浅谈现代信息技术在锁阳城遗址保护中的应用

张　硕

（瓜州县文物局，甘肃瓜州736100）

浅谈现代信息技术在锁阳城遗址保护中的应用

张硕

（瓜州县文物局，甘肃瓜州736100）

锁阳城遗址在长期自然外因作用和人类活动的影响下，存在多种病害，保存现状较差。利用现代信息技术建立锁阳城遗址遗产监测预警体系，对遗址大环境和本体进行长期监测，可最大限度地减少各种风险因素对遗产所造成的危害，使遗址通过利用现代信息技术得到更为有效的保护。

锁阳城遗址保护；监测预警；现代信息技术

一、锁阳城遗址概况

锁阳城遗址位于甘肃省酒泉市瓜州县（原名安西县）锁阳城镇东南的戈壁荒漠中，地处河西走廊西端，疏勒河的昌马冲积扇西缘，是集古城址、古佛寺遗址、古渠系和古垦区、古墓葬群等多种遗迹为一体的古遗址，保存了中国古代最为完好的军事防御体系和农业灌溉水利体系。主要遗存包括锁阳城城址、塔尔寺遗址、锁阳城古垦区和古渠道遗迹、锁阳城墓葬群。锁阳城遗址始建于西晋，唐武德五年设瓜州，西夏时设立西平监军司，自元灭西夏后，城废至今。锁阳城是公元7～13世纪丝绸之路河西走廊西端典型的交通保障性城址，也是古代丝绸之路上连接中原与西域地区的交通枢纽，同时还是河西走廊上人类土地利用的杰出范例，展现了长距离交通条件下人类对荒漠戈壁自然环境的依托、利用和改造，与丝路沿线的商贸活动密切关联。

二、锁阳城遗址的保存现状及存在的病害

锁阳城遗址自城废至今已有900多年，在长期自然外因作用和人类活动的影响下，锁阳城遗址保存现状较差，遗址存在严重的风蚀、雨蚀破坏，坍塌，裂隙发育，盐害发育，植被破坏等病害。

（一）风蚀

锁阳城遗址风蚀破坏严重的部位在东墙，风蚀自始至终都参与各种病害发生、发展，对其他病害起到加剧作用。瓜州盛行东西风，锁阳城遗址东侧植被稀少，形成一个风口，使得东城墙风蚀严重。由于风蚀作用，大面积城墙出现蜂窝状风蚀窝，城墙底部被掏蚀，局部城墙出现坍塌。

（二）雨蚀

锁阳城遗址地处西北干旱地区，常年少雨，但在每年七八月份降雨相对较多的月份，由于城墙顶部排水不良，导致雨水汇聚到墙顶中部，沿板筑缝隙流下，从而在墙体上形成很多冲沟。在锁阳城内城北城墙和南城墙存在冲沟较多，这些冲沟在风的作用下又进一步风蚀，从而加剧了锁阳城城墙破坏的速度。

（三）裂隙发育、坍塌

由于自然因素的影响，锁阳城北城墙、东城墙和南城墙部分地段墙体均有裂隙发育，局部墙体已出现坍塌。不久的将来，裂隙发育的墙体在风蚀、雨蚀、地震等因素的影响下也会发生坍塌。

风蚀形成的蜂窝

雨蚀形成的冲沟

裂隙发育

墙体坍塌

（四）盐害发育

锁阳城遗址的墙体、城内地面上均发育有严重的盐害，盐分的频繁活动，导致墙体出现片状剥落和酥碱。由于盐害大部分发育在遗址的底部，盐害和风蚀作用导致墙体根部掏蚀，从而使墙体出现坍塌。

（五）植被破坏

锁阳城遗址内植被生长较为茂盛，在部分墙体顶部和墙体两侧生长有红柳、骆驼刺等植物，这些沙生植物根系发达，给墙体夯土结构造成了严重破坏，导致墙体风化，危害墙体的保存。另外，墙体两侧红柳的树枝，在风的作用下，不断的磨蚀墙体，也对墙体造成了不同程度的破坏。

盐害发育

植被破坏

（六）风沙危害

锁阳城遗址在长年累月的风沙侵蚀下，城址内堆积有大量的沙堆，部分墙体和遗址被掩埋，沙堆的堆积导致了植物的生长，从而对遗址造成了严重的破坏。

风沙危害

三、现代信息技术在锁阳城遗址保护中的应用

锁阳城遗址是河西走廊丝绸之路沿线保存较为完整的汉唐古城之一，具有重要的历史文化科学研究价值，2012年被国家文物局列入丝绸之路沿线世界文化遗产的申报点。为了达到世界文化遗产组织当前对土遗址保护的要求，了解遗址保存赋存的环境和文物本体病害产生的原因，为遗址本体保护提供科学的数据支持，我们针对锁阳城遗址的保存现状和存在的问题，利用现代信息技术建立了锁阳城遗址遗产监测预警体系，对锁阳城遗址大环境和本体进行长期监测，为遗址的保护研究提供科学数据。

