新疆博爾塔拉河流域考古調查中的古代文化沖突與分析

新疆博爾塔拉河流域考古調查中的古代文化沖突與分析

一、基礎資料的獲取區域考古調查是研究村莊考古的重要方法。調查的對象或是一個區域內的共時遺存,以獲得同時期遺存的分布規律、與自然環境的關系以及聚落分層等信息;或是一個區域內的歷時遺存,以獲得該地區古代文化的歷時變化,建立區域考古學文化序列。而遺存及其所處的地理環境是考古調查需要收集的最基本資料。前者大致包括遺存的位置、規模、聚落布局模式、年代、文化屬性等,后者大致包括區域地形地貌特征、水文、遺存位置的微地貌狀況、遺存與水系的關系等。以常規方法開展區域考古調查時,調查人員往往使用衛星影像和地圖作為基礎資料。在衛星影像上規劃調查區域,結合手持GPS標注調查采集點,使用和最終得到的圖像均為柵格圖片,不能獲得軟件分析所需的矢量制圖數據。如使用全站儀或RTKGPS測量遺址,由于這些設備的特性,調查人員很難得到大范圍的地理信息資料,一般只能獲得單個遺址的資料,不利于在大區域內進行橫向比較,給進一步分析遺址間以及遺址與自然環境的關系造成了困難。同時,常規方法測繪復雜地形需要耗費大量時間和精力,影響了工作進度。如果沒有對基礎數據進行準確的計算分析,調查結論也會因缺乏基礎數據支持顯得主觀推測成分居多、科學依據不足。隨著科技進步,特別是計算機技術的發展,大量軟硬件為獲取和分析研究調查資料提供了更為科學、準確的手段。全站儀、RTKGPS、無人機等硬件和AgisoftPhotoscan、GlobalMapper等軟件,加上通過網絡獲取的衛星影像、數字高程模型可以讓調查人員高效獲取地形地貌和遺存的位置、規模、遺跡形態等數據。使用地理信息系統軟件(ARCGIS)對以上述手段獲取的基礎數據深入加工,可以完成對區域調查資料的分析和研究。筆者在博爾塔拉河流域區域考古調查中利用這些方法獲得了大量基礎數據,并進行了初步分析,得出了對該區域古代文化的新認識。二、海表主義—博爾塔拉河流域概況博爾塔拉河流域位于新疆博爾塔拉蒙古自治州西部,博爾塔拉河發源于阿拉套山和別珍套山匯合處的洪別林達坂,河長252公里,流域面積15946平方公里。該河東西流向,匯集了南岸的鄂托克賽爾郭勒、大河沿子河,北岸的哈日吐魯克河及眾多小河溝,最后注入艾比湖(圖一)。該流域西、北、南三面環山,地勢西高東低,向東呈喇叭口狀敞開,與準噶爾盆地中的艾比湖相連。西北部是天山山系的最北支阿拉套山,山脊線海拔約3000米,最高峰海拔4569米。北部是準噶爾盆地西部的瑪依勒山,山勢較低,最高峰海拔2609米。南部是天山西段,自西向東依次有別珍套山、察汗烏遜山、汗孜格山、庫蘇木且克山和科古琴山,山勢較高,山脊線海拔3500~4500米,最高峰海拔5500米,是流域內最高點。兩山系之間是博爾塔拉河谷地。這一區域處于亞歐大陸腹地,在遠離海洋和三面高山環列的影響下,平原區為典型大陸性氣候,干燥少雨,多風,四季氣候懸殊,冬、夏季漫長,春、秋季短暫。這片開闊的河谷地帶地處亞歐草原中部,連接著中亞地區與中國內地,是東西方古代文化交流的重要通道。其西側為安德羅諾沃文化的中心區,大部分在哈薩克斯坦境內的七河流域;東北則是俄羅斯境內的米努辛斯克盆地,那里孕育了阿凡那謝沃、奧庫涅夫、卡拉蘇克等古代文化,這些文化與中國的多支考古學文化有著千絲萬縷的聯系。2010年,中國社會科學院考古研究所開始對博爾塔拉河上游的阿敦喬魯遺址和墓地進行發掘調查發現的大量遺址相互聯系而又分群分布在由冰磧堤等自然地形分割成的小區域內,關系緊密的遺址群可劃分為四個古代文化小區:烏蘇特別珍、阿敦喬魯、沙比布留克、呼斯塔(圖三)。四個區面積不等,遺址分布形態不同,遺址數量也有區別。呼斯塔小區位于博爾塔拉河流域中游、溫泉縣城東北,該區面積最大,超過27平方公里。該區有查干薩伊、大呼斯塔、小呼斯塔、呼爾托勒哈、小呼斯塔附屬的黑山頭、呼斯塔山前、呼斯塔山頂等7處遺址。沙比布留克小區東部以一道南北向的冰磧堤與呼斯塔小區相隔,面積約為7平方公里。該區有沙比布留克吐日根、沙比布留克、加木楚、呼吉爾圖南、呼吉爾圖北等6處遺址。阿敦喬魯小區位于博爾塔拉河流域上游、溫泉縣城西北部,面積約13平方公里。這里散布多處居址,偏南處為墓地。