杂志精选|| 基于 GIS 技术的嵩山圣山崇拜考古学观察与分析
基于 GIS 技术的
文 图 / 丁大涛 赵献超
地理信息系统（Geographical InformationSystem，简称 GIS），作为“时空解释的新手段”始于 20 世纪 60 年代，20世纪 70 年代以后 GIS 技术朝着实用方向迅速发展，成为一门新的学科而运用于各个领域。尽管GIS 技术在文化遗产保护和考古学研究方面的应用已不是新鲜事物，但总体来讲“这类研究的数量较少，还处于探索阶段”。
从 2015 年开始，郑州市文化遗产研究院与北京大学考古文博学院合作成立项目课题组，联合登封市文物管理局对中岳嵩山地区的古代建筑遗址进行大范围的调查。调查范围除 2010年被列入世界文化遗产名录的登封“天地之中”8处 11 项历史建筑外，还增加了永泰寺遗址、华严寺遗址、大周封祀坛遗址、上卢崖寺遗址、登封坛遗址等，并搜集了嵩山南麓诸多历史时期遗存考古调查成果、考古发掘资料和既往研究文献。
常用的 GIS 软件
我们利用 GIS 技术作为主要分析工具，通过对嵩山地区不同遗存的时间和空间分布考察，在综合分析的基础上，重点探讨不同历史阶段文化遗存的分布特征及景观特征，分析嵩山圣山崇拜形成和发展的历史过程。
常用软件和数据
GIS 软件
常用的 GIS 软件有“商业软件”（ArcGIS、MapInfo、Idrisi） 和“ 开 源 软 件 ”（QGIS、GRASS、gvSIG、POST-GIS），综合考虑价格、功能、操作等因素，我们采用了性价比较高的
“ArcGIS”。
空间数据采集
GIS 获取空间数据有两种基本方法，一是野外采集，二是利用已有的地理空间数据。野外采集主要通过考古调查与发掘，用到的仪器有电子全站仪和 GPS。已有的地理数据方面，目前我们大多从“中国科学院地理数据空间云 （www.gscloud.cn）”平台下载，进而选择适合自己研究的不同种类的数字地图。
全站仪
手持式 GPS
实时动态差分 GPS
数字地图的种类
基于水文分析的研究区域选择
通过上面提到的“中国科学院地理数据空间云”平台下载嵩山及周边地区 30M 分辨率的 DEM 数字高程数据，经 ArcGIS 处理后运用水文分析模块进行分析。分析结果表明，嵩山南麓今登封、禹州两市大致属于同一个流域盆地，其中约相当于登封市境的嵩山南麓恰为颖水上游，可以认为是一个相对独立的地理单元。
基于 DEM 数字高程模型的流域分析
根据上述分析，我们拟定嵩山南麓作为研究区域，以文物档案和现场调研搜集的资料为主材料来源，在对该区域的遗存进行综合时空分析的基础上，进而分析嵩山圣山崇拜形成和发展的历史过程。
嵩山南麓历史遗存的时空分析
空间数据的基础处理
我们将文物档案中记载的和调研所得的各遗址点位置一起标注在 Google Earth 上，使用ArcGIS 进行处理，通过必要的投影变换操作，最终将所有的遗址点标记在 DEM 数字高程模型上，按照时代标注后形成嵩山南麓历史遗存的空间分布图。
史前时期
遗址分布与地形 对于新石器时代遗址，用坡度图作为成本面，计算并生成按照坡度权重的空间移动成本距离图，并进一步制作以坡度权重的遗址 7500 米范围内的资源域。计算结果表明，新石器时代遗址的资源域基本位于海拔600 米以下的山前冲积洪积平原上 ；遗址密集区则位于嵩山、箕山与具茨山之间的山间开阔地带。
在此基础上，我们还可以生成各遗址所处位置 500 米范围内的圆形缓冲区，查询并统计上述缓冲区内坡度状况，可知各遗址 500 米缓冲区范围内的坡度在 3°—5.3°之间，多数遗址集中在3°—4°之间的缓坡上。
分布与水文接下来，我们基于 DEM 数字高程模型，利用 ArcGIS 的水文分析工具生成河流网络，并对河网进行分级，形成新石器时代遗址与河网的关系图，并进一步通过“近邻分析”工具分析各遗址与河流的距离。
嵩山南麓文化遗存的时空分布
新石器时代遗址坡度成本距离分析
分析结果表明，新石器时代遗址与河流的距离均在 1 公里范围内，且大多数在 500 米以内；各遗址附近的河流以 3 级或 4 级为主，表明此时的人类活动需要一定量的水资源条件 ；王城岗遗址具备发育为（区域）中心城市的地形和水文优势。
以坡度权重的新石器时代遗址 7500 米 范围内的资源域
新石器时代遗址 500 米缓冲区范围内坡度状况
新石器时代遗址 500 米范围内的圆形缓冲区
