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聚落与城市考古
良渚遗址考古的历程、思路与方法
发布时间:2016-10-27    文章出处:良渚古城考古    作者:王宁远    点击率:
  良渚文化是距今5300~4300年的中国早期文明,良渚古城是其都城。良渚古城确认后,通过使用GIS软件制作DEM,于2010年确认古城的“外郭”。通过多年连续工作,近年又确认了良渚古城外围存在一个庞大的水利系统,已发现11条水坝。它们可以分为塘山长堤、高水坝和低水坝3部分。建筑土方量260万m³,控制面积超过100k㎡(按:根据2016年10月最新估算,土方量修改为288万m³,实际控制面积超过100k㎡)。从而证实良渚古城由内而外具有宫城、王城、外郭和外围水利系统的完整结构。它是中国现存最早的大型水利工程。比大禹治水的传说还早1000年,开创了史前水利史研究的新领域。它也是世界上最早的拦洪水坝系统。与埃及和两河流域以蓄水灌溉为主要目的治水系统形成鲜明对照,体现了湿地稻作农业和旱地麦作农业不同的水管理策略。西方学者普遍认为东方各早期文明的出现与治水活动密切相关,甚至提出了“治水文明”和“治水国家”的概念。而良渚古城正是中国境内最早进入国家形态的地点,水利系统与它在空间和时间上具有不可分割的密切关系。所以,这一发现在中国文明起源研究中具有标志性意义。
 
  1 概况
 
  浙江省杭州市余杭地区位于浙西丘陵山地与浙北平原的交界地带,西依天目山,其南北均为天目山余脉挟持,向东呈开放状,总体形成一个东西长约42km、南北宽约20km、总面积约800多k㎡三面环山的C形盆地。
图1 良渚古城的位置
 
  良渚古城遗址处于C形盆地的北部,西北距杭州市区约20km。向东则是敞开的平原,总体有一种以山为郭之感(图1)。这里处于山地与平原交界的江南水乡位置,水网密集,为良渚古城通往太湖、达于天下,提供了最为便捷的水路交通。
  
  自2007年良渚古城发现和确认之后,经过不间断的考古发掘、调查和勘探,我们对良渚古城的结构布局和格局演变有了一个基本的认识。良渚古城的主体城市结构可分三重,最中心为莫角山宫殿区,其西侧的南北向长垄上,则分布着反山、姜家山和桑树头等王陵和贵族墓地。其外分别为城墙和外郭所环绕,堆筑高度也由内而外逐次降低,显示出明显的等级差异,形成类似后世都城的宫城、皇城、外郭的三重结构体系,这是中国最早的三重城市格局,具有重要的开创意义(图2)。
图2  良渚古城的结构
 
  同时古城北部和西北部还分布着规模宏大的水利系统、与天文观象测年有关的瑶山、汇观山祭坛以及广阔的郊区,整个城市系统占地面积达到100 k㎡。
 
  1.1 良渚古城
  
  良渚古城东西长约1770m,南北长约1910m,总面积约300万㎡。略呈圆角长方形,正南北方向。城墙底部普遍铺垫石块作为基础,在石头基础以上再用较纯净的黄土堆筑而成,宽20~150m,城墙保存较好的地段其高度约4m。目前四面城墙共发现了8个水城门,南城墙还发现1处陆城门。
  
  除了沿着城墙的城河之外,在城内共发现古河道51条。整个良渚古城犹如一座水城,水路交通为当时最主要的交通方式。
  
  莫角山宫殿区位于古城的正中心,是一处人工营建的长方形土台,呈长方形覆斗状,台底东西长约630m、南北宽约450m,面积近30万㎡,占据了古城1/10的面积。勘探显示,莫角山东部的人工堆筑层厚度约10~12m,西部的人工堆筑层厚度约为2~6m(图3)。在莫角山大土台上还分布有大莫角山、小莫角山、乌龟山等3个小型土台,为主要的宫殿基址。
图3  莫角山遗址地层堆积示意图(白点表示机钻孔位置)
 
  王陵和贵族墓葬区布置在莫角山宫殿区西侧一条南北向的高垄之上,自北向南依次为反山、姜家山和桑树头。其中,反山位于莫角山遗址西北角,东西长约90m、南北宽约30m、高约6m,1986年发掘西部三分之一,出土良渚文化大型墓葬11座,出土了大量的玉器、石器等珍贵文物(图4)。
图4  反山琮王
 
  在良渚古城的外围,分布着扁担山—和尚地、里山—郑村—高村、卞家山及东杨家村、西杨家村等长条形高地,均为人工堆筑而成,宽30~60m,人工堆筑高1~3m,这些长条形遗址断续相接,构成多个围绕古城城墙分布的框形结构,基本形成外郭城的形态,其合围面积达8k㎡,是良渚古城的整体组成部分。
  
  良渚古城的外围还分布着瑶山、汇观山等祭坛遗址和权贵墓地。瑶山是一座海拔约35m的自然山丘,位于良渚古城东北约5km。1987年在瑶山的顶上第一次发现了良渚文化的祭坛,由内而外形成红土台、灰土框和砾石台面三重结构,可能与观象台测年有关。祭坛上共清理出打破祭坛的13座良渚大墓,分两排埋在祭坛的南侧。
 
  1.2  水利系统
  
  新近确认良渚古城外围存在一个庞大的水利系统。其位于瓶窑镇境内、良渚古城的北面和西面,共由11条堤坝组成,是良渚古城建设之初,统一规划设计的城外有机组成部分(图5)。
图5 良渚古城及外围水利系统结构DEM
 
  这些堤坝根据形态和位置的不同,可分山前长堤、谷口高坝和平原低坝3类。
  
  (1)山前长堤:原称塘山或土垣遗址,位于良渚古城北侧2km,北靠天目山脉,距离山脚约100~200m,全长约5km,呈东北西南走向,是水利系统中最大的单体。
  
  从西到东可将其分成3段:塘山西段为矩尺形单层坝结构;塘山中段为南北双层坝体结构,北坝和南坝间距约20~30m,并保持同步转折,形成渠道结构,双坝的东端连接大遮山向南延伸的一条分水岭;分水岭以东为塘山东段,为单坝结构,基本呈直线状分布,连接到罗村、葛家村、姚家墩一组密集分布的土墩(图6)。
图6  塘山与良渚古城关系(美国corona卫片,1969)
 
  (2)谷口高坝:位于西北侧较高的丘陵的谷口位置,包括6条坝体。可分为东、西两组,各自封堵一个山谷,形成水库。高坝体高程约为海拔30~35m。坝体长度在50~200m间,厚度近100m。
  
  (3)平原低坝:建于高坝南侧约5.5km的平原内,共4条坝将平原上的孤丘连接而成,坝顶高程大约在10m。坝长35~360m不等。高坝与低坝之间的库区略呈三角形,面积约8.5k㎡。库区东端与塘山长堤相接,共同组成统一的水利体系。
   
  2015年分别对低坝的狮子山和鲤鱼山、高坝的老虎岭进行了小规模发掘。获得了坝体营建方式的认识。如鲤鱼山的堆筑方式为:先在筑坝处地面下挖一个纵向凹槽,宽度约25m,深度达3m。槽内堆填青淤泥和草裹淤泥为基础,之上覆盖一层黄色散土,在北侧迎水面的位置,用草裹黄土和散黄土间杂堆筑形成斜坡,其后部则又用黄色散土覆盖坝体的表面。
  
