雜志精選|| 基于 GIS 技術(shù)的嵩山圣山崇拜考古學觀察與分析
基于 GIS 技術(shù)的
文 圖 / 丁大濤 趙獻超
地理信息系統(tǒng)（Geographical InformationSystem，簡稱 GIS），作為“時空解釋的新手段”始于 20 世紀 60 年代，20世紀 70 年代以后 GIS 技術(shù)朝著實用方向迅速發(fā)展，成為一門新的學科而運用于各個領(lǐng)域。盡管GIS 技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護和考古學研究方面的應(yīng)用已不是新鮮事物，但總體來講“這類研究的數(shù)量較少，還處于探索階段”。
從 2015 年開始，鄭州市文化遺產(chǎn)研究院與北京大學考古文博學院合作成立項目課題組，聯(lián)合登封市文物管理局對中岳嵩山地區(qū)的古代建筑遺址進行大范圍的調(diào)查。調(diào)查范圍除 2010年被列入世界文化遺產(chǎn)名錄的登封“天地之中”8處 11 項歷史建筑外，還增加了永泰寺遺址、華嚴寺遺址、大周封祀壇遺址、上盧崖寺遺址、登封壇遺址等，并搜集了嵩山南麓諸多歷史時期遺存考古調(diào)查成果、考古發(fā)掘資料和既往研究文獻。
常用的 GIS 軟件
我們利用 GIS 技術(shù)作為主要分析工具，通過對嵩山地區(qū)不同遺存的時間和空間分布考察，在綜合分析的基礎(chǔ)上，重點探討不同歷史階段文化遺存的分布特征及景觀特征，分析嵩山圣山崇拜形成和發(fā)展的歷史過程。
常用軟件和數(shù)據(jù)
GIS 軟件
常用的 GIS 軟件有“商業(yè)軟件”（ArcGIS、MapInfo、Idrisi） 和“ 開 源 軟 件 ”（QGIS、GRASS、gvSIG、POST-GIS），綜合考慮價格、功能、操作等因素，我們采用了性價比較高的
“ArcGIS”。
空間數(shù)據(jù)采集
GIS 獲取空間數(shù)據(jù)有兩種基本方法，一是野外采集，二是利用已有的地理空間數(shù)據(jù)。野外采集主要通過考古調(diào)查與發(fā)掘，用到的儀器有電子全站儀和 GPS。已有的地理數(shù)據(jù)方面，目前我們大多從“中國科學院地理數(shù)據(jù)空間云 （www.gscloud.cn）”平臺下載，進而選擇適合自己研究的不同種類的數(shù)字地圖。
全站儀
手持式 GPS
實時動態(tài)差分 GPS
數(shù)字地圖的種類
基于水文分析的研究區(qū)域選擇
通過上面提到的“中國科學院地理數(shù)據(jù)空間云”平臺下載嵩山及周邊地區(qū) 30M 分辨率的 DEM 數(shù)字高程數(shù)據(jù)，經(jīng) ArcGIS 處理后運用水文分析模塊進行分析。分析結(jié)果表明，嵩山南麓今登封、禹州兩市大致屬于同一個流域盆地，其中約相當于登封市境的嵩山南麓恰為穎水上游，可以認為是一個相對獨立的地理單元。
基于 DEM 數(shù)字高程模型的流域分析
根據(jù)上述分析，我們擬定嵩山南麓作為研究區(qū)域，以文物檔案和現(xiàn)場調(diào)研搜集的資料為主材料來源，在對該區(qū)域的遺存進行綜合時空分析的基礎(chǔ)上，進而分析嵩山圣山崇拜形成和發(fā)展的歷史過程。
嵩山南麓歷史遺存的時空分析
空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)處理