城址位于岗坡上，东西两城并列，东城的西墙即西城的东墙，西城地势高于东城。东城现存南城墙西段 30 米和西城墙南段 65 米，其形制为内角凹弧形，外角呈凸圆形，向外突出2 米，为王城岗龙山文化二期 ；西城保存较好，四面的城墙轮廓清晰，形制及年代与东城相近。现已在城址内发掘夯土坑 13 座、奠基坑 10 余座、灰坑 100 多个，出土大量文物。
史前遗址的分布情况表明此时嵩山南麓的人类活动偏向于自然条件较好（即地形较为平坦、水资源较为丰富）的区域，此时嵩山的自然山脉属性较强，尚没有明确考古资料表明史前人类对嵩山有突出的神圣崇拜。
新石器时代遗址与河网的关系
新石器时代遗址与河流的距离关系
秦汉时期
通过 ArcGIS 生成秦汉时期各遗址所处位置500 米范围内的圆形缓冲区，查询并统计区内坡度状况可知，各遗址 500 米缓冲区范围内的坡度在 3.3°—28°之间，半数以上遗址的坡度在 8°以上。
山脚线是山体与平地的分界线，作为山体的基本地貌元素构成，山脚线能够勾勒出山脉的整体形状，对于地貌研究、路径规划和景观考古等方面都具有一定的指导意义。我们在DEM 数字高程模型中，基于科学性和实用性考量，按照一定算法首先提取嵩山的山脚线，再运用 ArcGIS 的“近邻分析”工具查询秦汉时期的遗址与山脚线的距离分布情况。
新石器时代遗址与河流的距离关系
秦汉时期遗址 500 米范围缓冲区内坡度状况
通过上述分析可以看出，秦汉时期遗址点较为集中分布在太室山与少室山之间的山谷地带，要么临近山脚（距山脚线的距离在 2 公里内），要么直接位于山上，现存遗址点除“轘辕关”之外，其余均为神圣空间，突显了嵩山作为“圣山”的属性。
通过 DEM 数字高程模型提取的嵩山山脚线
秦汉时期遗址与山脚线的关系
秦汉时期遗存点的分布情况表明，嵩山作为圣山在帝国版图上已经开始扮演较为重要的角色。《汉书》卷六《武帝纪》记载 ：“春正月，行幸缑氏……以山下户三百为之奉邑，名曰崇高，独给祠，复亡所与。”这些修建措施可以视作嵩山神圣化的重要环节。
对魏晋南北朝隋唐时期嵩山南麓遗址所处位置 500 米范围缓冲区内坡度状况的分析表明，此时的遗存分布状况在类型多样的基础上，仍倾向于向坡度较大的山地分布。
从遗存的类型上看，种类也较为丰富，需要注意的是其中的皇室活动部分，即大周封祀坛遗址、登封坛、石淙河摩崖题记和三阳宫遗址，均为武周时期遗存。《旧唐书》卷二十三《礼仪志》：“则天证圣元年，将有事于嵩山，先遣使致祭以祈福助，下制，号嵩山为神岳，尊嵩山神为天中王，夫人为灵妃。嵩山旧有夏启及启母、少室阿姨神庙，咸令预祈祭。至天册万岁二年腊月甲申，亲行登封之礼。礼毕，便大赦，改元万岁登封，改嵩阳县为登封县，阳成县为告成县。粤三日丁亥，禅于少室山。又二日己丑，御朝觐坛朝群臣，咸如乾封之仪。则天以封禅日为嵩岳神祇所祐，遂尊神岳天中王为神岳天中皇帝，灵妃为天中皇后，夏后启为齐圣皇帝 ；封启母神为玉京太后，少室阿姨神为金阙夫人 ；王子晋为升仙太子，别为立庙。登封坛南有槲树，大赦日于其杪置金鸡树。则天自制《升中述志碑》，树于坛之丙地。”大周封祀坛和登封坛作为封祀之所，是嵩山神圣化的重要见证。
据《旧唐书》卷六《则天皇后本纪》，“（圣历三年）造三阳宫于嵩山”，并多次“幸三阳宫”。石淙河摩崖题记位于三阳宫旁，摩崖题记发端于武周时期，和三阳宫一起，见证了嵩山南麓在武周时期的重要政治角色。
这一时期，从嵩山南麓文化遗存的时空分布来看，形成了峻极宫、安阳宫等 4 处道教遗址，嵩阳书院儒教遗址，大周封祀坛、登封坛等 4处皇室活动遗址，永泰寺、君召华严寺、上卢崖寺等 12 处佛教遗址。至此，唐代对嵩山的崇拜到达顶峰，儒释道在此交融荟萃，嵩山的文化内涵更为丰富多元。武周时期的特殊历史、政治背景更加强了嵩山的神圣化和的政治作用。
魏晋南北朝隋唐时期遗址 500 米范围缓冲区内坡度状况
我们以 GIS 技术作为主要分析工具，通过对嵩山南麓不同遗存的时间和空间分布考察，在综合分析的基础上，重点探讨了史前、秦汉、魏晋南北朝隋唐几个阶段的历史遗存分布特征及景观特征。通过相关分析可知秦汉是嵩山神圣化的重要环节，此时基本实现了从自然山丘到人文圣山的转变 ；唐代时，嵩山更成为各种宗教世界观的融会之地与三教九流的合一之所，再加上武周时期特殊的政治背景，嵩山的神圣化得到加强，嵩山在这一时期的政治生活中扮演了重要的角色。
本文为“嵩山地区古代建筑遗迹考古调查与试掘”项目的阶段成果。
（本文刊登于《大众考古》2020年03月刊，作者丁大涛为郑州市文化遗产研究院馆员 ；赵献超为北京大学考古文博学院博士研究生）
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