  鲤鱼山坝原地面为青色粉砂土,防渗性差,易于流失,直接筑坝容易崩塌。挖槽填入淤泥,可能是出于防渗的目的。坝内填土中发现数片崧泽文化时期陶片和1片良渚文化中期鼎或甗的腹片。
  
  在老虎岭坝体获得了重要的地层叠压关系。显示坝体被良渚晚期的沟3(G3)打破,确认了该坝的下限时间。
  
  沟内出土了T形鼎足、侧扁形鼎足、盉足等典型良渚文化时期陶片,而其自身又被马桥时期的沟G2打破。
  
  C14测年也可证实坝体的年代。11条坝体中,除塘山长堤、蜜蜂弄、官山和梧桐弄未提取到测年标本,其余7条坝体的样本经北京大学年代学实验室C14测定(除石坞样本因碳含量不足无法检测外),得出12个测年数据,涉及岗公岭、鲤鱼山、狮子山、老虎岭、周家畈、秋坞6个地点。结果显示,上述各地点系列样品的树轮校正值全都落距今4700~5100年之间,属于良渚文化早中期。
  
  为了验证测年结果的可靠性,我们又委托日本的加速器分析研究所对岗公岭的2个样本做了C14测定,结果显示和北大的检测数据仅差10余年。因此,我们认为上述测年数据应该反映了水坝的真实年代。
 
  初步推测该系统可能具有防洪、运输、用水等诸方面综合功能,与良渚遗址群及良渚古城的生产与生活,关系密切(图7)。
图7  高坝低坝形成的库区推测
 
  良渚人在流域的上游、中下游兴建不同类型的水利设施,表明他们已经具备全流域的水环境规划和改造能力。水利系统工程浩大,仅外围堤坝的总土方量即达260万m³。在距今5000年之前,其规划视野之阔、技术水平之高,动员能力之强令人刮目相看。大规模的水利系统建设,涉及复杂的组织机构、人员管理和社会动员能力,也为认识良渚古国的管理机构和社会复杂化程度新辟了重要的观察视角。
 
  1.3 基本认识
  
  良渚古城是目前国内发现的同时代最大的城址,是长江下游地区首次发现史前时期的城址,也是良渚文化第一次发现城址。为研究良渚文化的社会发展阶段和中国文明起源提供了十分重要的资料。
  
  良渚古城及良渚文明所处的环太湖流域与古埃及文明、苏美尔文明、哈拉帕文明所处的尼罗河流域、两河流域及印度河流域均大致位于北纬30度附近。良渚文明存在的时期,也是古埃及、苏美尔、哈拉帕文明开始出现的年代,以良渚文明为代表的距今5300~4300年,可以称为良渚时代,这是中国乃至世界文明诞生及发展的重要时期。
  
  良渚古城的考古发现得到国内考古学界的一致认可。国家文物局考古专家组成员、原故宫博物院院长张忠培先生经多次考察后称:“良渚古城遗址在国内独一无二,其意义与价值堪比殷墟,是中国同时期规模最大的城市,堪称‘中华第一城’。”
 
  良渚古城具有完整的都城结构,由内而外依次为宫城、王城、外郭城和外围水利系统,成为中国后来都城结构的滥觞。整个都城系统历经5000年尚能保存如此完整,世所罕见,为中国城市史的研究提供了重要资料。
  
  良渚水利系统是中国现存最早的大型水利工程。中国水利史通常始于距今4000年前的大禹治水传说,现存的水利工程遗迹如都江堰、灵渠、白渠等均早不过战国时期。良渚水利系统的确认,是中国古代水利史研究的重大突破。它也是世界上最早的拦洪水坝系统,与埃及和两河流域早期文明以渠道、水窖等以引水为主要目的的水利系统形成鲜明对照,体现了湿地农业文明和旱作农业文明在水管理系统上不同的特征。
  
  良渚水利系统在中国和世界文明史研究中具有重要意义。国际学术界普遍认为,四大古代文明的出现,都与治水活动密切相关。良渚古城是中国境内最早进入国家形态的地点,而良渚古城外围的水利系统和古城在空间和时间上具有不可分割的密切关系,因此对研究中国文明的起源具有标志性意义,在世界文明史研究上亦占有重要一席。
 
  2 发现历程与工作方法
  
  良渚遗址和良渚古城系统规模宏大,今天我们对它的认识,是几代考古人成果的积累和综合,也是几十年来考古理念、思路和方法不断进步而取得的硕果。
  
  自1936年施行更先生在良渚镇的调查发掘开始,良渚遗址的考古工作至今正好是80年。在这80年的历程中,可根据几个关键的时间节点,将良渚遗址的考古工作分成3个阶段。 
  
  第一阶段(1936—1985年):施昕更先生在1936年进行了良渚遗址的首次调查和发掘。现在看来,那些地点都是良渚古城外围的基层小聚落,未能发掘出玉器等高等级器物。而传世和出土的大量良渚玉器当时都被认为是周汉时代的遗物。因此,对良渚文化的认识,是根据黑陶等线索与山东龙山文化进行联系,认为良渚是龙山文化南渐的结果。新中国成立后,在良渚地区的发掘也比较零星,增加了一些新的遗址点,至1982年初,共发现遗址20余处。这个阶段可以称为“遗址点”的阶段,对良渚遗址的认识刚刚起步,考古工作关注单个遗址本身,区域性的总体认识还无从谈起。
  
  第二阶段(1986—2005年):1986年反山的发掘是一个关键节点。紧接着的瑶山、莫角山、汇观山等极高规模的墓葬、体量巨大的公共建筑和祭坛的发现和认识,使浙江的考古学者意识到良渚遗址的在整个文化区中的特殊高度和中心地位。结合汇观山、莫角山、塘山(土垣)遗址的性状的解读,对良渚遗址的认识有了本质提高。考古学家开始在较大范围内对这些特殊遗迹进行性质和功能的讨论,提出莫角山台城的看法。对良渚遗址的整体认识开始逐渐形成,“良渚遗址群”概念的提出,标志着良渚的考古工作已经超越了“遗址点”的认识水平,具有了朦胧的大遗址考古的意味。
  
  1994年提出申报世界文化遗产的计划,被列为预备名单。1996年国务院批准良渚遗址群为全国重点文物保护单位。这期间划定了42 k㎡的良渚遗址保护区,通过了良渚遗址保护条例。考古工作则仍以被动性的配合基本建设为主,主动性的工作是对遗址群开展大规模的主动性调查,发现的遗址数量达到135处。
  
  第三阶段(2006—至今):2006—2007年良渚古城的发现,标志着良渚遗址的考古认识由 “遗址群”时期进入到都邑考古的新阶段。是对良渚遗址和良渚文化认识的一次大跨越。相应地,考古工作的模式由以遗址点调查和被动性发现为主向全面主动性工作转化。
  
  良渚城墙这一具有极强功能指向性的遗迹的发现,使我们能在边界模糊的“遗址群”范围内将观察点聚焦到莫角山、反山这个区域,对遗址群各遗址点的功能定位更为准确,研究重点也转到功能区的寻找和解读层面。因此,良渚遗址群的考古由前期的守株待兔、盲人摸象,进入到顺藤摸瓜,按图索骥的阶段。顺着莫角山宫殿区和城墙,向外寻找外部结构,于2010年发现确认了外郭城。
  
