考古现场出土的文物种类和材质繁多,有壁画、陶瓷器、纺织品、玉石器、金属、玻璃、植物纤维、生物体等,为了满足考古现场开展文物保护工作的实际需要,又要兼顾测定仪器的便携性、可移动性及其稳定性,在有限的空间内形成考古现场出土文物埋藏土壤和分析检测的系统,达到查明文物出土现状的材质和病害基本信息的目标,项目组对考古现场的检测需求进行了进一步的细化和分类,在划分两个部分的基础上,选出了为研究和监测这些指标所必须的仪器和设备。建立了分析体系框架,完成了X射线荧光光谱仪、拉曼光谱仪和离子色谱以及近红外光谱在文物保护和现场检测应用的分析报告,并结合莫高窟遗址对各种仪器可获得的信息进行了试验,试验初步证明,以文物出土现场移动实验室所具备的基本条件,如实验室空间,实验室必要的水、电、气供给以及通风设备等,能够对各种文物进行相应的检测,在第一时间,了解文物出土时的物质结构、元素成分、光谱特征等,建立珍贵文物的出土时的科学档案,为文物的妥善处理和下一步的保护提供重要的试验数据。此外,车载各种对文物赋存环境的快速监测仪器,能够准确获知文物出土时埋藏土壤的含水量、含盐量以及酸碱度等重要参数,为实现考古现场保护的科学化奠定了基础。同时,通过研究比较国内外各种同类仪器的性能测试指标,并对各类仪器的使用方法和各种指标测试分析手段进行了试验,制定了各种仪器的操作手册和各项指标的操作方法,建立了基于无损和快速两个特点的文物出土现场检测体系,在山东寿光考古现场的应用证明,在遗迹辨识、文物出土情况分析等方面对大多数考古现场提供有效帮助。山东考古现场对古代制盐工艺各种遗迹现象的检测数据表明,所取得的分析数据为考古学家解释和说明古代的制盐工具提供了重要的科学依据,充分体现了文物出土现场移动实验室的作用,预示着文物出土现场移动实验室必将为未来的考古工作提供重要帮助。
运载平台选型、空间设计以及装配制造—— 本研究完成主要研究工作为结合我国各种道路状况和移动实验室的空间需要选择了适合的搭载底盘,并根据野外工作条件和移动实验室个单元功能进行室内空间功能划分,各功能区细节设计,加工材质选择,固定设备设计加工和安装,实验室水路、气路、电路的设计和安装,车内工作站的安装,实验室内照明系统、空调系统、暖风系统、网络系统的设计和安装,实验室特殊通风柜和文物充氮保存柜的设计、制作和安装,实验室储物空间的合理设计和制作安装,实验室整体VI设计、车模和动画演示制作等。本单元由清华大学、敦煌研究院、上海博物馆、浙江大学、上海格澜实验室设备有限公司等单位的研究人员通力合作完成,最后由镇江捷城车载无线电厂制作出我国第一台文物出土现场移动实验室。
新的成果 服务于考古现场
本项目针对我国文物出土现场调查、探测技术缺乏、装备落后、现场应急保护基础薄弱的现状,紧密结合我国目前考古现场的突出技术和装备需求,遵循将文物保护科学实验室前移现场并服务于考古发掘和现场保护的理念,开展文物出土现场信息采集、智能探测、环境监控、快速分析、应急保护等项目技术研究和装备研发,制定了系列的文物出土现场保护规范与技术标准,系统集成我国首台功能全面、技术先进、设备齐全、机动灵活的文物出土现场保护移动实验室,形成了考古发掘现场调查、探测、保护等系列技术和装备支撑平台。
(1)结合考古现场的实际需求,提出了科学试验室前移现场并服务于考古发掘、信息提取和应急保护的理念,通过设备集成、装备研制、软件开发和标准研制,打造出我国首个考古发掘现场具有综合功能的技术支撑平台。
(2)以GIS为核心,整合现代测绘和数字化记录技术,首次实现了遗迹、遗址、发掘现场的图像采集、数据测量、数据处理、三维建模与数据传输的多手段并用、相互补充的系统集成和软件开发。
(3)集成现代智能控制、传感器和数据传输技术,研制出我国首台考古发掘现场智能预探测系统。考古发掘现场智能预探测系统,采用视频探头、传感器和控制单元小型化、模块化分体组装式设计,满足了探测系统沿发掘探孔进入的实际需求。解决了不产生扰动情况下,探测系统进入墓葬探测空间的进入方式之难点。
(4)陕西三座古代墓葬的实地探测,考古发掘现场智能预探测系统首次实现了发掘前对墓葬内部结构视频、温度、湿度、氧气、二氧化碳、硫化氢、甲烷气体数据的采集和传输。使科学考古发掘预案制定、通过对古代墓葬环境规律的探测研究馆藏文物保存最佳环境成为可能。
(5)依据考古发掘现场遗迹遗物的种类和特点,总结提炼现有技术,研制缺环技术,首次研发、集成现场应急保护系列工具包和使用手册。现场应急保护系列工具包,具有配套齐全、应用灵活、针对性强、专业性高、便于携带等特点,充分满足现场应急保护需求,不仅能够提高现场保护工作效率,同时能够保证现场文物的完整提取和科学保护。
(6)研发出文物出土现场温湿度监测和无线数据传输系统。该系统依据考古发掘现场的特点,具有组合灵活、便于布点、数据准确、传输稳定、工作范围环境临界区间较宽的特点。
(7)通过文物出土现场应用需求和国内外小型便携仪器设备的调研,筛选出一套适合考古发掘现场环境检测、材质分析、功能配套、便于携带的组合式分析监测系统。实现了对现场出土文物在第一时间的检测分析和文物出土环境数据采集记录。
(8)整合现场保护、智能控制、传感器、现代分析、计算机、通讯、传输、数据处理和空间技术等多学科技术和装备,完成了文物出土现场保护移动试验室的外观设计、功能划分、空间布局、设备搭载和车辆选型,首次实现了国际上第一个具有综合功能的文物出土现场保护移动试验室的系统集成和研发。文物出土现场移动实验室已被列入国家特种新型车辆。
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