上大硬核科技助力“长江口二号”沉船水下考古发掘!

2022-12-04 19:23:25

长江口二号古船是一艘清同治年间的贸易商船,是中国水下考古发现的体量最大、保存最为完整、船载文物数量巨大的木质帆船。它犹如一枚时空胶囊,不仅满载原汁原味的清代市井生活片段,更满载着太多的历史文化之谜:它来自何处,本要去往何处?它携带了哪些时尚单品瓷器?又为何沉没于此?

11月21日凌晨0时40分,长江口横沙水域见证了中国水下考古新的历史性突破。经过近4个多小时持续作业,古船缓缓露出水面,时隔150多年重见天日!几天后,古船将被带入杨浦上海船厂旧址1号船坞,开启文物保护与考古发掘新阶段。这是中国水下考古又一里程碑式的重大发现,填补了我国清代晚期大型木帆船研究空白,对中国乃至世界的造船史、航运史、陶瓷史、经济史等研究具有十分重要的意义,是中国水下考古又一大发现!

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古船模拟图

上海大学作为长江口二号沉船水下探测、考古发掘与文物保护项目的成员单位,依托精海无人艇研究团队、文化遗产与信息管理学院和文化遗产保护基础科学研究院、上海大学海洋考古学研究中心,组建了长江口二号沉船研究团队,长期参与长江口二号沉船探测与保护项目,主要参与水下沉船探测、制订出水文物保护修复预案、出水文物取样检测分析和保护等重要工作,为长江口二号沉船项目走向科技化、智能化、精准化保护性开发,揭开古船百年之谜,助力中国水下考古新发展提供上大方案、贡献上大力量!

上海大学精海无人艇

护航古船出水面世

2014年开始上海大学和上海市文物局跨学科交叉融合,组建团队,发挥各自优势,共同研究智能化水下考古技术与应用,构建智能化水下考古体系。在长江口二号沉船考古发掘项目中,自2015年开始至今上海大学精海团队连续8年参与该项目,在古船早期探测和打捞出水等关键阶段均发挥重要作用,主要承担沉船区域扫测、沉船精准定位、沉船水域海洋环境监测、流速流向监测、水下沉船拍摄以及航拍等任务。

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上海大学精海团队有近30年的机器人技术研究基础,从2009年开始研究海洋无人艇,历时13年已研制精海系列15个型号的水面无人艇,实现了在我国黄海、东海、南海和南极海域的常态化应用,广泛应用于海洋测绘、海洋勘探、海洋环境监测等多个领域,相关技术成果获得4项国家科技奖励,创造了无人艇领域的多个第一。长江口二号古沉船多处于急流、暗礁复杂水域,无人艇搭载多种声呐设备进行水下考古探测相比有人测量船,具有吃水浅、机动灵活、作业效率高、作业时间不受限制等诸多优势。特别是在深水海域,潜水员无法直接开展水下考古作业,此时应用水面扫测无人艇和水下机器人结合的水下考古模式可形成立体的智能化文物探测方式。

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上海大学精海团队在水下文物智能探测、浑浊水域智能图像增强和声呐图像智能判读、水下文物成因推演、水下文物长期监测保护和水下考古多模态知识图谱构建与应用等方面提供了行之有效的高精尖技术和方案,其中包括但不限于为水下文物长期监测和保护提供坚实的能源支撑与保障,实现了水下考古过程中的环境感知与决策、智能生成水下考古方案、文物智能识别和文物价值发现等,为中国水下考古开辟了新思路,从而真正实现水下智慧考古、智慧文保。

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作为高校科研人员能够服务文博考古,增强文化自信,我们特别自豪,科技和历史的融合,让科技有了历史的文化气息。上海大学精海团队成员如是说。

上海大学助航出水文物

取样检测分析和保护

上海大学文化遗产与信息管理学院、文化遗产保护基础科学研究院在上海市文物保护研究中心的支持下,分别多次前往上海市文物保护研究中心、上海打捞局浮筒基地、上海打捞局横沙基地和崇明博物馆进行实地考察有关长江口二号沉船出水文物的保存状况,并采集文物样品进行分析研究。

长江口二号沉船船体体量大,出水文物推断可能涵盖有机、无机几十个门类,数十万件文物。上海大学文物保护团队采集船体、铁器、陶瓷器、石质材料和艌料、谷物、纺织品等出水文物样品,在实验室中利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪等仪器设备,对船体木材、铁器、陶瓷、纺织品等的组成、成分和保存状况等做了系统性检测和评估,发现船体表面附着有结晶盐、铁质类等凝结物,且不同部位腐朽程度差别较大;铁器多由生物凝结物、表面凝结物、松散锈层和致密锈层包裹的铁基体组成;陶瓷器存在釉面腐蚀、重金属析出、盐析出等多种病害。并据此推测即将出水的长江口二号沉船船体和各类文物的保存状况,为针对性地制订保护修复方案奠定了重要基础。