  2015年良渚外围水利系统的发现,标志着我们对良渚遗址的观察视野进一步扩大。良渚古城及外郭结构的发现,使我们充分意识到古城并非一个能自给自足的聚落,其周边稻作农业调查表明,古城周边附近都没有稻田分布,有越来越多的线索显示:城内居民的身份不是直接生产稻米的农民,而很可能是各类工匠。而莫角山宫殿区巨量的碳化米的发现,使我们充分意识到:良渚古城绝不是一个能自己自足的封闭聚落,而是一个由都城和广大的郊野组成的城市系统。这就是个“王国”的概念。虽然现在无法获知这个国的精确边界,但起码可以按照自然地理的界限,将杭州西北面的整个C形区域上千平方公里的良渚遗址进行统一观察。
  
  观念和视角急剧扩大,意味着传统考古勘探工作手段已经无法满足考古工作的要求。因此在这一阶段的考古工作中,更多地采取了地理信息系统(GIS) 和遥感(RS)等新的技术手段,为近年的发现起到了极其关键的作用。如古城外郭就是首先在高精度的数字高程模型上发现线索,再通过考古勘探验证而确认的。而水利系统的发现,则与遥感手段的应用直接相关。
 
  3 现代科技手段的应用
 
  3.1  DEM与良渚古城外围结构的探索
  
  在良渚古城发现后,研究其空间框架结构成为我们首要的目标。首要任务是要明确古城是否存在外郭城。在良渚古城发现之前,整个良渚遗址群内有根据现代地貌边界标定的135个独立遗址点。古城墙发现后,我们发现许多遗址点实际上是同一遗迹(如城墙)的不同位置,或者是城的不同功能区,只是因为后期的破坏导致彼此分离。因此以往基于遗址点的观察角度,显然已经无法适应对古城的整体研究需求。有了城墙这一明确的线索,考古工作的目标思路就豁然开朗,观察的焦点就集中到了城墙外围的这个区域。以城墙的基本形态作为参考,特别注意寻找那些同属于良渚时期,外形呈长条垄状的遗址点,以及能构成框型结构的那些遗址点的位置关系。但是这些遗迹因受到晚期的破坏,可能已经变得断断续续,所以需要在一个平面图上去复原这些地点的原有关系。
  
  这期间我们对古城东部区域进行了大规模的基础钻探。钻探获得了这个区域内古水系和文化堆积的翔实材料。但是我们发现这种基于传统考古手段形成的平面图,对于研究古城的外围结构所能提供的直观信息并不多。在这样的情形下,迫切需要找到另外的手段来进一步分析遗址。作为一种尝试,利用良渚古城区域1:500比例的线划图在GIS软件中制作了数字高程模型(DEM),结果有惊人的发现。在该数字高程模型(DEM)的截图(图8)中,莫角山标准的长方形轮廓,以及其上的大小莫角山和乌龟山这3个高台显示得非常规清晰,更为重要的是,在这张图里,我们可以明确地发现:良渚古城东南部外侧,存在着一个长方形的结构体,它由美人地、里山—郑村、卞家山分布构成北、东、南三面墙体,并和良渚古城的东墙和南墙相接续。结合之前勘探的结论,认为这一周框状的结构应和良渚古城密切相关,它可能是古城不同阶段的另一墙圈,也可能是与古城同期的外部附属结构。基于这样的认识,迅速开展了这周墙体上的美人地、里山2个地点的发掘,证实这些条垄状遗迹是由良渚晚期若干次的居址逐步加高形成现状的,作为良渚古城的附属平民住居的可能性很大。这种长条形框状聚落,与普通良渚基层聚落的形态完全不同。良渚的基层聚落都呈散点状分布的小聚落,每个间距500~1 000 m,聚落面积一般几千到一二万平方米,每个聚落都以自身土台为中心,周围围绕着该聚落的水域和稻田。这是水网平原地区和调和人类居住和稻作农业生产矛盾而形成的最优布局。而古城周边的这一框状长条聚落,面积相当于几十个散点式基层聚落的总和,其上居住的人口甚多,如果从事稻作生产,则围绕着它的稻田面积应该非常巨大,从居住地到稻田的距离会非常远。而该区域稻作专项研究调查显示,它周边的并没有良渚稻田分布,而是一般的沼泽,所以这一圈的居民应该不是从事稻作生产的农民,而应该是最早的城市居民。因此,我们认为这一圈居住地,当是古城的外郭城。
图8  良渚古城核心区DEM显示的外郭
 
  所谓“数字高程模型”,通俗地说,就是把地图上不同高程的范围,依照某种色系的变化,涂上不同的颜色。这样,即使一道城墙被破坏后呈若干分散的小段,其基本高程一致的话,在DEM平面图上就显示为相同的颜色,这样就很容易顺着某种几何位置关系把它们联系起来。而前述那张包涵有勘探形成的水系和文化堆积分布的线划图(图9(a)),它反映的文化堆积范围,既包括了地面上的人工堆筑高地,还有外围河道等低地区域的废弃堆积,所以,该图标示的遗存范围全面,但没有突出反映最重要的高程信息,对于寻找墙状的结构很不直观。另外,良渚遗址群还有分辨精度高达8cm的数字正射影像,谷歌地球(google earth)也提供了本区分辨率达60cm的高清影像(图9(b))。但是因为大量现代建筑和植被的干扰,这些影像对地面高程的变化反应也不敏感,从而使遗迹不能清晰显现。而相反地,DEM反映的是单纯的地表高程变化,所以能从复杂的地表植被和建筑的视觉干扰中,将遗存信息直观反映出来(图9(c))。因此我们发现,在本地区寻找城墙结构,DEM是最有效的方法,优于线划图和高清卫片。另外,经过配准处理的早期corona卫片(图9(d)),因为带有阴影,所以也能较好地表现古城地貌形态,同时早期地貌被现代建设的破坏也较少,其效果远远超过谷歌地球的现代正射影像。
图9  不同图形形式对古城结构的表现
 
  因为DEM在遗迹寻找上具有重要的指示作用,因此我们迅速扩大了古城周边1:500地图的测绘范围,并根据新的地图,制作了新的DEM。结果发现在古城的北边,还有2条长条形的结构,与美人地-里山-卞家山共同构成外郭结构。同时,我们发现良渚古城中心的宫殿区、城墙和外郭依次降低,构成了三重同心结构,是中国历史时期都城的宫城、王城、外郭三重结构的滥觞。取得了极为重要的认识,是中国古代城市研究的重大突破。
  
  良渚古城区域数字线划图分别有1:10000、1:2000、1:500三种比例。其中以1:500的图制作数字高程模型效果最好。这是与良渚遗址的堆积性状、保存状况密切相关的。比例不同的图,其等高线密度不同:1:10000的图,等高线间距为5m;1:2000的图,等高线间距为2m,1:500的图,等高线间距为0.5m。良渚地区的人工堆积,包括城墙遗迹,目前和周边平原农地的相对高程,大体都在3~4m,另外还有些相对高程只有1~2m。这样,如果使用1:10 000的地图,则除了莫角山这种相对高程为8~9m的巨型遗迹外,其他地点因为相对高程过小,几乎无法从农田中辨识出来。所以,1:10000比例的地图用于寻找城墙构造显然是不合适的。同理,因为存在着不少相对高度在2m以下的遗址,所以1:2000的图制作DEM,也会有大量的信息漏失。而1:500的图具有的0.5m的等高线密度,是制作DEM理想的素材。实际上在应用于结构寻找的DEM制作中,最重要的因素在于地图的高程分辨率,而非平面精度。地图的比例即使是1:10000,只要其等高线能够加密,达到0.5~1m的密度,也应该可以满足需要。
  
