考古“海底捞”，究竟需要多大阵仗？

审核专家：蔡大伟 吉林大学考古学院教授

不管是在文化作品中，还是在现实的科考活动里，隐藏在水面之下的古代沉船都充满着神秘色彩。然而和文化影视作品中，主角们探秘深海如无物的剧情不同，现实世界的考古工作中，想要揭开深藏水下的沉船背后的秘密却难如登天。

2015年，在长江口崇明横沙水域水下调查的过程中，上海市文物局意外发现了一艘木质沉船，并将其命名为“长江口二号”。2022年，长江口二号终于被整体打捞出水。这艘古船是目前国内发现的体量最大的木质古船，创下了多个世界之最。

打捞工程主作业船“大力号”

来源｜上观新闻

对于这样珍贵的文物，打捞工作自然是慎之又慎，各种各样的水下考古技术都在此次打捞工程中显露头角。本篇文章将带大家浅浅了解一下水下考古与其中的技术。

探寻水下秘密：水下考古

水下考古学是考古学的一个分支，顾名思义，就是对水下的人类文化遗存进行研究的学科。水下考古需遵循考古学之原则，按照相应考古理论以及技术规范进行，且对于水下遗址需进行全面的史学及考古学考据。

20世纪80年代，水下考古被引入中国，在一批批水下考古学家的努力下，我国在“南海一号”和“白礁一号”宋代沉船遗址、沿海沙丘贝丘等多处水下遗址或涉水遗存的调查、发掘与保护工作中取得了重要成果。

虽然在考古学体系中，水下考古学可以算得是刚刚起步，但水下考古学在关于古今中外贸易、水上交通、船史等研究方面仍有巨大潜力。

水下沉船 来源丨pexels

尽管水下考古学相对而言尚显稚嫩，但是在不断摸索中，我们总结出了形形色色的考古方式与技术。除了水下摄影、海洋扫测、海洋测量等技术，还有这次“长江口二号”工程中应用的独创技术——弧形梁非接触文物整体迁移技术。

海洋扫测声呐技术

首先要介绍的就是海洋扫测声呐。声呐作为在海洋探测中便利好用的“神器”，在海洋探测中的地位自然非常高。而在水下考古中，声呐探测也有着举足轻重的地位。

海洋扫测声呐技术主要用于对海底进行大范围扫测。而在多种声呐技术中，有三类应用最广，它们就是：侧扫声呐，多波束声呐以及合成孔声呐。由于这三种声呐工作原理、应用技术不同，故它们在使用优势及适用场景上也有不同。

声呐系统

来源｜中国青年报

侧扫声呐由母船拖动以实现在海水中的航行，相对于其它声呐技术，虽然侧扫声呐在作业时可能会出现航速不稳定或抖动的问题，但可以获得更高清晰度的图像以及更清楚的地形显示。而且，侧扫声呐现场作业简单、探测成果影像直观，可以现场读图、识图，实现水下检测缺陷异常情况的现场判断。

而多波束声呐则运用了宽覆盖高分辨多波束测深技术、横摇稳定技术等技术，可以实现测深深度与覆盖宽度两个指标的统一和实现对横摇产生的数据误差的补偿。

“长江口二号”古船多波束声呐扫测合成图

来源丨新闻图片

多脉冲技术则是通过向多方向发射不同频率的脉冲声信号，使单次探测信息量增加，提高刷新率。除此之外，还有合成孔径声呐技术，它的特点就是分辨率较高，对较大数据量处理效率较高，且航向分辨率与作用距离与信号频率无关。

水下拍摄工作的意义

水下拍摄等工作在水下考古是不可或缺的。由于水下拍摄环境特殊，进行潜水拍摄时，要求潜水员熟练掌握拍摄器材和熟悉海洋特性，这样才能拍出具有考察意义的水底照片。

在长江口古船打捞过程中，使用了更加先进的智能水下摄像系统，这种系统是为应对长江复杂的水下考古环境而研发的。这个系统大量运用了包括无人艇、自动识别系统等智能化识别和操作，为长江口水下考古立下了汗马功劳。

虽然有了智能化系统，但传回的遗址照片依然模糊不清。此时，上海大学李晓毛工程师勇担重任，通过专业手段对图像进行增强，才得到清晰的水底图像。

独创“弧形梁非接触文物整体迁移技术”

2007年，“南海一号”被打捞出水，开创了全新的打捞解决方案——古船整体打捞。15年后，这一打捞方式又被应用于“长江口二号”的打捞中。此次打捞也开辟了多项新技术，其中最为特别的**“弧形梁非接触文物整体迁移技术”**，为世界首创。

由于长江口高泥沙含量且水流湍急的特点，故“长江口一号”并不能使用分段沉箱的打捞方法。好在经过相关机构的研究后，创造了“弧形梁非接触文物整体迁移技术”。它的原理为利用弧形梁，在沉船底形成巨大沉箱，将沉船连同附近的泥沙一同打捞上来，然后由工程船运输至目的地。

打捞前，工作人员用水流冲刷沉箱周围的淤泥，以减少海泥对沉箱的吸附力。

来源｜上观新闻

打捞时，为了能稳定托住古船，使用了22组弧形梁、46组钢绞线将其固定住。在22号巨大弧形梁将古船无接触地抱住后，将其以2米每小时速度提升，经过两个多小时，才将古船成功离底。然后，又以每小时3—4米的速度，在经历了两个多小时的上升过程才将古船嵌入工程船“奋力号”。在这个过程中，融合了十几项如液压同步提升技术、综合监控系统等先进技术。

弧形梁穿梁现场 来源｜上海市文化和旅游局

虽然长江口为浑水区，打捞难度很大，但是工作人员并未被眼前的困难击退。在这个过程中，上海大学无人艇工程研究院院长彭艳率领团队迎难而上，解决了多个技术难题。如创新性地解决了收集超低频能量的难题，这样就可以实现海底能量的实时收集，长时间进行水底文物的监测工作了。

彭艳团队研制的无人艇也在研究过程发挥了不可替代的作用，如“精海6号”无人探测艇就承担了区域数据采集的任务。

长江口二号古船出水 来源｜新华社

水下遗址美丽又奇妙，当它沉入海中之后，即使经过几百上千年的时间，我们依然可以读出它们身上的故事。这就是水下考古学的意义，在茫茫的水面之下，还有许多关于人类文明的故事等待我们去探索与阅读。