国家“十一五”重点科研项目“中华文明探源及其相关文物保护技术研究”
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一、项目背景
中华文明是中华民族在其形成和发展过程中创造的灿烂文化成果的结晶。中华文明探源是对中华文明形成和早期发展过程的多学科综合研究，目的是充分揭示早期中华文明的丰富内涵和辉煌成就，回答中华文明形成的时间、地域、过程、原因和机制等基本问题。在此基础上，扩展视野，探讨中华文明与周边地区文明化进程的互动，进而通过与世界其他古代文明的比较研究，总结早期中华文明的特点及其在人类文明发展史上的地位。自2001年起，至2008年，国家文物局已经实施了“中华文明探源工程预研究”、“中华文明探源工程（一）”和“中华文明探源工程（二）”三个阶段的研究，取得了重要成果，也存在诸多不足和仍然有待探索的问题。因此在2009年，国家文物局组织实施了“中华文明探源及其相关文物保护技术研究”，针对中华文明探源研究和文物保护存在的共性、关键技术问题开展研究。
二、项目主要研究内容
该项目主要开展3个研究方向：“中华文明起源与早期发展综合研究”方向7个课题、“中华文明探源工程中现代科学技术应用与支撑研究”方向7个课题、“文物保护与展示关键技术研究”方向4个课题，具体如下：
1．中华文明起源与早期发展综合研究
在前期工作基础上，进一步深化研究、整合力量、完善手段，继续全面推进公元前3500年至前1500年黄河、长江及西辽河流域中华文明起源、早期发展及形成的研究。主要研究内容在精确碳14测年和考古学文化谱系研究所建立的准确年代学框架内，根据考古调查和发掘所获的基础研究资料，通过对环境、技术与生业、社会结构和精神文化四个基本方面的多学科综合研究与整合，深入探索中华文明形成的时间、地域、过程、原因及机制，科学准确地揭示中华文明起源与早期发展阶段的重要特征。
该方向研究主要分为：课题一：公元前3500年至前1500年黄河、长江及西辽河流域考古学文化年代谱系的完善和文明化进程中重大事件的年代学研究；课题二：公元前3500年至前1500年黄河、长江及西辽河流域的人地关系研究；课题三：公元前3500年至前1500年黄河、长江及西辽河流域的技术、生业和资源；课题四：公元前3500年至前1500年黄河、长江流域及西辽河流域都邑性聚落综合研究；课题五：公元前3500年至前1500年黄河、长江及西辽河流域区域聚落与居民；课题六：公元前3500年至前1500年黄河、长江及西辽河流域精神文化的发展；课题七：中华文明形成和早期发展的整体性研究。
2．中华文明探源工程中现代科学技术应用与支撑研究
以多种现代自然科学技术手段为支撑，从宏观、中观、微观三个层面为考古学研究深入探索中华文明起源的时间、地域、过程、原因及机制和早期中华文明的重要特征，提供科学基础和技术分析的标准化平台。通过与考古学研究的有机结合，深入探索各种自然科学技术手段对考古信息的收集、辨析和解读的有效方法并制订相应的技术标准和规范；以中华文明探源工程为契机，切实推进自然科学技术在考古学研究中的应用。主要内容包括：应用遥感多波段、多分辨率、多时相的技术特点，对典型区域的遗址进行波谱特性、几何特征、空间分布规律、古环境、遥感考古数据获取与处理的综合研究，建立适合于我国遥感考古的波谱数据库和遥感考古影像库及我国遥感考古理论体系和技术规范。针对考古调查对象的物理、空间特性，研究将地球物理勘探方法应用于考古探测的技术方法，分析考古特征的波谱物理特性，并据此制定地球物理勘探考古野外数据采集的工作流程和规范以及适用于考古发掘的数据处理方法；建立适应我国遗存埋藏状况、简便高效的无损考古勘探技术体系；研究新型的测量设备（如全站仪，GPS，三维激光扫描仪，数字近景摄影测量设备）集成应用的方法、工作模式、技术操作规程；研究利用GIS和VR技术，建立与考古调查、发掘、研究和展示相适应的辅助技术支撑平台。完善探源工程中测年技术、分子生物学技术、沉积物和土壤解析技术、植物遗存解析技术、动物遗存解析技术和古人食性解析技术的应用研究和研究制定相应的实验室检测规范；研究中华文明探源中出土石器、玉器、陶器（包括建筑材料和彩绘陶等）、骨器、青铜器等现场处理技术规范。