烏蘇特別珍小區在阿敦喬魯小區以南,中間以博爾塔拉河為分界,面積3平方公里多。該區有烏蘇特別珍西山坡、烏蘇特別珍和烏蘇特別珍南山坡3處遺址。除了這四個小區,一些規模較小的遺址零散分布在流域內,包括布熱村、哈拉歐、那仁烏蘇、呼拉別珍、阿奧特等。這些遺址的面積、遺址內居址的規模和數量均較小。三、研究中的技術方法(一)建立超低空拍攝的測量控制系統為了使無人機拍攝的各遺址照片與免費獲取的整個區域的衛星影像、數字高程模型等數據能夠進行整合,首先確定使用1954年北京坐標系在調查區域內建立統一的坐標測量控制系統。我們購買了一組(至少為3個)已知控制點的1954年北京坐標系三維坐標數據,建立了整個區域的測量控制系統。然后使用RTKGPS遠程移站,以已知控制點為基礎,每個遺址至少測量3~4個臨時控制點的三維坐標數據,作為超低空拍攝的測量控制框架。發掘或試掘中的探方也基于大地坐標系統的測站數據,使用全站儀或RTKGPS放樣測量,以便發掘或試掘資料可以納入軟件平臺參與分析。(二)拍攝區域的設定自行組裝的六旋翼垂直起降遙控飛機攜帶無反數字相機進行拍攝。這種無人機拍攝系統的優點是重量輕,便于攜帶,抗風性和穩定性好。拍攝使用的是成像質量較好的手動對焦廣角鏡頭,焦距選定在21~24毫米。拍攝之前需要在拍攝區域內設定四個控制點,分別擺放30厘米×30厘米的紅黃標志牌,使用全站儀或RTKGPS測定這四個控制點的三維坐標。在無人機升空前,根據飛行現場的光線情況,設定好照相機的感光度、白平衡和鏡頭的對焦距離,以保證拍攝的影像對焦清晰、亮度合適、色彩自然。無人機升空后,操控飛機在拍攝區域內按照“幾”字形飛行線路拍攝,同時保證相鄰影像之間有80%左右的重疊度。遺址范圍較大時,在電池放電結束前操控無人機降落,更換電池后繼續飛行拍攝(三)處理數據1.相鄰影像重疊度無人機拍攝的大量數字影像無需全部導入分析處理軟件。由于此次調查的遺址地表植被稀少,也沒有建筑物,所以相鄰影像重疊度為60%即可生成完整的三維模型,可挑選奇數或偶數序號的影像參與處理,減少計算機的處理時間,提高工作效率。如果拍攝中受到了低空云朵的影響,部分影像的亮度、反差不理想,需要先在AdobePhotoshop軟件中調整,達到最佳效果。2.模型的標定和模型的安裝將預處理后的影像導入AgisoftPhotoscan軟件,按照操作步驟得出遺址區域的三維模型,在三維模型上準確標注四個控制點的位置,按順序輸入控制點的三維坐標數據,對模型實施絕對定向,將三維模型安置到統一的大地坐標系中。3.數字表面模型根據絕對定向后的遺址三維模型,可以生成遺址的正射影像圖和數字表面模型。正射影像圖的地面分辨率一般設定為2厘米,數字表面模型的地面分辨率可以設定為5厘米。由于此次調查的遺址地表植被稀少,生成的數字表面模型與數字高程模型完全一致。4.地表遺跡圖的繪制將數字高程模型輸入GlobalMapper軟件,可以生成等高距為0.5米或1米的等高線,制作遺址微地貌圖(圖四)。將正射影像圖導入矢量制圖軟件可以繪制地表遺跡圖(圖五)。在GlobalMapper軟件中疊加數字高程模型和正射影像,可以得到影像中任意遺跡、遺物的三維坐標數據。四、遺址與環境關系研究。現狀及環境法上的空間分析,主要分為7個調查和試掘獲得的資料、超低空拍攝獲取的遺址地形地貌和遺跡分布等資料,最終需要通過地理信息系統軟件進行空間分析,來進一步探討遺址之間和遺址與環境的關系。首先對免費獲取的SRTM數字高程模型(DEM)和ETM衛星影像進行坐標系轉換,使其與超低空拍攝獲取的影像、地形圖等數據具有同樣的坐標系,然后在地理信息系統軟件ARCGIS中對各種數據進行集成和一系列的空間分析(圖六)。(一)傳統社會學的方法。在現代社會對試掘獲得的陶器進行類型學分析和對獸骨標本進行年代學測定,都是傳統的考古學方法,不同的是,我們將這些標本根據坐標數據導入地理信息系統軟件,直觀地判斷一定區域內不同遺址的年代關系和考古學文化屬性。(二)遺跡空間分布的模式我們綜合使用矢量制圖軟件和地理信息系統軟件等,通過繪制遺跡平面圖、標記遺跡位置等手段,比較同一遺址內和不同遺址間遺跡的平面形狀與結構,以及遺址中遺跡的平面分布特征和空間關系。