新疆博尔塔拉河流域考古调查中的古代文化冲突与分析

新疆博尔塔拉河流域考古调查中的古代文化冲突与分析

一、基础资料的获取区域考古调查是研究村庄考古的重要方法。调查的对象或是一个区域内的共时遗存,以获得同时期遗存的分布规律、与自然环境的关系以及聚落分层等信息;或是一个区域内的历时遗存,以获得该地区古代文化的历时变化,建立区域考古学文化序列。而遗存及其所处的地理环境是考古调查需要收集的最基本资料。前者大致包括遗存的位置、规模、聚落布局模式、年代、文化属性等,后者大致包括区域地形地貌特征、水文、遗存位置的微地貌状况、遗存与水系的关系等。以常规方法开展区域考古调查时,调查人员往往使用卫星影像和地图作为基础资料。在卫星影像上规划调查区域,结合手持GPS标注调查采集点,使用和最终得到的图像均为栅格图片,不能获得软件分析所需的矢量制图数据。如使用全站仪或RTKGPS测量遗址,由于这些设备的特性,调查人员很难得到大范围的地理信息资料,一般只能获得单个遗址的资料,不利于在大区域内进行横向比较,给进一步分析遗址间以及遗址与自然环境的关系造成了困难。同时,常规方法测绘复杂地形需要耗费大量时间和精力,影响了工作进度。如果没有对基础数据进行准确的计算分析,调查结论也会因缺乏基础数据支持显得主观推测成分居多、科学依据不足。随着科技进步,特别是计算机技术的发展,大量软硬件为获取和分析研究调查资料提供了更为科学、准确的手段。全站仪、RTKGPS、无人机等硬件和AgisoftPhotoscan、GlobalMapper等软件,加上通过网络获取的卫星影像、数字高程模型可以让调查人员高效获取地形地貌和遗存的位置、规模、遗迹形态等数据。使用地理信息系统软件(ARCGIS)对以上述手段获取的基础数据深入加工,可以完成对区域调查资料的分析和研究。笔者在博尔塔拉河流域区域考古调查中利用这些方法获得了大量基础数据,并进行了初步分析,得出了对该区域古代文化的新认识。二、海表主义—博尔塔拉河流域概况博尔塔拉河流域位于新疆博尔塔拉蒙古自治州西部,博尔塔拉河发源于阿拉套山和别珍套山汇合处的洪别林达坂,河长252公里,流域面积15946平方公里。该河东西流向,汇集了南岸的鄂托克赛尔郭勒、大河沿子河,北岸的哈日吐鲁克河及众多小河沟,最后注入艾比湖(图一)。该流域西、北、南三面环山,地势西高东低,向东呈喇叭口状敞开,与准噶尔盆地中的艾比湖相连。西北部是天山山系的最北支阿拉套山,山脊线海拔约3000米,最高峰海拔4569米。北部是准噶尔盆地西部的玛依勒山,山势较低,最高峰海拔2609米。南部是天山西段,自西向东依次有别珍套山、察汗乌逊山、汗孜格山、库苏木且克山和科古琴山,山势较高,山脊线海拔3500~4500米,最高峰海拔5500米,是流域内最高点。两山系之间是博尔塔拉河谷地。这一区域处于亚欧大陆腹地,在远离海洋和三面高山环列的影响下,平原区为典型大陆性气候,干燥少雨,多风,四季气候悬殊,冬、夏季漫长,春、秋季短暂。这片开阔的河谷地带地处亚欧草原中部,连接着中亚地区与中国内地,是东西方古代文化交流的重要通道。其西侧为安德罗诺沃文化的中心区,大部分在哈萨克斯坦境内的七河流域;东北则是俄罗斯境内的米努辛斯克盆地,那里孕育了阿凡那谢沃、奥库涅夫、卡拉苏克等古代文化,这些文化与中国的多支考古学文化有着千丝万缕的联系。2010年,中国社会科学院考古研究所开始对博尔塔拉河上游的阿敦乔鲁遗址和墓地进行发掘调查发现的大量遗址相互联系而又分群分布在由冰碛堤等自然地形分割成的小区域内,关系紧密的遗址群可划分为四个古代文化小区:乌苏特别珍、阿敦乔鲁、沙比布留克、呼斯塔(图三)。四个区面积不等,遗址分布形态不同,遗址数量也有区别。呼斯塔小区位于博尔塔拉河流域中游、温泉县城东北,该区面积最大,超过27平方公里。该区有查干萨伊、大呼斯塔、小呼斯塔、呼尔托勒哈、小呼斯塔附属的黑山头、呼斯塔山前、呼斯塔山顶等7处遗址。沙比布留克小区东部以一道南北向的冰碛堤与呼斯塔小区相隔,面积约为7平方公里。该区有沙比布留克吐日根、沙比布留克、加木楚、呼吉尔图南、呼吉尔图北等6处遗址。阿敦乔鲁小区位于博尔塔拉河流域上游、温泉县城西北部,面积约13平方公里。这里散布多处居址,偏南处为墓地。