考古学家利用探地雷达“透视”古罗马地下城,发现惊人细节

科学
考古学家利用探地雷达“透视”古罗马地下城,发现惊人细节
麻省理工科技评论 2020-06-16

2020-06-16

如何在不造成任何破坏的条件下,详细研究古代历史,为学习和理解古罗马城镇文化,开启考古未来之路指出了一个新方向。
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如何在不造成任何破坏的条件下,详细研究古代历史,为学习和理解古罗马城镇文化,开启考古未来之路指出了一个新方向。

古代罗马城镇法莱里·诺维(Falerii Novi)位于罗马以北约 31 英里处,随着上千年时间的流逝,曾经的繁华最终被埋葬,如今只剩断壁残垣。

按照以前的考古方式,需要对这座“地下城”进行大面积挖掘工作才能还原出一个粗略的原貌,而在最新的一项考古活动中,来自剑桥大学的考古学家们使用先进的探地雷达(GPR),首次绘制出了埋在地下的整个城镇 3D 图,并发现了“惊人的细节”。

他们甚至能够通过对不同深度的场地进行成像,来了解该城镇从公元前 241 年建造到中世纪被废弃期间是如何演变的。

研究人员认为,这可能会揭示该地区古罗马城市街道、建筑物以及古人生活习性的更多细节,有望改变我们对此类遗址工作方式的探索。研究论文日前发表在 Antiquity 杂志上,这是一本世界考古学界的同行评审期刊。

考古学家利用探地雷达“透视”古罗马地下城,发现惊人细节

图|法莱里·诺维的地理位置(来源:Cambridge)

这个埋藏在地下的城镇,不禁让人们联想到另一座古罗马城市“庞贝”。

庞贝城曾经繁华兴旺,在公元 79 年被维苏威火山爆发时厚达 6 米的火山灰所掩埋,一夜之间,它的名字和位置被灾难抹除,直到 1594 年才被人偶然发现遗迹,大规模考古工作从 1748 年起发掘持续至今,为世人了解古罗马社会生活和文化艺术提供了宝贵资料,被誉为是世界十大古墓稀世珍宝之一。

探地雷达数据显示,法莱里·诺维同样拥有着成熟的水管网络、交易市场、庙宇、游泳池、剧院和公共纪念碑等。

尽管这座城镇的面积不到庞贝城一半,但其庙宇、市场建筑和泳池区却比研究人员预期的更复杂,发现的公共纪念物构造也与此前见过的有所不同,或能揭示更多古罗马城市的独特性。

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图|探地雷达扫描到的地下结构数据(来源:Cambridge)

“虽然掌握了更多的数据资料,但却不太可能以大规模投入的方式进行挖掘。”该项研究的主要作者之一,剑桥大学古典考古学教授马丁·米莱特(Martin Millet)分析称。

完整挖掘庞贝城花了近 200 年的时间,是因为庞贝相对来讲被火山灰封存得比较完整,历史研究价值和文物多样性都不是法莱里·诺维可比的。

法莱里·诺维在历史古籍中有较清晰的记载,仅仅代表了整个罗马帝国大约 2000 个城市中的一个。它最早出现在公元前 241 年,面积超过 30 公顷,一直存活到公元 700 年的中世纪早期才因各种战乱外迁因素逐渐荒废。

得益于科学探测技术的发展,现在不动一锹一铲,我们也能透视看到这座小城的面貌了。

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图|法莱里·诺维保留的断壁残垣(来源:lifeinitaly)

技术层面,米莱特和他的同事们使用了一辆全地形车来牵引着探地雷达设备,在整个 75 英亩的场地上,以大约每 12.5 厘米(4.9 英寸)的间隔进行一次扫描。

之所以选择这个地方进行技术测试,是因为该城镇没有被森林或被新建筑物覆盖,十分空旷,此外,该站点受意大利法律保护,也没有被土地开发所破坏。

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图|一辆全地形车拖着探地雷达设备(来源:Cambridge)

在过去的 20 年中,使用遥感技术增进对古城镇的理解已比较常见。如今的探地雷达是其中一种可靠的方法,可提供掩埋结构的高分辨率 3D 图像。

根据不同电磁波的反射,测量反射波的幅度和传播时间,从而得到垂直的雷达图或轮廓图,同时使用几个平行的雷达图,则可以创建不同深度的水平切片(“时间片”或“深度片”)。

现在,基于这个由全地形车拖曳的多通道探地雷达阵列,再配合全球导航卫星系统接收器或跟踪全站仪进行实时定位,便能够迅速展开大面积侦测任务,同时能保持较高的样品密度。因此,这次对古罗马城镇的地图绘制达到了前所未有的细节水平。

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图|探地雷达勘测到的城镇全貌图(来源:Cambridge)

探地雷达的探测性能取决于土壤的电导率,而土壤的电导率受溶解盐、粘土含量和土壤湿度的影响。

在法莱里·诺维,夏季的总体干燥状况非常适合进行探地雷达调查,但偶尔的降雨会增加土壤电导率并限制雷达渗透深度。雨后,需要多达 7 天的时间等待地面干燥,才能产生最佳质量的数据。

通过对法莱里·诺维的雷达数据进行分析,科学家发现一些令人惊奇公共建筑,例如庙宇、修道院、集市建筑和洗浴中心等。尽管这些建筑类型属于罗马城市的预期范围,但其中一些建筑物的结构显得更为精致。

根据研究人员的说法,城镇的供水系统也非常现代,与我们今天所用的系统没有什么不同:供水系统是建造在建筑物之下的,而不是沿着街道和小巷而建。

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图|带注释的城市景观分析(来源:Cambridge)

此次扫描的结果,考古人员共收集了 7170 万个读数,每个读数包含 400 个时间样本,相当于 286.8 亿个数据点,大约每公顷 4.5GB 原始数据。

这样的数据集需要大量的时间进行分析,每公顷需要 20 多个小时才能进行考古解释。这一挑战也促使团队研究计算机辅助解释的方法,另外就是如何与地球物理勘探技术的结果相组合,这些技术能揭示不同的特征,科学家要探索将这些数据结合起来进行解释,而不是简单地叠加。

怎样更好地利用如此大量的探地雷达复杂数据,仍待进一步研究。米莱特说,他们期望在明年内完成对数据的处理,从而获得有关法莱里·诺维古城的更多发现。

考古学家利用探地雷达“透视”古罗马地下城,发现惊人细节

图|在多个深度采集的雷达数据有望复原城镇模型(来源:Cambridge)

研究人员在报告结论中表示:“虽然我们还没有了解这些不同城市系统是如何运作的,但这项调查为人们提供了新的见解,揭示了新的规划概念,打破了很多对罗马城镇‘标准化’的认知。”

接下来通过与庞贝城等更为熟悉的考古发现对比,这项工作或将揭示更为普遍的罗马城镇是怎样建设的。同时,基于大量的数据和计算机辅助的目标检测技术,可能会有新的洞察和发现。

更重要的是,该项研究代表了一个重要的概念证明,展示了如何在不造成任何破坏的条件下,详细研究古代历史,为学习和理解古罗马城镇文化,开启考古未来之路指出了一个新方向。

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