  DEM能在本地区的考古工作中发挥较大作用,应该和良渚以及整个太湖地区聚落分布形态密切相关。水乡平原地带植物繁茂,人口密集,因此从遗址现场和卫片等角度观察,干扰因素很多。但是太湖平原地区史前遗址多为人工堆筑的高墩,墩外多为水域和稻田,这种模式从良渚时期开始形成,一直延续到今天都没有发生大的变化。所以,早期的人工高墩往往会被晚期继续加高沿用,而不会推倒重起炉灶,从而使早期的遗址格局得以保留。因此通过DEM剔除了建筑和植被的干扰之后,遗址的原有格局就能比较好地得到反映。
 
  3.2遥感(RS)与GIS手段在水利系统探索中的应用
  
  随着近年的良渚古城考古工作的推进,我们又确认良渚古城外围存在一个庞大的水利系统。在寻找这个系统的整体结构的过程中,遥感手段提供了关键的线索。而在分析这个系统的作用中,GIS发挥了重大作用。同时在制作大区域的DEM时,针对一般的制作方法的缺陷,进行了探讨和改良,取得了满意的效果。
  
  2009年夏,良渚古城西北部约8km的彭公岗公岭,因为偶然的施工发现了大型人工堆筑遗迹。通过调查,发现此处遗迹系在两山之间的沟谷位置由人工堆筑大型坝体。坝体规模极为宏大,复原其堆筑高度可能近20m,宽度上百米。其内部中心由草裹淤泥的小土包垒砌,外围覆以纯净黄土。这种堆筑方法与反山等良渚时期很多台墩遗迹相同。在遗址现场发现有零星的良渚文化陶片,台墩上部则有汉墓叠压,因此推测这处遗迹可能属于良渚时期。顺此线索,在周边山谷内又发现了秋坞、老虎岭等几处类似的坝体。据观察,还是从基于单体水利设施的角度对这些坝体进行解读,推测可能是用于阻拦山谷的来水,使其改变流向,汇入山系北侧的德清下渚湖,避免洪水冲击遗址群。2010年夏,岗公岭的3个草叶样本经北京大学考古年代学实验室C14测定,其树轮校正年代距今约4800~5000年,证实了前期对这处遗迹的年代判断。因此其重要性进一步引起我们的重视,继续在周边进行调查。
  
  使用谷歌地球的高分辨率卫片对这一区域进行观察,2011年年初,意外地发现:在岗公岭这组坝体的南面的鲤鱼山也存在着一个明显具有人工痕迹的大型坝体。故在4月对这处地点进行现场钻探调查,钻探的第一天就证实这个300m长的坝体是人工堆筑的。同时发现在鲤鱼山的东侧狮子山也是一段已经被道路截断的坝体。这次的调查的意义并非仅仅增加了坝体的数量,关键在于鲤鱼山和狮子山通过其东面的小山体,连接到了良渚遗址群西侧规模巨大的水利工程——塘山。
  
  塘山遗址长6.5km,20世纪90年代发现后曾进行多次发掘,一般认为是良渚遗址群外围的挡水坝。但是当时是以单体遗迹的角度对其进行研究的,对塘山西侧向南拐弯后的去向,曾在毛元岭一带多次找寻,但是一直不得要领。而鲤鱼山和狮子山坝体的发现,证实塘山在向南拐之后,连接自然山体,复又向西南侧延伸发展。因此,包括塘山在内的这些大小坝体,并非单体起作用,而是构成了一个极其庞大的复杂的防洪水利系统,塘山只是这个系统内最长的单体。
  
  良渚水利系统的功用如何?我们和社科院考古研究所科技考古中心合作,通过GIS手段对这一系列遗迹进一步分析研究。首先发现原来认为岗公岭等高坝系统是将洪水导引到北侧德清的认识是错误的。因为这些山谷上部的分水岭远远高于坝体的高度,甚至高于坝体两侧的山体。所以,高坝系统实际上是能潴留洪水,形成2个山塘水库。社科院考古所刘建国等通过GIS分析,计算了水坝的集水面积和库容。
  
  最近通过GIS分析,推测该系统在运输上也应具有重要作用。天目山系可以为遗址群提供丰富的石料、木材及其他动植物资源。天目山古称“浮玉之山”,地质学家认为其具备玉器的成矿条件。塘山和德清杨墩等地点发现与制玉相关的遗存,百亩山则发现有石器的半成品,显示良渚时期的玉、石料可能是就地取材于天目山系内。遗址群内如美人地、卞家山、莫角山、马金口等各地点都发现大量的木材。因此如何运输是良渚人必须解决的问题。在轮式交通及配套的道路系统形成之前,水运是一种最经济便捷的运输方式。美人地木桩板上多次发现的有牛鼻穿,这是木材放排水运时用来穿绳,方便拖动的装置,表明是用放排的方式运来。卞家山和莫角山的码头设施、出土的木浆等说明水运在当时的重要地位。与平原区发达的水网不同,本地区的山谷陡峻,降水季节性明显,水量变化大,夏季山洪暴发,冬季则可能断流,大多时候不具备行船的可能,通过筑坝蓄水形成的库容,则可形成连接各个山谷的水上交通运输脉络。如高坝系统的岗公岭、老虎岭和周家畈3坝,以坝顶高程最低的海拔25m计,根据谷底高程推算,满水水面可沿山谷上溯1500m左右。低坝系统鲤鱼山坝群海拔约9m,依据GIS的分析,蓄满水时水面可北溯3700m左右,直抵岗公岭坝下方;东北面可以与塘山渠道贯通(见图7)。
  
  在制作图6这张DEM时,我们对常规的制作方法进行了一些改进。与古城局部的DEM不同,该图包涵整个良渚古城和外围区域,面积达百余平方公里,地形有山地丘陵和平原,海拔高度0~500m。这个区域内有1:2000的数字线划图,其等高线密度为2m,理论上足够满足在整体表现古城和水利系统的显示要求。但是我们发现,按照一般的方法制作DEM时,因为软件默认的颜色差值,都是等距的。比如本区高程范围为0~500 m,分成50个颜色等级,它就自动以每10m为一种颜色。而实际上我们所有人工遗迹的高程都集中在2~35m的范围内,其中很多遗迹相对高度只有2~5m,如果以10m间距区分颜色,绝大部分遗迹都淹没在相同色块中,无法辨识。如果以2m的精度区分颜色,则需要手动设置250个色级,而这么多色级的颜色区别肉眼几乎是不可辨别的。因此,考虑采取不等距的色级设置,即在有遗迹的高程范围内加密设置,在没有遗迹的高程范围内消减色级。将遗迹集中的0~40m范围内以1m为一个色级,40m高程之上,逐步将高程范围加大,最后设置约60个色级。以这种色级进行制作的DEM效果,比较符合需求。据观察,目前大部分的考古项目在委托测绘单位进行DEM制作时,都是按照软件默认的平均高程值进行制作的。在高程悬殊的区域,这种DEM就很可能达不到需要的效果。因此我们认为这是遗址GIS处理中需要关注的一个重要方面。
  
  GIS和RS技术在良渚古城考古中的巨大作用,使之具有了与考古学传统手段并重的地位。在寻找大的空间结构中,往往能提供最新的线索,在此基础上再使用考古手段进行验证,其范围和效率远远超过单一的地面调查和钻探,值得推广。
 
  4  结束语
  
  良渚遗址的考古迄今已经经历80年,我们对它的认识,仍然是粗线条的。可以预期在未来几十甚至上百年内,仍将会对其进行持续不断的发掘和研究,随着考古学学科的发展,新的理论、方法与手段会不断地应用到研究工作中,使我们的认识不断接近历史的证实。
 
(本文原载于《遗产与保护研究》2016年第5期)
 
