一、项目基本情况

该项目是重庆师范大学武仙竹教授承担的2010年度国家社科基金西部项目《微痕分析与数字模型技术在考古研究中的应用》（10XKG007），其最终成果形式为专著——《微痕分析与数字模型技术在考古研究中的应用》，拟于2016年由科学出版社出版。课题组主要成员有：武仙竹、马江波、郑利平、王运辅、施梦以、李凤。

二、本项目研究的目的和意义

本课题对中国考古界近年兴起的“微痕考古”及“数字模型考古技术”进行了系统研究。从“微痕考古”及“数字模型考古技术”的学术概念、发展过程、实验技术、应用价值等进行了全面探讨。除必要的理论分析和概念探讨外，还通过大量的考古实践和综合分析工作，对其技术方法、应用效果、学术论点等进行了丰富的科学实践。其研究体系和学术观点对考古学发展具有理论探索作用，实验分析及研究范例则对文物保护新技术推广、多学科交叉研究等具有重要参考价值。

三、研究成果的主要内容和重要观点。

本课题主要内容包括“微痕考古”及“数字模型考古技术”的综合研究。

1.“微痕考古”研究

对国内、外微痕考古相关工作理念、发展背景、实验技术等进行了归纳和整理；应用“微痕考古”研究理念及其技术方法，对我国旧石器时代以来不同历史阶段典型性遗址、典型性标本和重要遗迹现象进行探索性科学实践。具体内容包括：

本书除了对微痕考古缘起与发展过程进行详细叙述外，还对微痕考古的学科定位进行了讨论。指出传统的考古学工作中，比较重视对古代遗迹遗物从宏观的方面进行研究，如地下遗迹的出土位置、形状、组合关系，以及遗物时代、形态、大小、质地等观测分析。而“微痕考古”研究，则是通过显微观测、数字化分析与技术实验等，对普通方法不易认识的遗迹现象、遗址埋藏过程、工具生产与使用方式、人类行为模式与区域文化等，进行微观、实证性研究，引导人们把考古工作进一步向深入、微观、具体的思维领域发展，从而去获取一般考古学方法难以得到的研究结果。微痕考古与一般重视形态、类型、推测性的认知方法相区别，涵带着强烈的实证性和实验考古特征。由于微痕考古是以微观现象和科学实验来论证历史过程的，所以其研究结果具有很强的科学性，同时，在研究理念和分析技术方面，其研究结果具有积极促进考古学深入发展的作用。微痕考古产生及其发展，是自然科学实验方法和应用技术在不同专业领域深度融合和交叉研究的结果。它显示出脱胎于自然科学的考古学专业，在现代科学技术不断发展和应用技术不断推广的促进下，还会在学术研究中发挥巨大作用，能够继续开拓出广阔的学科发展前景。

实践探索方面，本书着重选择了我国近年有代表性的一些考古遗址进行微痕实验分析。研究对象广泛，并且具有针对性。在时代上囊括旧石器时代至明清，在分析材料方面包括骨骼化石、骨制品、石制品、陶制品、植物遗存、冶炼遗迹、用火遗迹及其它特殊建筑材料（早期石灰）等。其中，旧石器研究地点包括湖北郧西县白龙洞古人类遗址、湖北郧西县黄龙洞古人类遗址。新石器时代研究地点选择了浙江萧山跨湖桥遗址、湖北巴东店子头遗址。先秦时期选择了重庆巫山蓝家寨遗址、湖北宜昌路家河遗址。秦汉及其以后古文化遗址研究地点，选择了重庆璧山县汉魏崖墓、重庆涪陵白鹤梁石鱼遗存、重庆丰都县瓦啄嘴遗址植物遗存、重庆老鼓楼衙署遗址骨制品、重庆石柱县明清时期冶锌遗址等。在不同时期、不同类别的遗物遗迹分析研究中，获取了很多具有原创性特点的科学认识。

2．“数字模型考古技术”研究

“数字模型考古技术”是中国科技考古和多学科交叉研究领域的热点。本著作对该领域近年主要发展动态进行了总体概括和论述，在应用技术方面进行了具体实践并获取了一些新认识。