以试验考古学理论、方法为指导，研发可控考古试验场，模拟中华文明起源与早期发展阶段重要考古遗迹的形成、使用和废弃的过程，并在此基础上，开展新型物探方法的应用试验，建立被测物体、探测信号和探测技术之间的定量关系，验证探测技术和探测结果的有效性和探测精度，推动考古探测技术和装备的研究和提高；以文物出土现场移动实验室为研究平台，重点开展针对考古现场实际需要的信息采集系统和专有设备的研制，通过适用性研究，建立相应的操作流程和规范，形成基本完备的信息采集和现场应急保护技术的应用体系。
该方位主要分为：课题八：遥感考古关键技术研究；课题九：地球物理勘探考古关键技术研究；课题十：古遗址考古发掘数字化记录关键技术研究；课题十一：GIS技术与VR技术在考古中的应用研究；课题十二：实验室考古综合技术应用与规范化研究；课题十三、考古发掘现场科学数据集成采集–分析系统和应急保护技术体系研发；课题十四：实验考古与考古探测技术可控试验场关键技术研究。
3．文物保护与展示
运用化学、物理学、生物学、材料科学和实验室分析技术等，系统开展考古发掘现场易损材质文物提取技术和实验室保护技术研究，研发符合我国古陶器、纺织品、木漆器保护需求的若干项具有自主知识产权的新技术、新材料、专用设备和标准规范，取得相关配套实用的保护技术、系列的保护材料和实施工艺。针对探源工程中的良渚遗址和二里头等遗址存在的保护问题，采用地质工程、岩土工程等相关学科现代理论和方法，通过对考古现场不同类型土遗址形成特点和工艺特征等研究，对其主要病害进行分类和风化机理研究，开展考古发掘现场土遗址保护技术、方法、材料和工艺的研究，研究建立考古发掘现场土遗址保护效果后评价体系，解决潮湿环境下土遗址保护的技术难题。通过示范性保护和推广应用，大幅度提高我国文物保护的科技水平，实现我国文物保护科学技术的跨越式发展。通过系统的技术集成和示范实践，从馆藏文物保存环境自动监测、评估体系、调控技术和质量控制等四个方面，研究开发适合馆藏文物保存特殊环境的具有连续实时监测功能的智能型环境反应性自动监测仪，实施环境监测应用；建立基于“洁净概念”的馆藏文物保存环境质量评估体系和洁净度质量评定分级标准；研制调控文物藏展微环境湿度和洁净度的专用高效功能材料与装置，建立文物友好型环境调控材料评价方法和体系；研究建立环境因素对文物材质影响作用的分析评价方法和加速试验装置，研制我国馆藏文物保存环境质量标准，提升我国博物馆文物保存环境质量水平和评价技术水平。针对古遗址、出土文物以及遗址考古发掘现场的数字化需求，研究专业的全方位数字化获取关键技术，开发相应的系统，并研制相关的专业化成套装置，以逼真获取文物的“数字本体”，为多元文明的起源研究提供最真实的数字化素材。针对游客接待、网络化传播、互动式参与、博物馆导览等多种陈展需求，研究沉浸式大型遗产展示、网络化传播展示、参与式互动展示及掌上数字导览展示等多种陈展技术，研制相应的装置系统，通过数字手段来辅助文物的陈展，拓展其手段与内容，从而及时有效地传播中华文明。
该方面主要分为：课题十五：中华文明探源相关珍贵文物保护关键技术研究；课题十六：珍贵文物保存环境控制关键技术研究；课题十七：史前考古现场土遗址保护关键技术研究；课题十八：文物数字展示关键技术研究。
1．中华文明起源与早期发展综合研究
其关键技术包括：加速器质谱仪碳14测年技术（AMS），δ
2．中华文明探源工程中现代科学技术应用与支撑研究
（1）遥感技术在中华文明探源中的应用，能在许多方面能获得从地面观测无法得到的大量信息，主要表现在以下几个方面：覆盖范围广，可以获得研究区的全局信息，特别象大型遗址，地面观测只能获得视线内的地物景观，无法构成对全局的图像；光谱范围大，遥感（包括地球物理勘探技术）则能覆盖从紫外线、可见光、红外线、热红外、微波等能量波范围全波段电磁波来探测地物；时空分辨率高，遥感技术可利用卫星高时间重复频率所获得的数据积累获得研究区的遥感数据，研究考古遗址区随时间变化的地形景观及古遗址的情况；光谱分辨率高，多光谱遥感图像能提供对同一考古研究区不同谱段的遥感信息，高光谱成像仪能够在一个特定光谱范围内细分出数十至数百个波段，增强了对地物（如考古研究区作物的变化）的识别能力；穿透能力强，合成孔径成像雷达的穿透性特性可用于古代地理环境研究，而探地雷达技术则能获取地表下一定深度的考古信息；对考古文物的无损探测。