船体取样

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石质材料和艌料取样

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谷物

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陶瓷

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纺织品

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上海大学文化遗产保护基础科学研究院是国家文物局和上海市人民政府共建的以文物保护基础科学研究为牵引的交叉学科研究机构。自2017年成立以来,研究院聚焦文物本体材料的科学认知及劣化机理、文物保护材料与保护技术,以及文物健康评估体系的理论与应用等全系统研究。研究院云集多位文物保护专家,曾多次获得国家科技进步奖、文物保护科学和技术创新奖等奖项。

上海大学领航制订

出水文物保护修复预案

2022年8月起,上海大学与中国科学院上海硅酸盐研究所组建团队,正式介入对长江口二号沉船出水文物的保护工作中,上海大学文化遗产与信息管理学院/文化遗产保护基础科学研究院承担了长江口二号沉船文物保护修复预案编制工作,并多次与上海市文物保护研究中心共同组织会议沟通交流。在与长江口二号沉船研究中心近两个月的周期性会议交流和听取英国Mary Rose号专家Eleanor Schofield、Davie Pearson和Sarah Coggins的经验分享和保护修复建议的基础上,团队于2022年10月下旬完成了《长江口二号沉船打捞出水文物保护修复预案》的撰写工作。

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该项工作经历了长江口二号沉船保存地域环境及文物保存状况调查、《长江口二号沉船文物保护修复预案》成型和《长江口二号沉船文物保护修复预案》定稿提交三个阶段,其主要内容包括沉船出水和临时考古大棚建造期间的文物保护与检(监)测、考古发掘现场保护和出水文物实验室保护修复三个部分。

在出水和临时考古大棚建造期间的文物保护阶段,预案重点关注的是木船本体出水后保护和保存设施的搭建以及出露文物的现场应急处理和包装运输等问题。团队成员针对沉船的出露文物制定了以使用薄荷醇为主进行封护的技术方案,不仅可以杀菌抑菌,而且可对脆弱质的出露文物起到临时加固的保护作用。此外,针对船体所处小环境、出露文物和包围船体上淤泥的环境因素如光照、霉菌、水分、pH值、电导率等进行实时监测或定期检测分析,从而有效控制船体和文物的保存状况,并获得文物原始埋藏环境的第一手资料信息。

在考古发掘的现场保护阶段需要在保留出水文物信息资料完整性和现场保护处理不影响考古研究及后续保护处理双重前提下,尽量减缓临时考古大棚内部环境对船体以及船上文物材料的破坏作用,保证船体及内部文物的稳定性,从而有效保存文物的各项信息。该阶段需要根据文物材质和保存的具体情况,采取不同的技术路线进行现场保护。主要工作内容包括信息记录、提取、稳定性处理、现场检测与样品采集、包装运输、临时保存等。

出水文物实验室保护修复阶段主要以保留文物真实性和完整性为原则,以考古研究、保存修复,尽可能揭示和挖掘船体及内部文物蕴含的历史、艺术和科学信息为主要目标,去除或减少加速文物老化的因素,使文物得到更好地展示与长久保存。在这一阶段,可根据后期的科学研究或博物馆展示等需求针对性地对船体及内部文物开展修复处理。

上海大学将持续

为长江口二号沉船考古发掘项目

保驾护航

长江口二号古船考古项目从早期古船发现勘探,之后出水文物保护修复到本次古船整体打捞出水以及未来文物保护与考古发掘,上海大学师生团队致力于技术攻坚和理念更新,全程参与古船保护与利用的相关工作。长江口二号古船考古项目从早期古船发现勘探,之后出水文物保护修复到本次古船整体打捞出水以及未来文物保护与考古发掘,上海大学团队致力于技术攻坚和理念更新,全程参与古船保护与利用的相关工作。

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据悉,为贯彻落实党的二十大精神,推进实施上海大学五五战略,融入行业发展大局,全力构建科研创新发展新格局和推动上海大学海洋考古及相关学科的发展,上海大学海洋考古学研究中心近日揭牌成立,引领上海大学海洋考古学科迈上新的台阶,彰显了上海大学积极贯彻国家关于文物考古工作的重要精神,建设中国特色、中国风格、中国气派考古学的决心。基于此,上海大学团队未来将持续致力于长江口二号沉船考古发掘项目的工作,依托学校海洋考古学研究中心、精海无人艇研究团队、文化遗产与信息管理学院和文化遗产保护基础科学研究院等多个高质量专业平台和强劲科研实力,不断为中国水下考古研究提供上大理念、上大经验、上大力量!

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