在理论探讨方面，认识到以“数字模型考古技术”提升文物博物馆行业的科研质量和成果展示水平，是中国文化遗产保护、考古学研究、传统文化传承创新等方面的新趋势。中国已经具备成熟的以多种技术方法建造古代文化遗址、古文物遗存数字模型的实验技术，其实际工作已常见于古文化遗址地貌数字模型、居址结构数字模型、古代建筑数字模型（包括土木建筑、砖石质建筑、石窟崖墓）、可移动文物数字模型（包括古人类化石标本、古植物遗存、金属质文物、陶瓷质文物）等多方面古遗址及单件文物模型的数字化建造工作。该领域工作一方面适用于文物信息资料的科学提取与长期保存，一方面适用于文物遗存的高精度分析和多学科交叉研究。同时，在文物保护技术成果展示等方面，还可以发挥传统文物保护技术不可替代的重要作用（遗址或文物的数字化虚拟展示、数字化出版，文物修复与复制，数字博物馆建设，等）。

在实践探索方面：举例了以扫描仪为基本设备，进行“数字模型考古技术”的应用示范；以全站仪为基本设备，建造古文化遗址地貌数字模型和结构数字模型的示范；以医用CT为基本设备，建造文物标本三维模型的应用示范；以3dsMax技术为基本方法，进行文物三维数字模型的研究示范；以虚拟现实（Virtual Reality）等网络虚拟编码技术，建造可移动文物三维数字模型的应用示范；以虚拟现实建模语言（VRML），建造古代文物数字模型的应用示范；以三维多边形建模软件（Polygon），建造实体文物虚拟数字模型的应用示范；以近景摄影测量技术，建造古代建筑数字模型的应用示范，等等。实践举例类别多样，技术方法反映全面，在实际工作中具有很大的应用参照性作用。

3.创新性研究认识

本项目科学实践中，取得了多方面创新性研究认识。包括：

骨化石表面痕迹研究方面：在湖北白龙洞遗址中发现了人类最早的剥皮屠宰技术和戳刺性行为技术，为研究距今约80万年的直立人的行为技术和智力水平等提供了重要实证；在湖北黄龙洞遗址中，发现了晚期智人对动物骨骼表面进行有切割、刮削、砍斫和砸击等多种行为技术的证据，证实该遗址骨骼化石的埋藏原因，与人类在洞穴内居住及生存行为有关。

骨骼表面痕迹研究方面：从浙江跨湖桥遗址骨骼表面痕迹上，发现了我国新石器时代早期古居民已熟练掌握了对动物进行剥皮、分解、剔肉等多种屠宰和食物加工技术，并且这些技术方法与中国旧石器时代古人类有密切的技术渊源（如对动物躯体进行分解时切割位置的选择等）。从巴东店子头遗址动物骨骼表面痕迹上，认识到我国现代专业狩猎民族的敲骨吸髓技术（鄂伦春人对砸技术），在三峡地区新石器时代早期就已经存在了。从巫山蓝家寨遗址动物骨骼上，发现了三峡地区春秋时期古居民已掌握了使用马衔的御马技术；还发现三峡地区传统食物加工中熏制腊肉的风俗及技术，在三峡地区春秋时期就已经存在的实物证据。通过重庆老鼓楼衙署遗址骨骼表面痕迹研究，则首次发现了人类弋射鸿雁时在其骨骼表面所遗留的箭镞痕迹，该发现为认识我国古代弋射技术及其使用工具等提供了重要实物证据。

石质文物分析方面：通过对重庆璧山汉代崖墓及画像石棺表面痕迹观测分析，研究确定了三峡地区古代工匠在石作生产中所使用的工具类型，并对重庆古代崖墓开凿技术、画像石棺制作工艺流程等取得了丰富的第一手研究资料。在重庆涪陵白鹤梁石鱼的系统研究中，则认识到石鱼雕刻技法包括有线雕、浅浮雕、高浮雕等。浅浮雕中“三层花”艺术具有远承商代雕塑文化的特点。石鱼形态种属包括有鲤鱼（Cyprinus carpio haematopterus）、花鲈（Lateolabrax japonicus）、鲻鱼(Mugil cephalus)、岩原鲤（Procypris rabaudi）、青鱼（Mylopharyngodon piceus）、鲫鱼(Carassius auratus)、胭脂鱼（Myxocyprinus asiaticus）、中华倒刺鲃（Spinibarbus sinensis）、短身白甲鱼（Varicorhinus brevis）等9种鱼类。其中作为水标的石鱼形态为鲤鱼。元代、明代石鱼形态属于花鲈、鲻鱼等溯流性海鱼。清以后雕刻的石鱼作品，则有岩原鲤、青鱼、鲫鱼、胭脂鱼、中华倒刺鲃、短身白甲鱼等三峡地区特色鱼种或优势鱼种。白鹤梁石鱼种类变化现象，真实反映出三峡历史时期鱼类资源种群结构的演变，证实明代以前三峡尚有较多海洋性溯流鱼类，而清代以后该地区海洋性溯流鱼类已急剧减少。