我們將文物檔案中記載的和調(diào)研所得的各遺址點位置一起標注在 Google Earth 上，使用ArcGIS 進行處理，通過必要的投影變換操作，最終將所有的遺址點標記在 DEM 數(shù)字高程模型上，按照時代標注后形成嵩山南麓歷史遺存的空間分布圖。
史前時期
遺址分布與地形 對于新石器時代遺址，用坡度圖作為成本面，計算并生成按照坡度權(quán)重的空間移動成本距離圖，并進一步制作以坡度權(quán)重的遺址 7500 米范圍內(nèi)的資源域。計算結(jié)果表明，新石器時代遺址的資源域基本位于海拔600 米以下的山前沖積洪積平原上 ；遺址密集區(qū)則位于嵩山、箕山與具茨山之間的山間開闊地帶。
在此基礎(chǔ)上，我們還可以生成各遺址所處位置 500 米范圍內(nèi)的圓形緩沖區(qū)，查詢并統(tǒng)計上述緩沖區(qū)內(nèi)坡度狀況，可知各遺址 500 米緩沖區(qū)范圍內(nèi)的坡度在 3°—5.3°之間，多數(shù)遺址集中在3°—4°之間的緩坡上。
分布與水文接下來，我們基于 DEM 數(shù)字高程模型，利用 ArcGIS 的水文分析工具生成河流網(wǎng)絡(luò)，并對河網(wǎng)進行分級，形成新石器時代遺址與河網(wǎng)的關(guān)系圖，并進一步通過“近鄰分析”工具分析各遺址與河流的距離。
嵩山南麓文化遺存的時空分布
新石器時代遺址坡度成本距離分析
分析結(jié)果表明，新石器時代遺址與河流的距離均在 1 公里范圍內(nèi)，且大多數(shù)在 500 米以內(nèi)；各遺址附近的河流以 3 級或 4 級為主，表明此時的人類活動需要一定量的水資源條件 ；王城崗遺址具備發(fā)育為（區(qū)域）中心城市的地形和水文優(yōu)勢。
以坡度權(quán)重的新石器時代遺址 7500 米 范圍內(nèi)的資源域
新石器時代遺址 500 米緩沖區(qū)范圍內(nèi)坡度狀況
新石器時代遺址 500 米范圍內(nèi)的圓形緩沖區(qū)
城址位于崗坡上，東西兩城并列，東城的西墻即西城的東墻，西城地勢高于東城。東城現(xiàn)存南城墻西段 30 米和西城墻南段 65 米，其形制為內(nèi)角凹弧形，外角呈凸圓形，向外突出2 米，為王城崗龍山文化二期 ；西城保存較好，四面的城墻輪廓清晰，形制及年代與東城相近?，F(xiàn)已在城址內(nèi)發(fā)掘夯土坑 13 座、奠基坑 10 余座、灰坑 100 多個，出土大量文物。
史前遺址的分布情況表明此時嵩山南麓的人類活動偏向于自然條件較好（即地形較為平坦、水資源較為豐富）的區(qū)域，此時嵩山的自然山脈屬性較強，尚沒有明確考古資料表明史前人類對嵩山有突出的神圣崇拜。
新石器時代遺址與河網(wǎng)的關(guān)系
新石器時代遺址與河流的距離關(guān)系
秦漢時期
通過 ArcGIS 生成秦漢時期各遺址所處位置500 米范圍內(nèi)的圓形緩沖區(qū)，查詢并統(tǒng)計區(qū)內(nèi)坡度狀況可知，各遺址 500 米緩沖區(qū)范圍內(nèi)的坡度在 3.3°—28°之間，半數(shù)以上遺址的坡度在 8°以上。
山腳線是山體與平地的分界線，作為山體的基本地貌元素構(gòu)成，山腳線能夠勾勒出山脈的整體形狀，對于地貌研究、路徑規(guī)劃和景觀考古等方面都具有一定的指導意義。我們在DEM 數(shù)字高程模型中，基于科學性和實用性考量，按照一定算法首先提取嵩山的山腳線，再運用 ArcGIS 的“近鄰分析”工具查詢秦漢時期的遺址與山腳線的距離分布情況。
新石器時代遺址與河流的距離關(guān)系