（一）大环境监测

大环境监测的目的主要是了解和掌握锁阳城遗址所处环境以及环境因素对遗址保存产生的影响，监测内容包括地形地貌及周边环境监测、气象监测、地下水监测、风沙监测等。

1.地形地貌及周边环境监测

地形地貌及周边环境监测是了解遗址区周边环境的保存状况、地形地貌及遗址区内植被不受人为的破坏和影响。主要是通过卫星立体影像对比和定期巡查，对遗址地形地貌及周边环境进行监测。同时，在遗址西南角和东北角架设了图像分辨率200w像素带云台的高清摄像机，在监控中心还可实时对遗址周边环境进行监测。

2.气象监测

气象监测是通过在锁阳城遗址区内建立全自动气象站，对锁阳城遗址区的空气温度、地表温度、相对湿度、降雨量、蒸发量、辐射强度、风向、风速、气压等指标进行监测，积累科学数据，用来评价气象环境对遗址保存的影响。

3.地下水监测

地下水监测是利用现代信息技术对锁阳城遗址区内的地下水位和水质状况进行实时监测，通过监测可弄清遗址与地下水位的关系，明确地下水位变化对文物本体产生的影响。

4.风沙监测

风沙监测主要是在遗址风沙堆积较为严重的地段采用10路风速风向自动采集仪、可移动阶梯式积沙仪定期监测风速、风向、输沙量、能见度等数据，为遗址的风沙治理提供科学依据。

气象监测

地下水监测

风沙监测

（二）本体监测

本体监测主要针对锁阳城遗址存在的病害，利用现代信息技术对遗址墙体表面温度、湿度、含水率、易溶盐、风蚀、稳定性、墙体风化情况等进行监测，为遗址开展预防性保护提供科学的依据。

1.墙体表面温度、湿度及含水率监测

锁阳城遗址墙体表面温度、湿度及含水率监测主要是利用高精度的温度、湿度及含水率传感器通过无线传输技术将监测数据实时传输至监测中心进行存储，为墙体风化研究、保护提供科学数据和数据支持。

2.墙体风蚀监测

锁阳城遗址墙体风蚀监测主要在遗址内城东墙和西墙风蚀较为严重的地带，在墙体上部、中部、下部设置风速风向监测仪和风蚀监测仪，监测不同高度风速风向和墙体底部的风蚀情况，利用GPRS信号传输技术将数据实时传输至监测中心进行存储，为墙体本体保护加固提供科学数据。

墙体表面温度、湿度、含水率监测

墙体风蚀监测

3.墙体易溶盐监测

锁阳城遗址墙体易溶盐监测主要在盐害发育比较严重的墙体表面进行微采样，通过试验室化验分析，得出科学数据，研究盐分类型和含量对墙体风化的影响。

4.墙体稳定性监测

锁阳城遗址墙体稳定性监测主要对墙体裂隙和位移进行监测，通过高精度位移传感器和倾角传感器安装在裂隙两侧和高大的孤立体上，通过无线传输技术将监测数据实时传输至监测中心进行存储，为墙体本体保护加固和研究提供科学数据和依据。同时，还可对存在裂隙和倒塌病害的墙体进行预警，防止危害发生。

5.墙体风化情况监测

锁阳城遗址墙体风化情况监测主要是在遗址东墙风化较为严重的地带，采用高清摄像机，定时拍摄墙体高分辨率照片，通过图像中出现显著变化的区域和墙体上有显著纹理变化的区域，自动分析出墙体的风化变化情况，为墙体风化研究、保护提供直观的影像资料。

墙体风化监测

墙体稳定性监测

四、现代信息技术对锁阳城遗址保护发挥的作用

锁阳城遗址遗产监测预警体系是利用高精度监测传感器，通过传感技术、计算机技术、网络技术和自动控制技术等多种现代高新信息技术对锁阳城遗址本体存在的病害及周边赋存环境进行长期监测预警的保护系统，整个体系由业务应用系统、支撑软件平台、硬件支撑平台、监测管理系统、游客管理系统和监控中心组成。锁阳城遗址遗产监测体系的建立，可及早发现和辨别墙体及其赋存环境的变化，为尽早实施保护措施提供科学依据，也为开展土遗址病害与周围环境因素影响的关系和病害产生机理的研究提供可能和必要的条件。国际组织和有关部门的专家还可通过现代信息网络技术远程访问查询锁阳城遗址监测体系的各类监测数据，为遗址保护存在的问题及时提出科学的指导意见，是促进遗产由抢救性保护向预防性保护过渡的关键。同时，锁阳城遗产监测预警体系的建立，全面实现了锁阳城遗址的动态监测和信息化管理，实现了相关监测指标动态信息报送、分析、统计、发布，以及信息查询的功能，提升了遗产地保护管理水平，创建了“风险监测—综合预报—提前预警—及时处理”的遗产保护管理工作模式，最大限度地减小了各种风险因素对遗产所造成的危害，使锁阳城遗址通过利用现代信息技术得到了更为有效的保护。

K878.21

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1005-3115（2015）14-0055-04