陶制品微痕分析方面：通过宜昌路家河遗址陶器制作工艺及表面痕迹观测、分析，确认该遗址古居民陶器制作流行轮制技术，熟练掌握轮制、捏制兼用技术；在陶器表面流行使用拍印纹、堆塑纹、刻划纹、描绘纹等装饰手法。装饰规律包括：①拍印纹装饰图案（内容）比较固定，纹饰细部特征具有稳定性；纹饰结构之间的线条具“相邻”性（或称连接性）特征，不存在线条之间的叠压、打破关系。②堆塑纹呈立体形状突起于器物表面，大多加工精细；纹饰与器表之间有比较清楚的粘接、拼贴痕迹。③刻划类纹饰图像，其线条组合有一定机动性；单个线条的粗细大多不够匀称；线条与线条之间常见打破或叠压关系。④描绘类纹饰装饰性强、艺术特征突出，其装饰内容是以“画面”来进行图像塑造，而不是以线或点来进行图形组合。等等。

植物种子分析方面：在重庆丰都县瓦啄嘴瓷窑址所发现的宋代油桐种子研究中，通过种子形态及伴生树木木炭综合分析，确定了我国最早的人工栽培桐“光桐”（Vernicia fordii）首先在三峡地区被驯化和规模性种植，证明三峡地区是我国传统林业资源人工栽培桐的原产地。

中国古人类用火遗迹分析方面：通过微痕考古技术（高倍显微观测）与元素含量分析、岩石磁学高温事件检验等实验技术相结合结合，确认中国是世界上人类最早开始掌握用火技术的地区之一，并且保存有丰富的古人类用火遗迹。中国旧石器时代古居民用火规律为：旧石器时代早期时主要以使用“火堆”为主，该技术成为贯穿整个旧石器时代的主流技术。同时，中国旧石器时代中期出现了“火塘”技术，旧石器时代晚期出现“火灶”技术和“石烹法”等。其中“石烹法”遗迹的发现，证明中国古人类是最早掌握煮食技术进行熟食加工的人类。中国旧石器时代晚期出现的“烧烤地面”，反映中国古人类很早就重视对居住环境的改造，类似的居址环境改造技术，在世界上大部分地区是新石器时代才开始使用的。

古代石灰成分及使用工艺方面：使用X-射线衍射、扫描电镜分析、红外光谱分析等多种现代实验技术，对三峡地区明代古墓石灰标本进行了综合研究，发现该地区石灰成分包括有石灰、糯米浆、黄土3中成分，是一种按照一定比例加工生产的“三合土”。该物质特点具有多种颗粒状物质紧密嵌构，形成致密度大、硬度强、密封性好、不溶于水等多种优化特点，对认识三峡地区土木建筑史、化学化工史等具有重要意义。

古代冶锌遗迹研究方面：对重庆石柱、丰都等县明清时期冶鋅遗迹进行了总体研究，认识到三峡地区明清以来持续使用装炉蒸馏、气体冷凝技术进行冶锌生产，三峡地区分布有迄今所见我国早期炼锌生产中的唯一实物遗存。该地区对研究我国历史上炼锌术的起源、发展等具有重要意义。

四、本项研究成果的学术价值和应用价值

1.学术价值

本项目第一次从学科动态发展的角度，对“微痕考古”和“数字模型考古技术”进行了全面、系统的研究。其理论探讨对考古学科学发展具有推进作用，专业实践对考古学研究技术具有示范作用。项目成果将有力支撑我国科技考古领域的前沿探索，推广我国多学科交叉研究和新技术应用，使科技考古事业在文化遗产保护、传统文化传承创新、和谐家园和小康社会建设等方面发挥更大作用。

2.应用价值及社会影响

本项目研究技术和方法，在文化遗产保护事业中具有很大的应用价值。其中微痕考古技术被广泛应用于文物鉴定和文化遗产综合研究，数字模型考古技术则被广泛应用于文化遗产的复原、科学保护和数字化展示工程等。项目阶段成果之一“动物骨骼表面人工痕迹的三维数字模型及正投影等值线分析”，获2012年度重庆市科技进步三等奖（证书号：2012-J-3-81-R01）。