乌苏特别珍小区在阿敦乔鲁小区以南,中间以博尔塔拉河为分界,面积3平方公里多。该区有乌苏特别珍西山坡、乌苏特别珍和乌苏特别珍南山坡3处遗址。除了这四个小区,一些规模较小的遗址零散分布在流域内,包括布热村、哈拉欧、那仁乌苏、呼拉别珍、阿奥特等。这些遗址的面积、遗址内居址的规模和数量均较小。三、研究中的技术方法(一)建立超低空拍摄的测量控制系统为了使无人机拍摄的各遗址照片与免费获取的整个区域的卫星影像、数字高程模型等数据能够进行整合,首先确定使用1954年北京坐标系在调查区域内建立统一的坐标测量控制系统。我们购买了一组(至少为3个)已知控制点的1954年北京坐标系三维坐标数据,建立了整个区域的测量控制系统。然后使用RTKGPS远程移站,以已知控制点为基础,每个遗址至少测量3~4个临时控制点的三维坐标数据,作为超低空拍摄的测量控制框架。发掘或试掘中的探方也基于大地坐标系统的测站数据,使用全站仪或RTKGPS放样测量,以便发掘或试掘资料可以纳入软件平台参与分析。(二)拍摄区域的设定自行组装的六旋翼垂直起降遥控飞机携带无反数字相机进行拍摄。这种无人机拍摄系统的优点是重量轻,便于携带,抗风性和稳定性好。拍摄使用的是成像质量较好的手动对焦广角镜头,焦距选定在21~24毫米。拍摄之前需要在拍摄区域内设定四个控制点,分别摆放30厘米×30厘米的红黄标志牌,使用全站仪或RTKGPS测定这四个控制点的三维坐标。在无人机升空前,根据飞行现场的光线情况,设定好照相机的感光度、白平衡和镜头的对焦距离,以保证拍摄的影像对焦清晰、亮度合适、色彩自然。无人机升空后,操控飞机在拍摄区域内按照“几”字形飞行线路拍摄,同时保证相邻影像之间有80%左右的重叠度。遗址范围较大时,在电池放电结束前操控无人机降落,更换电池后继续飞行拍摄(三)处理数据1.相邻影像重叠度无人机拍摄的大量数字影像无需全部导入分析处理软件。由于此次调查的遗址地表植被稀少,也没有建筑物,所以相邻影像重叠度为60%即可生成完整的三维模型,可挑选奇数或偶数序号的影像参与处理,减少计算机的处理时间,提高工作效率。如果拍摄中受到了低空云朵的影响,部分影像的亮度、反差不理想,需要先在AdobePhotoshop软件中调整,达到最佳效果。2.模型的标定和模型的安装将预处理后的影像导入AgisoftPhotoscan软件,按照操作步骤得出遗址区域的三维模型,在三维模型上准确标注四个控制点的位置,按顺序输入控制点的三维坐标数据,对模型实施绝对定向,将三维模型安置到统一的大地坐标系中。3.数字表面模型根据绝对定向后的遗址三维模型,可以生成遗址的正射影像图和数字表面模型。正射影像图的地面分辨率一般设定为2厘米,数字表面模型的地面分辨率可以设定为5厘米。由于此次调查的遗址地表植被稀少,生成的数字表面模型与数字高程模型完全一致。4.地表遗迹图的绘制将数字高程模型输入GlobalMapper软件,可以生成等高距为0.5米或1米的等高线,制作遗址微地貌图(图四)。将正射影像图导入矢量制图软件可以绘制地表遗迹图(图五)。在GlobalMapper软件中叠加数字高程模型和正射影像,可以得到影像中任意遗迹、遗物的三维坐标数据。四、遗址与环境关系研究。现状及环境法上的空间分析,主要分为7个调查和试掘获得的资料、超低空拍摄获取的遗址地形地貌和遗迹分布等资料,最终需要通过地理信息系统软件进行空间分析,来进一步探讨遗址之间和遗址与环境的关系。首先对免费获取的SRTM数字高程模型(DEM)和ETM卫星影像进行坐标系转换,使其与超低空拍摄获取的影像、地形图等数据具有同样的坐标系,然后在地理信息系统软件ARCGIS中对各种数据进行集成和一系列的空间分析(图六)。(一)传统社会学的方法。在现代社会对试掘获得的陶器进行类型学分析和对兽骨标本进行年代学测定,都是传统的考古学方法,不同的是,我们将这些标本根据坐标数据导入地理信息系统软件,直观地判断一定区域内不同遗址的年代关系和考古学文化属性。(二)遗迹空间分布的模式我们综合使用矢量制图软件和地理信息系统软件等,通过绘制遗迹平面图、标记遗迹位置等手段,比较同一遗址内和不同遗址间遗迹的平面形状与结构,以及遗址中遗迹的平面分布特征和空间关系。