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聚落与城市考古

良渚遗址考古的历程、思路与方法

发布时间: 2016-10-27

  良渚文化是距今5300~4300年的中国早期文明,良渚古城是其都城。良渚古城确认后,通过使用GIS软件制作DEM,于2010年确认古城的“外郭”。通过多年连续工作,近年又确认了良渚古城外围存在一个庞大的水利系统,已发现11条水坝。它们可以分为塘山长堤、高水坝和低水坝3部分。建筑土方量260万m³,控制面积超过100k㎡(按:根据2016年10月最新估算,土方量修改为288万m³,实际控制面积超过100k㎡)。从而证实良渚古城由内而外具有宫城、王城、外郭和外围水利系统的完整结构。它是中国现存最早的大型水利工程。比大禹治水的传说还早1000年,开创了史前水利史研究的新领域。它也是世界上最早的拦洪水坝系统。与埃及和两河流域以蓄水灌溉为主要目的治水系统形成鲜明对照,体现了湿地稻作农业和旱地麦作农业不同的水管理策略。西方学者普遍认为东方各早期文明的出现与治水活动密切相关,甚至提出了“治水文明”和“治水国家”的概念。而良渚古城正是中国境内最早进入国家形态的地点,水利系统与它在空间和时间上具有不可分割的密切关系。所以,这一发现在中国文明起源研究中具有标志性意义。
 
  1 概况
 
  浙江省杭州市余杭地区位于浙西丘陵山地与浙北平原的交界地带,西依天目山,其南北均为天目山余脉挟持,向东呈开放状,总体形成一个东西长约42km、南北宽约20km、总面积约800多k㎡三面环山的C形盆地。
图1 良渚古城的位置
 
  良渚古城遗址处于C形盆地的北部,西北距杭州市区约20km。向东则是敞开的平原,总体有一种以山为郭之感(图1)。这里处于山地与平原交界的江南水乡位置,水网密集,为良渚古城通往太湖、达于天下,提供了最为便捷的水路交通。
  
  自2007年良渚古城发现和确认之后,经过不间断的考古发掘、调查和勘探,我们对良渚古城的结构布局和格局演变有了一个基本的认识。良渚古城的主体城市结构可分三重,最中心为莫角山宫殿区,其西侧的南北向长垄上,则分布着反山、姜家山和桑树头等王陵和贵族墓地。其外分别为城墙和外郭所环绕,堆筑高度也由内而外逐次降低,显示出明显的等级差异,形成类似后世都城的宫城、皇城、外郭的三重结构体系,这是中国最早的三重城市格局,具有重要的开创意义(图2)。
图2  良渚古城的结构
 
  同时古城北部和西北部还分布着规模宏大的水利系统、与天文观象测年有关的瑶山、汇观山祭坛以及广阔的郊区,整个城市系统占地面积达到100 k㎡。
 
  1.1 良渚古城
  
  良渚古城东西长约1770m,南北长约1910m,总面积约300万㎡。略呈圆角长方形,正南北方向。城墙底部普遍铺垫石块作为基础,在石头基础以上再用较纯净的黄土堆筑而成,宽20~150m,城墙保存较好的地段其高度约4m。目前四面城墙共发现了8个水城门,南城墙还发现1处陆城门。
  
  除了沿着城墙的城河之外,在城内共发现古河道51条。整个良渚古城犹如一座水城,水路交通为当时最主要的交通方式。
  
  莫角山宫殿区位于古城的正中心,是一处人工营建的长方形土台,呈长方形覆斗状,台底东西长约630m、南北宽约450m,面积近30万㎡,占据了古城1/10的面积。勘探显示,莫角山东部的人工堆筑层厚度约10~12m,西部的人工堆筑层厚度约为2~6m(图3)。在莫角山大土台上还分布有大莫角山、小莫角山、乌龟山等3个小型土台,为主要的宫殿基址。
图3  莫角山遗址地层堆积示意图(白点表示机钻孔位置)
 
  王陵和贵族墓葬区布置在莫角山宫殿区西侧一条南北向的高垄之上,自北向南依次为反山、姜家山和桑树头。其中,反山位于莫角山遗址西北角,东西长约90m、南北宽约30m、高约6m,1986年发掘西部三分之一,出土良渚文化大型墓葬11座,出土了大量的玉器、石器等珍贵文物(图4)。
图4  反山琮王
 
  在良渚古城的外围,分布着扁担山—和尚地、里山—郑村—高村、卞家山及东杨家村、西杨家村等长条形高地,均为人工堆筑而成,宽30~60m,人工堆筑高1~3m,这些长条形遗址断续相接,构成多个围绕古城城墙分布的框形结构,基本形成外郭城的形态,其合围面积达8k㎡,是良渚古城的整体组成部分。
  
  良渚古城的外围还分布着瑶山、汇观山等祭坛遗址和权贵墓地。瑶山是一座海拔约35m的自然山丘,位于良渚古城东北约5km。1987年在瑶山的顶上第一次发现了良渚文化的祭坛,由内而外形成红土台、灰土框和砾石台面三重结构,可能与观象台测年有关。祭坛上共清理出打破祭坛的13座良渚大墓,分两排埋在祭坛的南侧。
 
  1.2  水利系统
  
  新近确认良渚古城外围存在一个庞大的水利系统。其位于瓶窑镇境内、良渚古城的北面和西面,共由11条堤坝组成,是良渚古城建设之初,统一规划设计的城外有机组成部分(图5)。
图5 良渚古城及外围水利系统结构DEM
 
  这些堤坝根据形态和位置的不同,可分山前长堤、谷口高坝和平原低坝3类。
  
  (1)山前长堤:原称塘山或土垣遗址,位于良渚古城北侧2km,北靠天目山脉,距离山脚约100~200m,全长约5km,呈东北西南走向,是水利系统中最大的单体。
  
  从西到东可将其分成3段:塘山西段为矩尺形单层坝结构;塘山中段为南北双层坝体结构,北坝和南坝间距约20~30m,并保持同步转折,形成渠道结构,双坝的东端连接大遮山向南延伸的一条分水岭;分水岭以东为塘山东段,为单坝结构,基本呈直线状分布,连接到罗村、葛家村、姚家墩一组密集分布的土墩(图6)。
图6  塘山与良渚古城关系(美国corona卫片,1969)
 
  (2)谷口高坝:位于西北侧较高的丘陵的谷口位置,包括6条坝体。可分为东、西两组,各自封堵一个山谷,形成水库。高坝体高程约为海拔30~35m。坝体长度在50~200m间,厚度近100m。
  
  (3)平原低坝:建于高坝南侧约5.5km的平原内,共4条坝将平原上的孤丘连接而成,坝顶高程大约在10m。坝长35~360m不等。高坝与低坝之间的库区略呈三角形,面积约8.5k㎡。库区东端与塘山长堤相接,共同组成统一的水利体系。
   
  2015年分别对低坝的狮子山和鲤鱼山、高坝的老虎岭进行了小规模发掘。获得了坝体营建方式的认识。如鲤鱼山的堆筑方式为:先在筑坝处地面下挖一个纵向凹槽,宽度约25m,深度达3m。槽内堆填青淤泥和草裹淤泥为基础,之上覆盖一层黄色散土,在北侧迎水面的位置,用草裹黄土和散黄土间杂堆筑形成斜坡,其后部则又用黄色散土覆盖坝体的表面。
  
  鲤鱼山坝原地面为青色粉砂土,防渗性差,易于流失,直接筑坝容易崩塌。挖槽填入淤泥,可能是出于防渗的目的。坝内填土中发现数片崧泽文化时期陶片和1片良渚文化中期鼎或甗的腹片。
  
