隨著考古研究工作的擴充套件和研究區域的擴大，考古學家們需要從更加巨集觀的角度去研究歷史文化，認識古代文明，追溯歷史程序，與傳統的考古方法相比，遙感具有實時獲取大範圍的資料，成本低、對監測物件無破壞等特點，為考古學家們提供了一種全新的技術手段。

遙感考古是什麼？它是利用地面植被的生長和分佈規律，土壤型別、微地貌特徵等物理屬性及由此產生的電磁波波譜特徵差異，運用攝影機、攝像機、掃描器、雷達等裝置，從太空梭、衛星等不同的遙感平臺上獲取有關古遺址的電磁波資料或影象等資訊，對這些資訊進行光學或計算機影象處理，使攝像的反差適合，特徵明顯，色彩豐富，再對影像的色調、圖案、紋理及其時間變化與空間分佈規律進行識別和解釋，從而提供了古代遺存的位置、形狀、分佈構成型別等情況，為考古發現提供科學的資料和資料。

考古與高光譜遙感

高光譜遙感具有圖譜合一的特徵和從可見光到熱紅外的一系列波段，多個波譜波段和高的波譜解析度可以檢測到文物遺存在地面比較微弱的資訊，故此，高光譜遙感具有識別微弱資訊和定量探測的優勢。例如：譚克龍等以秦始皇陵區為研究區，利用高光譜影像的多波段識別地物微弱資訊的特性，系統地闡述了高光譜遙感在考古中的創新應用研究，以及所取得的考古成果。這些成果表明高光譜遙感技術在考古中的應用有廣闊的前景。

下面彙總了高光譜遙感技術在考古方面的應用情況。

(一) 國外考古應用

• Themis vision systems公司執行長mark Allen lanoue 受委託分析BEVIN家族擁有的一幅畫作，利用高光譜分析技術檢測出畫作上隱藏的專屬於Diego Velazques的獨特簽名“Z”，與其在Bibioteca Nacional現存的繪畫作品對比，從而鑑定出此畫的原作者，此畫的價值得以重新確定。
• 美國國會圖書館-保護研究與檢測處：通過使用高光譜影像分析技術檢測美國獨立宣言的手稿發現了隱藏的字跡，揭示出托馬斯 傑斐遜在起草時曾經寫上“我們的人民”（our fellow subjects），而後塗改成“我們的公民”（our fellow citizen），這對於研究美國曆史具有非常重的研究價值。
• 法國博物館修復和研究中心在法國盧浮宮博物館的辦公室配備了高光譜影像系統，專用於檢測大型繪畫和其他藝術品，該系統被證實可產生驚人的影象並揭示舊畫作的未知特徵。

圖1第一次檢測就揭示了畫作上婦女的衣服上隱藏的特徵。

• 美國worcester藝術博物館：數碼成像採集的最新技術包括了高光譜影像技術在Worcester藝術博物館的應用。

圖2對lovis Corinth家族贈送的扎辮子的Wilhemine畫作的高光譜成像，證明可以有效地獲取大幅繪畫作品的表面特徵；

圖3對博物館一幅高達2米的大型石刻雕像進行成像，有效記錄了石刻的特徵；對Michele Stapley的繪畫作品檢測；

圖4在西班牙瓦倫西亞Santos Juanes教堂拱頂的壁畫修復前後的高光譜影像對比，可幫助文物修復者進行有效的文物修復。

• 諾丁漢特倫大學、英國國家美術館、英國曆史皇家宮殿聯合對倫敦塔Byward塔的一幅14世紀額米迦勒壁畫進行高光譜檢測，此壁畫是英國儲存最好的中世紀壁畫之一，也是倫敦塔唯一的中世紀室內壁畫，從繪畫風格看可追溯到1390年，但是不知道是誰繪畫的，和為什麼會畫在這裡。通過高光譜分析技術對顏料盒油漆的塗層、結構進行了無損分析，幫助科學家對壁畫進行研究。

圖5倫敦塔壁畫的St michaeli 影象，使用高光譜分析技術對壁畫的顏料盒油漆塗層和結構進行無損分析。

(二)   國內考古應用

• 受損歷史文獻鑑定檢測

對相互粘連的一本古籍，通過高光譜成像系統分析出古籍上粘連部分的字跡；

圖6粘連古籍上字跡的高光譜識別鑑定

• 中國西安秦始皇兵馬俑檢測

圖7通過高光譜成像系統對山西兵馬俑的頭部掃描，分析得出陶土中含有古代使用的顏料成分。

• 故宮城牆字跡檢測

圖8藍色框部分為故宮城牆的損毀部分檢測，通過高光譜成像系統還原城牆從表面清洗的字型筆跡，從而幫助文物工作者按照原樣進行修復重建。

• 紡織品絹畫檢測

上海博物館實驗室對一幅紡織品絹畫進行初步分析，發現該幅絹畫紡織品材料呈現不同的高光譜影象色澤，其對應波譜分析資料表明該絹畫採用了2種不同的染織方法制作的絲線所織成。

此外，高光譜影像資料還大量用於分析油畫、中國書畫、或壁畫中有機和礦物顏料、水墨、印章的成分結構；用於對文獻墨跡特點和文獻的可讀性研究，褪色字跡的可識別性以及褪色印痕研究等。

(三)     考古遙感實現

從上述的考古遙感的應用分析中可以看到，考古中使用的高光譜影像大都是通過相機直接拍攝獲取，不是遙感中常用的衛星（航空）影像，但是完全可以使用高光譜遙感中的波譜分析方法對古畫的高光譜影像進行分析。如下面是利用ENVI中的高光譜分析功能來識別古畫中的顏料。

首先在ENVI中採集各種顏料的波譜曲線，之後以這些波譜曲線作為樣本，利用ENVI中波譜分析工具和高光譜儀器採集的古畫高光譜影像上進行分析，獲得影像上與顏料波譜曲線一致的區域，這部分割槽域所使用的顏料就是樣本波譜曲線對應的顏料，從而達到識別古畫的成分的目的。

圖9 使用ENVI波譜分析方法從古畫中識別的顏料資訊

結語

從上面我們可以看到高光譜遙感在考古中的應用主要包括：

• 採用高光譜影像監控繪畫光漆降解過程，保護藝術品以及揭示藝術品的歷史；
• 對於大型壁畫的監控保護；
• 利用高光譜影像區分和識別材料，強化模糊或遮蔽特徵的可見性，探測退化標誌和研究環境的影響；
• 復原損壞的藝術品；
• 研究不同時代不同畫家的藝術品的繪畫特點以及所用材料分析；
• 識別古蹟上的字跡；
• 通過地表溼度、熱導性和熱能力的檢測分析發現其引數異常，可以幫助研究人員確定考古地下結構的可能現象，從而獲取考古發現預測圖。