我們發現博爾塔拉河流域青銅時代早期遺址有分散型和密集型兩種布局模式。分散型遺址中遺跡散落在較大的空間范圍內,相互之間的關系松散;密集型遺址的遺跡間則有密切的關系,平面布局往往有內在規律。(三)地位較高的遺址、軍事東南角與國家關系遺址的視域分析在聚落考古研究中意義重大。古人選擇居址的一般原則是背風、向陽、距離水源較近。考慮到聚落群中聚落間的關系,聚落間的可視范圍以及相互通視情況則尤為重要。為了加強控制,地位較高的遺址或者軍事要塞會占據較高的有利地勢,以便監控依附在其周圍的較小遺址,也利于第一時間發現遠距離敵情。通過計算分析每個遺址的視域范圍,我們發現小呼斯塔遺址附屬的黑山頭遺址視域范圍最大,幾乎涵蓋了博爾塔拉河中游的南北兩岸。它和對面的小呼斯塔遺址附屬的呼斯塔山頂遺址南北遙相呼應,控制著廣闊的草原。圖七的紅色區域為黑山頭遺址視域,紫色區域為呼斯塔山頂遺址的視域,二者疊加,明顯比白色區域的阿敦喬魯遺址視域和粉色區域的烏蘇特別珍西山坡遺址視域廣闊得多(圖七)。(四)地表河流的建立緩沖區是地理空間目標的影響范圍或服務范圍,具體指在點、線、面實體的周圍建立的一定寬度的多邊形。河流緩沖區是指以河流這種線性地理目標為中心,在其兩岸建立的一定寬度的條形區域。在地理信息系統軟件ARCGIS通過數字高程模型計算得到的地表河流是目前存在的河流,無從得知是否符合調查對象所處時代的地表情況,考慮到河流擺動、改道等因素,適當地建立一定寬度的緩沖區,可以盡量避免上述因素的影響。另外,建立緩沖區也可以直觀地看到調查對象與河流的距離關系。(五)遺址流域范圍分析古代聚落的選址與自然環境,尤其是水資源有密切關系,可能需要同時考慮朝向、溫度、降水量、水資源多寡等多方面因素。地表水的豐富程度是一個區域能否支撐古代人類長期活動的重要指標,擁有較多人口或地位等級較高的大型遺址占有的水資源往往更多。因此,計算分析遺址所在區域地表河流、小溪、泉水及它們構成的流域面積,可以從一個方面驗證對遺址規模或等級的推測。博爾塔拉河流域調查范圍內的四個青銅時代文化小區中,呼斯塔小區擁有較多河流、季節性沖溝和泉眼,地表水資源十分豐富,因此這一區域有較多遺址,其中的呼斯塔遺址面積最大(圖一〇)。(六)測量面積功能以往要界定文化小區、遺址甚至是單個遺跡的準確范圍并測量其面積十分困難。現在,借助基礎數據和相關軟件,可以高效且準確地完成這項工作。目前,很多基于互聯網數據的軟件均有測量面積的功能。在軟件中打開地圖,找到調查遺址的所在地區,根據地表踏查的結果,便可以準確勾勒出文化小區和遺址的范圍并測算出面積。我們用這種方法獲得了前述四個文化小區的面積,呼斯塔小區面積最大,達到27.56平方公里,其中的呼斯塔遺址面積12平方公里,為整個流域之最。進一步放大分辨率,發現呼斯塔遺址中最大的石構建筑組合面積達4900余平方米,這是目前西天山北麓地區面積最大的建筑組合,很有可能是一處區域中心(圖一一;圖一二)。五、博爾塔拉河流域的人類命運第一,通過對試掘得到的陶器進行類型學分析和對獸骨進行年代學測定,博爾塔拉河流域各遺址的石構建筑年代基本一致,大致為距今3900~3700年,從試掘、發掘得到的遺物特征來看,這些遺址應該屬于安德羅諾沃文化共同體。第三,絕大部分聚落分布在河流兩側1000米的范圍內,符合近水源而居的選址原則。大型遺址往往占有更多的地表水資源,分布區也涵蓋了更大的流域面積。第四,從視域分析結果來看,呼斯塔遺址可視域面積廣大,遠超其他遺址。綜上所述,距今3900~3700年前后占據博爾塔拉河流域的考古學文化應是安德羅諾沃文化共同體的一支。綜合地表水占有量、年平均溫度、遺址面積、單體石構建筑面積、聚落布局模式等因素,呼斯塔遺址應該是這支考古學文化的中心遺址。在博爾塔拉河流域,我們給定的緩沖區范圍是1000米。除阿敦喬魯、加木楚、查干薩伊三處遺址,其余遺址均坐落在緩沖區范圍之內(圖八)。可以看出,博爾塔拉河流域青銅時代的人類選擇居址特別注意尋找靠近水源的地方(圖九),一般不會超出距河流1000米的范圍。第二,遺址的聚落模式特點鮮明。建筑均為石構結構,平面呈圓形、長方形或形狀不規則。一般壘砌礫石為墻,只有阿敦喬魯遺址一號居址F1墻體是巨大的石板圍立而成。聚落內部