  在老虎岭坝体获得了重要的地层叠压关系。显示坝体被良渚晚期的沟3(G3)打破,确认了该坝的下限时间。
  
  沟内出土了T形鼎足、侧扁形鼎足、盉足等典型良渚文化时期陶片,而其自身又被马桥时期的沟G2打破。
  
  C14测年也可证实坝体的年代。11条坝体中,除塘山长堤、蜜蜂弄、官山和梧桐弄未提取到测年标本,其余7条坝体的样本经北京大学年代学实验室C14测定(除石坞样本因碳含量不足无法检测外),得出12个测年数据,涉及岗公岭、鲤鱼山、狮子山、老虎岭、周家畈、秋坞6个地点。结果显示,上述各地点系列样品的树轮校正值全都落距今4700~5100年之间,属于良渚文化早中期。
  
  为了验证测年结果的可靠性,我们又委托日本的加速器分析研究所对岗公岭的2个样本做了C14测定,结果显示和北大的检测数据仅差10余年。因此,我们认为上述测年数据应该反映了水坝的真实年代。
 
  初步推测该系统可能具有防洪、运输、用水等诸方面综合功能,与良渚遗址群及良渚古城的生产与生活,关系密切(图7)。
图7  高坝低坝形成的库区推测
 
  良渚人在流域的上游、中下游兴建不同类型的水利设施,表明他们已经具备全流域的水环境规划和改造能力。水利系统工程浩大,仅外围堤坝的总土方量即达260万m³。在距今5000年之前,其规划视野之阔、技术水平之高,动员能力之强令人刮目相看。大规模的水利系统建设,涉及复杂的组织机构、人员管理和社会动员能力,也为认识良渚古国的管理机构和社会复杂化程度新辟了重要的观察视角。
 
  1.3 基本认识
  
  良渚古城是目前国内发现的同时代最大的城址,是长江下游地区首次发现史前时期的城址,也是良渚文化第一次发现城址。为研究良渚文化的社会发展阶段和中国文明起源提供了十分重要的资料。
  
  良渚古城及良渚文明所处的环太湖流域与古埃及文明、苏美尔文明、哈拉帕文明所处的尼罗河流域、两河流域及印度河流域均大致位于北纬30度附近。良渚文明存在的时期,也是古埃及、苏美尔、哈拉帕文明开始出现的年代,以良渚文明为代表的距今5300~4300年,可以称为良渚时代,这是中国乃至世界文明诞生及发展的重要时期。
  
  良渚古城的考古发现得到国内考古学界的一致认可。国家文物局考古专家组成员、原故宫博物院院长张忠培先生经多次考察后称:“良渚古城遗址在国内独一无二,其意义与价值堪比殷墟,是中国同时期规模最大的城市,堪称‘中华第一城’。”
 
  良渚古城具有完整的都城结构,由内而外依次为宫城、王城、外郭城和外围水利系统,成为中国后来都城结构的滥觞。整个都城系统历经5000年尚能保存如此完整,世所罕见,为中国城市史的研究提供了重要资料。
  
  良渚水利系统是中国现存最早的大型水利工程。中国水利史通常始于距今4000年前的大禹治水传说,现存的水利工程遗迹如都江堰、灵渠、白渠等均早不过战国时期。良渚水利系统的确认,是中国古代水利史研究的重大突破。它也是世界上最早的拦洪水坝系统,与埃及和两河流域早期文明以渠道、水窖等以引水为主要目的的水利系统形成鲜明对照,体现了湿地农业文明和旱作农业文明在水管理系统上不同的特征。
  
  良渚水利系统在中国和世界文明史研究中具有重要意义。国际学术界普遍认为,四大古代文明的出现,都与治水活动密切相关。良渚古城是中国境内最早进入国家形态的地点,而良渚古城外围的水利系统和古城在空间和时间上具有不可分割的密切关系,因此对研究中国文明的起源具有标志性意义,在世界文明史研究上亦占有重要一席。
 
  2 发现历程与工作方法
  
  良渚遗址和良渚古城系统规模宏大,今天我们对它的认识,是几代考古人成果的积累和综合,也是几十年来考古理念、思路和方法不断进步而取得的硕果。
  
  自1936年施行更先生在良渚镇的调查发掘开始,良渚遗址的考古工作至今正好是80年。在这80年的历程中,可根据几个关键的时间节点,将良渚遗址的考古工作分成3个阶段。 
  
  第一阶段(1936—1985年):施昕更先生在1936年进行了良渚遗址的首次调查和发掘。现在看来,那些地点都是良渚古城外围的基层小聚落,未能发掘出玉器等高等级器物。而传世和出土的大量良渚玉器当时都被认为是周汉时代的遗物。因此,对良渚文化的认识,是根据黑陶等线索与山东龙山文化进行联系,认为良渚是龙山文化南渐的结果。新中国成立后,在良渚地区的发掘也比较零星,增加了一些新的遗址点,至1982年初,共发现遗址20余处。这个阶段可以称为“遗址点”的阶段,对良渚遗址的认识刚刚起步,考古工作关注单个遗址本身,区域性的总体认识还无从谈起。
  
  第二阶段(1986—2005年):1986年反山的发掘是一个关键节点。紧接着的瑶山、莫角山、汇观山等极高规模的墓葬、体量巨大的公共建筑和祭坛的发现和认识,使浙江的考古学者意识到良渚遗址的在整个文化区中的特殊高度和中心地位。结合汇观山、莫角山、塘山(土垣)遗址的性状的解读,对良渚遗址的认识有了本质提高。考古学家开始在较大范围内对这些特殊遗迹进行性质和功能的讨论,提出莫角山台城的看法。对良渚遗址的整体认识开始逐渐形成,“良渚遗址群”概念的提出,标志着良渚的考古工作已经超越了“遗址点”的认识水平,具有了朦胧的大遗址考古的意味。
  
  1994年提出申报世界文化遗产的计划,被列为预备名单。1996年国务院批准良渚遗址群为全国重点文物保护单位。这期间划定了42 k㎡的良渚遗址保护区,通过了良渚遗址保护条例。考古工作则仍以被动性的配合基本建设为主,主动性的工作是对遗址群开展大规模的主动性调查,发现的遗址数量达到135处。
  
  第三阶段(2006—至今):2006—2007年良渚古城的发现,标志着良渚遗址的考古认识由 “遗址群”时期进入到都邑考古的新阶段。是对良渚遗址和良渚文化认识的一次大跨越。相应地,考古工作的模式由以遗址点调查和被动性发现为主向全面主动性工作转化。
  
  良渚城墙这一具有极强功能指向性的遗迹的发现,使我们能在边界模糊的“遗址群”范围内将观察点聚焦到莫角山、反山这个区域,对遗址群各遗址点的功能定位更为准确,研究重点也转到功能区的寻找和解读层面。因此,良渚遗址群的考古由前期的守株待兔、盲人摸象,进入到顺藤摸瓜,按图索骥的阶段。顺着莫角山宫殿区和城墙,向外寻找外部结构,于2010年发现确认了外郭城。
  
  2015年良渚外围水利系统的发现,标志着我们对良渚遗址的观察视野进一步扩大。良渚古城及外郭结构的发现,使我们充分意识到古城并非一个能自给自足的聚落,其周边稻作农业调查表明,古城周边附近都没有稻田分布,有越来越多的线索显示:城内居民的身份不是直接生产稻米的农民,而很可能是各类工匠。而莫角山宫殿区巨量的碳化米的发现,使我们充分意识到:良渚古城绝不是一个能自己自足的封闭聚落,而是一个由都城和广大的郊野组成的城市系统。这就是个“王国”的概念。虽然现在无法获知这个国的精确边界,但起码可以按照自然地理的界限,将杭州西北面的整个C形区域上千平方公里的良渚遗址进行统一观察。
  