（2）地球物理勘探在中华文明探源工程中的应用主要是：高密度电法考古解译技术、高精度磁法考古解译技术、浅层地震考古解译技术、探地雷达考古解译技术、地质钻探考古及井间地震考古解译技术。具有对地下考古对象无损探测的优点，使用物探方法能探测和研究遗迹的平面形制特征和布局结构，无需进行大面积的揭露，即能节省大量人力、物力和时间，又不会对遗存有任何破坏。
（3）考古发掘数字化记录关键技术，主要指三维激光扫描技术、全站仪、GPS、数字近景摄影测量技术在考古发掘记录中的集成，能够实现数字化处理及虚拟研究。
（4）实验室考古技术包括：以遗址出土的各类文物和标本的实验室分析检测，获取探源工程研究所需信息和科学数据，其主要技术有测年技术、分子生物学技术、沉积物和土壤解析技术、植物遗存解析技术、动物遗存解析技术、古人食性解析技术、形态分析、物理性能分析、热性能分析、成分分析和结构分析等技术。
（5）考古发掘现场科学数据集成采集–分析系统和应急保护技术体系中的共性技术和关键技术包括：考古发掘现场信息的采集以及应急支持辅助系统、考古发掘现场多维度智能预探测技术、考古现场便携式X荧光和透射技术、移动考古实验室在田野遗址的环境监测技术、应用多种检测方法建立现场文物材质和病害的快速鉴别方法、考古现场出土文物防霉技术研发、考古现场出土脆弱文物提取与包装技术。
（6）实验考古与考古探测技术可控试验场关键技术研究所涉及的共性技术和关键技术包括：考古探测技术可控试验平台、探测技术试验场测试与评估方法。
3．文物保护与展示
（1）陶质文物保护关键技术包括：考古发掘现场易损陶器保护技术、陶质彩绘文物彩绘保护技术研究、酥解粉化陶质文物保护技术。
（2）纺织文物保护关键技术包括：泥化变质纺织文物保护技术、矿化变质纺织文物保护技术、灰化变质纺织文物保护技术、微生物方法对出土脆弱纺织文物进行加固处理技术。
（3）木漆器保护关键技术包括：无机材料渗透技术、脱水加固技术、复原整形技术及相关评估方法。
（4）文物保存环境共性技术和关键技术包括：研发具有自主知识产权的博物馆文物保存环境反应性自动监测仪、具有高效调湿功能的被动调湿剂、具有净化多种微量污染气体的被动吸附剂、具有高效净化和调湿功能的主动型专用微环境调控装置，建立博物馆文物保存环境质量评价技术体系、制定博物馆文物保存环境洁净度分级标准、馆藏文物保存环境质量标准等关键技术；实施博物馆环境调控示范实践。成果不仅可直接应用于文物博物馆的环境监控工作，也可用于民用环境调控。
（5）史前考古现场土遗址保护关键技术研究包括：史前城址保护技术、史前建筑遗址保护技术、史前农田遗址保护技术、考古发掘现场土遗址力学稳定性控制技术、考古发掘现场土遗址表面防风化加固材料和工艺、考古发掘现场土遗址保护效果后评价体系。
（6）文物展示的关键技术包括：文物实体影像结构光三维扫描的自动标定技术、文物实体影像静态模型的结构光编码技术、文物影像特征主动线索提取技术、文物影像三维重构技术、文物实体影像高品质三维点云特征提取与自动拼接技术、文物实体三维模型实拍纹理处理技术、古遗址场景高精度数字化信息采集处理系统、文物高精度实体影像扫描仪原型机装置及配套系统、文物实体三维模型多角度纹理无影拍摄装置、大型遗产数字展示技术、面向互联网传播的文物展示技术、参与式的文物互动展示技术、博物馆数字导览等装置与设备。
后记
中华文明探源工程开创了采取国家工程的形式，以自然科学和人文社会科学相结合，研究重大人文社会科学课题的工作模式，大量采用了放射性碳14同位素测年、古植物、古动物、古环境、古人类食性分析、化学成分分析、物理结构分析、遥感和遗址的物理探测等自然科学技术。这种多学科交叉融合、协同创新的工作模式，不仅为中华文明探源工程的顺利实施奠定了基础，更为相关重点科技项目的组织提供了良好的借鉴。