秦漢時期遺址 500 米范圍緩沖區(qū)內(nèi)坡度狀況
通過上述分析可以看出，秦漢時期遺址點較為集中分布在太室山與少室山之間的山谷地帶，要么臨近山腳（距山腳線的距離在 2 公里內(nèi)），要么直接位于山上，現(xiàn)存遺址點除“轘轅關(guān)”之外，其余均為神圣空間，突顯了嵩山作為“圣山”的屬性。
通過 DEM 數(shù)字高程模型提取的嵩山山腳線
秦漢時期遺址與山腳線的關(guān)系
秦漢時期遺存點的分布情況表明，嵩山作為圣山在帝國版圖上已經(jīng)開始扮演較為重要的角色?！稘h書》卷六《武帝紀》記載 ：“春正月，行幸緱氏……以山下戶三百為之奉邑，名曰崇高，獨給祠，復亡所與?！边@些修建措施可以視作嵩山神圣化的重要環(huán)節(jié)。
對魏晉南北朝隋唐時期嵩山南麓遺址所處位置 500 米范圍緩沖區(qū)內(nèi)坡度狀況的分析表明，此時的遺存分布狀況在類型多樣的基礎(chǔ)上，仍傾向于向坡度較大的山地分布。
從遺存的類型上看，種類也較為豐富，需要注意的是其中的皇室活動部分，即大周封祀壇遺址、登封壇、石淙河摩崖題記和三陽宮遺址，均為武周時期遺存?！杜f唐書》卷二十三《禮儀志》：“則天證圣元年，將有事于嵩山，先遣使致祭以祈福助，下制，號嵩山為神岳，尊嵩山神為天中王，夫人為靈妃。嵩山舊有夏啟及啟母、少室阿姨神廟，咸令預祈祭。至天冊萬歲二年臘月甲申，親行登封之禮。禮畢，便大赦，改元萬歲登封，改嵩陽縣為登封縣，陽成縣為告成縣?；浫斩『?，禪于少室山。又二日己丑，御朝覲壇朝群臣，咸如乾封之儀。則天以封禪日為嵩岳神祇所祐，遂尊神岳天中王為神岳天中皇帝，靈妃為天中皇后，夏后啟為齊圣皇帝 ；封啟母神為玉京太后，少室阿姨神為金闕夫人 ；王子晉為升仙太子，別為立廟。登封壇南有槲樹，大赦日于其杪置金雞樹。則天自制《升中述志碑》，樹于壇之丙地?！贝笾芊忪雺偷欠鈮鳛榉忪胫?，是嵩山神圣化的重要見證。
據(jù)《舊唐書》卷六《則天皇后本紀》，“（圣歷三年）造三陽宮于嵩山”，并多次“幸三陽宮”。石淙河摩崖題記位于三陽宮旁，摩崖題記發(fā)端于武周時期，和三陽宮一起，見證了嵩山南麓在武周時期的重要政治角色。
這一時期，從嵩山南麓文化遺存的時空分布來看，形成了峻極宮、安陽宮等 4 處道教遺址，嵩陽書院儒教遺址，大周封祀壇、登封壇等 4處皇室活動遺址，永泰寺、君召華嚴寺、上盧崖寺等 12 處佛教遺址。至此，唐代對嵩山的崇拜到達頂峰，儒釋道在此交融薈萃，嵩山的文化內(nèi)涵更為豐富多元。武周時期的特殊歷史、政治背景更加強了嵩山的神圣化和的政治作用。
魏晉南北朝隋唐時期遺址 500 米范圍緩沖區(qū)內(nèi)坡度狀況
我們以 GIS 技術(shù)作為主要分析工具，通過對嵩山南麓不同遺存的時間和空間分布考察，在綜合分析的基礎(chǔ)上，重點探討了史前、秦漢、魏晉南北朝隋唐幾個階段的歷史遺存分布特征及景觀特征。通過相關(guān)分析可知秦漢是嵩山神圣化的重要環(huán)節(jié)，此時基本實現(xiàn)了從自然山丘到人文圣山的轉(zhuǎn)變 ；唐代時，嵩山更成為各種宗教世界觀的融會之地與三教九流的合一之所，再加上武周時期特殊的政治背景，嵩山的神圣化得到加強，嵩山在這一時期的政治生活中扮演了重要的角色。
本文為“嵩山地區(qū)古代建筑遺跡考古調(diào)查與試掘”項目的階段成果。
（本文刊登于《大眾考古》2020年03月刊，作者丁大濤為鄭州市文化遺產(chǎn)研究院館員 ；趙獻超為北京大學考古文博學院博士研究生）
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