  观念和视角急剧扩大,意味着传统考古勘探工作手段已经无法满足考古工作的要求。因此在这一阶段的考古工作中,更多地采取了地理信息系统(GIS) 和遥感(RS)等新的技术手段,为近年的发现起到了极其关键的作用。如古城外郭就是首先在高精度的数字高程模型上发现线索,再通过考古勘探验证而确认的。而水利系统的发现,则与遥感手段的应用直接相关。
 
  3 现代科技手段的应用
 
  3.1  DEM与良渚古城外围结构的探索
  
  在良渚古城发现后,研究其空间框架结构成为我们首要的目标。首要任务是要明确古城是否存在外郭城。在良渚古城发现之前,整个良渚遗址群内有根据现代地貌边界标定的135个独立遗址点。古城墙发现后,我们发现许多遗址点实际上是同一遗迹(如城墙)的不同位置,或者是城的不同功能区,只是因为后期的破坏导致彼此分离。因此以往基于遗址点的观察角度,显然已经无法适应对古城的整体研究需求。有了城墙这一明确的线索,考古工作的目标思路就豁然开朗,观察的焦点就集中到了城墙外围的这个区域。以城墙的基本形态作为参考,特别注意寻找那些同属于良渚时期,外形呈长条垄状的遗址点,以及能构成框型结构的那些遗址点的位置关系。但是这些遗迹因受到晚期的破坏,可能已经变得断断续续,所以需要在一个平面图上去复原这些地点的原有关系。
  
  这期间我们对古城东部区域进行了大规模的基础钻探。钻探获得了这个区域内古水系和文化堆积的翔实材料。但是我们发现这种基于传统考古手段形成的平面图,对于研究古城的外围结构所能提供的直观信息并不多。在这样的情形下,迫切需要找到另外的手段来进一步分析遗址。作为一种尝试,利用良渚古城区域1:500比例的线划图在GIS软件中制作了数字高程模型(DEM),结果有惊人的发现。在该数字高程模型(DEM)的截图(图8)中,莫角山标准的长方形轮廓,以及其上的大小莫角山和乌龟山这3个高台显示得非常规清晰,更为重要的是,在这张图里,我们可以明确地发现:良渚古城东南部外侧,存在着一个长方形的结构体,它由美人地、里山—郑村、卞家山分布构成北、东、南三面墙体,并和良渚古城的东墙和南墙相接续。结合之前勘探的结论,认为这一周框状的结构应和良渚古城密切相关,它可能是古城不同阶段的另一墙圈,也可能是与古城同期的外部附属结构。基于这样的认识,迅速开展了这周墙体上的美人地、里山2个地点的发掘,证实这些条垄状遗迹是由良渚晚期若干次的居址逐步加高形成现状的,作为良渚古城的附属平民住居的可能性很大。这种长条形框状聚落,与普通良渚基层聚落的形态完全不同。良渚的基层聚落都呈散点状分布的小聚落,每个间距500~1 000 m,聚落面积一般几千到一二万平方米,每个聚落都以自身土台为中心,周围围绕着该聚落的水域和稻田。这是水网平原地区和调和人类居住和稻作农业生产矛盾而形成的最优布局。而古城周边的这一框状长条聚落,面积相当于几十个散点式基层聚落的总和,其上居住的人口甚多,如果从事稻作生产,则围绕着它的稻田面积应该非常巨大,从居住地到稻田的距离会非常远。而该区域稻作专项研究调查显示,它周边的并没有良渚稻田分布,而是一般的沼泽,所以这一圈的居民应该不是从事稻作生产的农民,而应该是最早的城市居民。因此,我们认为这一圈居住地,当是古城的外郭城。
图8  良渚古城核心区DEM显示的外郭
 
  所谓“数字高程模型”,通俗地说,就是把地图上不同高程的范围,依照某种色系的变化,涂上不同的颜色。这样,即使一道城墙被破坏后呈若干分散的小段,其基本高程一致的话,在DEM平面图上就显示为相同的颜色,这样就很容易顺着某种几何位置关系把它们联系起来。而前述那张包涵有勘探形成的水系和文化堆积分布的线划图(图9(a)),它反映的文化堆积范围,既包括了地面上的人工堆筑高地,还有外围河道等低地区域的废弃堆积,所以,该图标示的遗存范围全面,但没有突出反映最重要的高程信息,对于寻找墙状的结构很不直观。另外,良渚遗址群还有分辨精度高达8cm的数字正射影像,谷歌地球(google earth)也提供了本区分辨率达60cm的高清影像(图9(b))。但是因为大量现代建筑和植被的干扰,这些影像对地面高程的变化反应也不敏感,从而使遗迹不能清晰显现。而相反地,DEM反映的是单纯的地表高程变化,所以能从复杂的地表植被和建筑的视觉干扰中,将遗存信息直观反映出来(图9(c))。因此我们发现,在本地区寻找城墙结构,DEM是最有效的方法,优于线划图和高清卫片。另外,经过配准处理的早期corona卫片(图9(d)),因为带有阴影,所以也能较好地表现古城地貌形态,同时早期地貌被现代建设的破坏也较少,其效果远远超过谷歌地球的现代正射影像。
图9  不同图形形式对古城结构的表现
 
  因为DEM在遗迹寻找上具有重要的指示作用,因此我们迅速扩大了古城周边1:500地图的测绘范围,并根据新的地图,制作了新的DEM。结果发现在古城的北边,还有2条长条形的结构,与美人地-里山-卞家山共同构成外郭结构。同时,我们发现良渚古城中心的宫殿区、城墙和外郭依次降低,构成了三重同心结构,是中国历史时期都城的宫城、王城、外郭三重结构的滥觞。取得了极为重要的认识,是中国古代城市研究的重大突破。
  
  良渚古城区域数字线划图分别有1:10000、1:2000、1:500三种比例。其中以1:500的图制作数字高程模型效果最好。这是与良渚遗址的堆积性状、保存状况密切相关的。比例不同的图,其等高线密度不同:1:10000的图,等高线间距为5m;1:2000的图,等高线间距为2m,1:500的图,等高线间距为0.5m。良渚地区的人工堆积,包括城墙遗迹,目前和周边平原农地的相对高程,大体都在3~4m,另外还有些相对高程只有1~2m。这样,如果使用1:10 000的地图,则除了莫角山这种相对高程为8~9m的巨型遗迹外,其他地点因为相对高程过小,几乎无法从农田中辨识出来。所以,1:10000比例的地图用于寻找城墙构造显然是不合适的。同理,因为存在着不少相对高度在2m以下的遗址,所以1:2000的图制作DEM,也会有大量的信息漏失。而1:500的图具有的0.5m的等高线密度,是制作DEM理想的素材。实际上在应用于结构寻找的DEM制作中,最重要的因素在于地图的高程分辨率,而非平面精度。地图的比例即使是1:10000,只要其等高线能够加密,达到0.5~1m的密度,也应该可以满足需要。
  