我们发现博尔塔拉河流域青铜时代早期遗址有分散型和密集型两种布局模式。分散型遗址中遗迹散落在较大的空间范围内,相互之间的关系松散;密集型遗址的遗迹间则有密切的关系,平面布局往往有内在规律。(三)地位较高的遗址、军事东南角与国家关系遗址的视域分析在聚落考古研究中意义重大。古人选择居址的一般原则是背风、向阳、距离水源较近。考虑到聚落群中聚落间的关系,聚落间的可视范围以及相互通视情况则尤为重要。为了加强控制,地位较高的遗址或者军事要塞会占据较高的有利地势,以便监控依附在其周围的较小遗址,也利于第一时间发现远距离敌情。通过计算分析每个遗址的视域范围,我们发现小呼斯塔遗址附属的黑山头遗址视域范围最大,几乎涵盖了博尔塔拉河中游的南北两岸。它和对面的小呼斯塔遗址附属的呼斯塔山顶遗址南北遥相呼应,控制着广阔的草原。图七的红色区域为黑山头遗址视域,紫色区域为呼斯塔山顶遗址的视域,二者叠加,明显比白色区域的阿敦乔鲁遗址视域和粉色区域的乌苏特别珍西山坡遗址视域广阔得多(图七)。(四)地表河流的建立缓冲区是地理空间目标的影响范围或服务范围,具体指在点、线、面实体的周围建立的一定宽度的多边形。河流缓冲区是指以河流这种线性地理目标为中心,在其两岸建立的一定宽度的条形区域。在地理信息系统软件ARCGIS通过数字高程模型计算得到的地表河流是目前存在的河流,无从得知是否符合调查对象所处时代的地表情况,考虑到河流摆动、改道等因素,适当地建立一定宽度的缓冲区,可以尽量避免上述因素的影响。另外,建立缓冲区也可以直观地看到调查对象与河流的距离关系。(五)遗址流域范围分析古代聚落的选址与自然环境,尤其是水资源有密切关系,可能需要同时考虑朝向、温度、降水量、水资源多寡等多方面因素。地表水的丰富程度是一个区域能否支撑古代人类长期活动的重要指标,拥有较多人口或地位等级较高的大型遗址占有的水资源往往更多。因此,计算分析遗址所在区域地表河流、小溪、泉水及它们构成的流域面积,可以从一个方面验证对遗址规模或等级的推测。博尔塔拉河流域调查范围内的四个青铜时代文化小区中,呼斯塔小区拥有较多河流、季节性冲沟和泉眼,地表水资源十分丰富,因此这一区域有较多遗址,其中的呼斯塔遗址面积最大(图一〇)。(六)测量面积功能以往要界定文化小区、遗址甚至是单个遗迹的准确范围并测量其面积十分困难。现在,借助基础数据和相关软件,可以高效且准确地完成这项工作。目前,很多基于互联网数据的软件均有测量面积的功能。在软件中打开地图,找到调查遗址的所在地区,根据地表踏查的结果,便可以准确勾勒出文化小区和遗址的范围并测算出面积。我们用这种方法获得了前述四个文化小区的面积,呼斯塔小区面积最大,达到27.56平方公里,其中的呼斯塔遗址面积12平方公里,为整个流域之最。进一步放大分辨率,发现呼斯塔遗址中最大的石构建筑组合面积达4900余平方米,这是目前西天山北麓地区面积最大的建筑组合,很有可能是一处区域中心(图一一;图一二)。五、博尔塔拉河流域的人类命运第一,通过对试掘得到的陶器进行类型学分析和对兽骨进行年代学测定,博尔塔拉河流域各遗址的石构建筑年代基本一致,大致为距今3900~3700年,从试掘、发掘得到的遗物特征来看,这些遗址应该属于安德罗诺沃文化共同体。第三,绝大部分聚落分布在河流两侧1000米的范围内,符合近水源而居的选址原则。大型遗址往往占有更多的地表水资源,分布区也涵盖了更大的流域面积。第四,从视域分析结果来看,呼斯塔遗址可视域面积广大,远超其他遗址。综上所述,距今3900~3700年前后占据博尔塔拉河流域的考古学文化应是安德罗诺沃文化共同体的一支。综合地表水占有量、年平均温度、遗址面积、单体石构建筑面积、聚落布局模式等因素,呼斯塔遗址应该是这支考古学文化的中心遗址。在博尔塔拉河流域,我们给定的缓冲区范围是1000米。除阿敦乔鲁、加木楚、查干萨伊三处遗址,其余遗址均坐落在缓冲区范围之内(图八)。可以看出,博尔塔拉河流域青铜时代的人类选择居址特别注意寻找靠近水源的地方(图九),一般不会超出距河流1000米的范围。第二,遗址的聚落模式特点鲜明。建筑均为石构结构,平面呈圆形、长方形或形状不规则。一般垒砌砾石为墙,只有阿敦乔鲁遗址一号居址F1墙体是巨大的石板围立而成。聚落内部