究和决策服务的空间信息系统。通过对地理信息的分析,了解古代人地关系,尤其是这一技术对于判断良渚古城水利设施的位置与范围的重要贡献。

  刘建国,男,1966年1月出生于安徽省庐江县。1989年7月毕业于武汉测绘科技大学摄影测量与遥感专业,获工学学士学位。同年到中国社会科学院考古研究所参加工作,从事考古测量、遥感、地理信息系统(即GIS)以及考古计算机图形图像学等方面的应用研究。2007年6月毕业于中国地质大学(北京)研究生院,获地学信息工程专业工学博士学位。现为中国社会科学院考古研究所研究员,中国社会科学院研究生院教授。

 

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讲座最后,刘建国研究员对现场观众的提问都一一进行了解答与探讨,其中着重讨论了摄影测量,多视角三维重建与遥感技术在广东省考古工作中应用的可能性与可操作性,结合广东省考古工作的实际情况,发展这些技术有很大的空间但也需要更多的努力,此次讲座圆满结束。

  1995~2010年,受聘为北京大学考古系(后升级为考古文博学院)考古专业讲授《考古测量》课程,后来逐步增加考古遥感、GIS等内容,课程名称改为《考古信息技术》,2005年该课程被选定为北京大学的主干基础课程,2008出版了该课程教材。2004年起,在中国文化遗产研究院文物保护与修复培训中心举办的多个培训班上主讲《考古空间信息技术》课程。2012年开始,受聘为中央民族大学民族学与社会学学院文物与博物馆专业讲授《考古信息技术》课程。

 

讲者介绍

    (来源:广东省文物考古研究所  作者:李博)

实验室门前

刘建国,男,1966年1月出生于安徽省庐江县。1989年7月毕业于武汉测绘科技大学摄影测量与遥感专业,获工学学士学位。同年到中国社会科学院考古研究所参加工作,从事考古测量、遥感、地理信息系统以及考古计算机图形图像学等方面的应用研究。2007年6月毕业于中国地质大学研究生院,获地学信息工程专业工学博士学位。现为中国社会科学院考古研究所研究员,中国社会科学院研究生院教授。

 

1995~2010年,受聘为北京大学考古系(后升级为考古文博学院)考古专业讲授《考古测量》课程,后来逐步增加考古遥感、GIS等内容,课程名称改为《考古信息技术》,2005年该课程被选定为北京大学的主干基础课程,2008出版了该课程教材。2004年起,在中国文化遗产研究院文物保护与修复培训中心举办的多个培训班上主讲《考古空间信息技术》课程。2012年开始,受聘为中央民族大学民族学与社会学学院文物与博物馆专业讲授《考古信息技术》课程。

    其三,法国国家自然历史博物馆的生物生态和行为研究部是由国际著名的动物学家、比较解剖学和古生物学的奠基人居维叶参与建立的。他们收集的动物骨骼标本数量,在全世界仅次于美国的史密森研究院。其中鸟类标本就有上千种之多,不少标本收集于18和19世纪,数百年的历史使他们拥有悠久的研究传统和丰富的研究资料,而作为国家级研究机构的地位,也使他们始终集中了全国优秀的研究人员,从而保证他们数百年来一直走在世界范围内研究的前列。相比之下,我们的动物考古学研究从杨钟健先生当年在殷墟开始研究,到现在年轻的研究人员那一代,毕竟只有四代人,更不要说我们每代研究人员的人数极为有限,我们需要奋起直追。

    学习他人的先进方法和宝贵资料,是为了做好我们自己的研究。相信在参与院“创新工程”的过程中,我们一定会做得比过去更好。

 

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