  DEM能在本地区的考古工作中发挥较大作用,应该和良渚以及整个太湖地区聚落分布形态密切相关。水乡平原地带植物繁茂,人口密集,因此从遗址现场和卫片等角度观察,干扰因素很多。但是太湖平原地区史前遗址多为人工堆筑的高墩,墩外多为水域和稻田,这种模式从良渚时期开始形成,一直延续到今天都没有发生大的变化。所以,早期的人工高墩往往会被晚期继续加高沿用,而不会推倒重起炉灶,从而使早期的遗址格局得以保留。因此通过DEM剔除了建筑和植被的干扰之后,遗址的原有格局就能比较好地得到反映。
 
  3.2遥感(RS)与GIS手段在水利系统探索中的应用
  
  随着近年的良渚古城考古工作的推进,我们又确认良渚古城外围存在一个庞大的水利系统。在寻找这个系统的整体结构的过程中,遥感手段提供了关键的线索。而在分析这个系统的作用中,GIS发挥了重大作用。同时在制作大区域的DEM时,针对一般的制作方法的缺陷,进行了探讨和改良,取得了满意的效果。
  
  2009年夏,良渚古城西北部约8km的彭公岗公岭,因为偶然的施工发现了大型人工堆筑遗迹。通过调查,发现此处遗迹系在两山之间的沟谷位置由人工堆筑大型坝体。坝体规模极为宏大,复原其堆筑高度可能近20m,宽度上百米。其内部中心由草裹淤泥的小土包垒砌,外围覆以纯净黄土。这种堆筑方法与反山等良渚时期很多台墩遗迹相同。在遗址现场发现有零星的良渚文化陶片,台墩上部则有汉墓叠压,因此推测这处遗迹可能属于良渚时期。顺此线索,在周边山谷内又发现了秋坞、老虎岭等几处类似的坝体。据观察,还是从基于单体水利设施的角度对这些坝体进行解读,推测可能是用于阻拦山谷的来水,使其改变流向,汇入山系北侧的德清下渚湖,避免洪水冲击遗址群。2010年夏,岗公岭的3个草叶样本经北京大学考古年代学实验室C14测定,其树轮校正年代距今约4800~5000年,证实了前期对这处遗迹的年代判断。因此其重要性进一步引起我们的重视,继续在周边进行调查。
  
  使用谷歌地球的高分辨率卫片对这一区域进行观察,2011年年初,意外地发现:在岗公岭这组坝体的南面的鲤鱼山也存在着一个明显具有人工痕迹的大型坝体。故在4月对这处地点进行现场钻探调查,钻探的第一天就证实这个300m长的坝体是人工堆筑的。同时发现在鲤鱼山的东侧狮子山也是一段已经被道路截断的坝体。这次的调查的意义并非仅仅增加了坝体的数量,关键在于鲤鱼山和狮子山通过其东面的小山体,连接到了良渚遗址群西侧规模巨大的水利工程——塘山。
  
  塘山遗址长6.5km,20世纪90年代发现后曾进行多次发掘,一般认为是良渚遗址群外围的挡水坝。但是当时是以单体遗迹的角度对其进行研究的,对塘山西侧向南拐弯后的去向,曾在毛元岭一带多次找寻,但是一直不得要领。而鲤鱼山和狮子山坝体的发现,证实塘山在向南拐之后,连接自然山体,复又向西南侧延伸发展。因此,包括塘山在内的这些大小坝体,并非单体起作用,而是构成了一个极其庞大的复杂的防洪水利系统,塘山只是这个系统内最长的单体。
  
  良渚水利系统的功用如何?我们和社科院考古研究所科技考古中心合作,通过GIS手段对这一系列遗迹进一步分析研究。首先发现原来认为岗公岭等高坝系统是将洪水导引到北侧德清的认识是错误的。因为这些山谷上部的分水岭远远高于坝体的高度,甚至高于坝体两侧的山体。所以,高坝系统实际上是能潴留洪水,形成2个山塘水库。社科院考古所刘建国等通过GIS分析,计算了水坝的集水面积和库容。
  
  最近通过GIS分析,推测该系统在运输上也应具有重要作用。天目山系可以为遗址群提供丰富的石料、木材及其他动植物资源。天目山古称“浮玉之山”,地质学家认为其具备玉器的成矿条件。塘山和德清杨墩等地点发现与制玉相关的遗存,百亩山则发现有石器的半成品,显示良渚时期的玉、石料可能是就地取材于天目山系内。遗址群内如美人地、卞家山、莫角山、马金口等各地点都发现大量的木材。因此如何运输是良渚人必须解决的问题。在轮式交通及配套的道路系统形成之前,水运是一种最经济便捷的运输方式。美人地木桩板上多次发现的有牛鼻穿,这是木材放排水运时用来穿绳,方便拖动的装置,表明是用放排的方式运来。卞家山和莫角山的码头设施、出土的木浆等说明水运在当时的重要地位。与平原区发达的水网不同,本地区的山谷陡峻,降水季节性明显,水量变化大,夏季山洪暴发,冬季则可能断流,大多时候不具备行船的可能,通过筑坝蓄水形成的库容,则可形成连接各个山谷的水上交通运输脉络。如高坝系统的岗公岭、老虎岭和周家畈3坝,以坝顶高程最低的海拔25m计,根据谷底高程推算,满水水面可沿山谷上溯1500m左右。低坝系统鲤鱼山坝群海拔约9m,依据GIS的分析,蓄满水时水面可北溯3700m左右,直抵岗公岭坝下方;东北面可以与塘山渠道贯通(见图7)。
  
  在制作图6这张DEM时,我们对常规的制作方法进行了一些改进。与古城局部的DEM不同,该图包涵整个良渚古城和外围区域,面积达百余平方公里,地形有山地丘陵和平原,海拔高度0~500m。这个区域内有1:2000的数字线划图,其等高线密度为2m,理论上足够满足在整体表现古城和水利系统的显示要求。但是我们发现,按照一般的方法制作DEM时,因为软件默认的颜色差值,都是等距的。比如本区高程范围为0~500 m,分成50个颜色等级,它就自动以每10m为一种颜色。而实际上我们所有人工遗迹的高程都集中在2~35m的范围内,其中很多遗迹相对高度只有2~5m,如果以10m间距区分颜色,绝大部分遗迹都淹没在相同色块中,无法辨识。如果以2m的精度区分颜色,则需要手动设置250个色级,而这么多色级的颜色区别肉眼几乎是不可辨别的。因此,考虑采取不等距的色级设置,即在有遗迹的高程范围内加密设置,在没有遗迹的高程范围内消减色级。将遗迹集中的0~40m范围内以1m为一个色级,40m高程之上,逐步将高程范围加大,最后设置约60个色级。以这种色级进行制作的DEM效果,比较符合需求。据观察,目前大部分的考古项目在委托测绘单位进行DEM制作时,都是按照软件默认的平均高程值进行制作的。在高程悬殊的区域,这种DEM就很可能达不到需要的效果。因此我们认为这是遗址GIS处理中需要关注的一个重要方面。
  
  GIS和RS技术在良渚古城考古中的巨大作用,使之具有了与考古学传统手段并重的地位。在寻找大的空间结构中,往往能提供最新的线索,在此基础上再使用考古手段进行验证,其范围和效率远远超过单一的地面调查和钻探,值得推广。
 
  4  结束语
  
  良渚遗址的考古迄今已经经历80年,我们对它的认识,仍然是粗线条的。可以预期在未来几十甚至上百年内,仍将会对其进行持续不断的发掘和研究,随着考古学学科的发展,新的理论、方法与手段会不断地应用到研究工作中,使我们的认识不断接近历史的证实。
 
(本文原载于《遗产与保护研究》2016年第5期)
 

作者:王宁远

文章出处:良渚古城考古