纳斯卡地画的人工智能识别与景观

2026-01-15 来源:中国社会科学网-中国社会科学报

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  纳斯卡潘帕(Nasca Pampa,纳斯卡荒漠高原)地画自20世纪中叶广为人知以来,以其制作技术、仪式功能及其与周边景观的关系等多维研究主题引发全球关注。然而,研究史回顾表明,既往研究对象存在明显偏好,导致学术界难以全面认识地画群的整体结构及其在景观中形成的空间秩序。
  纳斯卡潘帕地画可大致归为三类:放射状直线群,梯形、三角形等几何图形,描绘动物、人物与工具的具象图形。其中,具象图形按制作技法可分为线型与浮雕型,前者以长距离连续单线勾勒为特征,后者则以黑白地表呈现为标志。既往研究中,航拍技术便于识别的大型线型地画备受关注,对其创作目的已有大量讨论;而规模较小、视觉辨识度低的浮雕型地画,因调查技术局限长期处于研究边缘,系统分析几乎处于空白状态。田野研究的技术局限使得若干基础问题悬而未决:多组地画在景观中的相互关系如何?不同类型图像共同构建空间秩序的方式为何?且因研究长期以线型图形为核心,鲜有研究从宏观视角探讨浮雕型图像承载的意图与社会仪式功能,或两类图像在同一景观中的共存机制。为突破这些历史性与技术性研究瓶颈,必须将两类图像纳入统一分析体系,在更广阔的景观维度中理解地画的整合结构。尤其需要创新方法,广泛探测传统手段难以识别的浮雕型图像,并统筹评估两类图像的空间关系。
  人工智能助力地画识别
  为重新审视线型与浮雕型地画在纳斯卡潘帕景观中的空间关系,本研究采用AI大规模图像分析与实地调查相结合的综合方法。调查分为两个阶段,旨在广泛探测传统方法难以识别的地画,并系统评估两类图像的空间布局。
  第一阶段验证AI识别地画的能力。以32处已知地画作为训练数据,重点评估机器学习模型在低数据环境下捕捉低可见度线条的能力。在训练数据构建中,每个地画被按头部、四肢等身体部位划分为多个区段,使模型能聚焦并学习局部形态特征。同时,通过旋转与翻转改变姿态与朝向,人工拓展形态多样性,最终训练图像数量从21幅增至307幅。
  将生成的数据集采用SSD单发多框检测器模型进行训练。结果表明,AI模型在7处测试地画中成功识别出5处。这表明,即使在低数据环境下亦可实现一定检测性能,同时也揭示出地画保存状态与对比度差异会影响模型表现。值得注意的是,在此阶段,AI在调查逾半个世纪的实验区域内识别出4个新地画,预示着该技术或能探测到传统地面,调查中易被忽略的微弱线条。基于第一阶段成果,第二阶段将AI应用于覆盖纳斯卡潘帕及周边共629平方公里的高分辨率正射影像,开展大规模筛查,旨在广泛发现此前未记录的浮雕型地画,并阐明其在整个景观中的分布结构。在分析前,对干扰识别的城市基础设施、农田等人工区域进行掩膜处理。目标图像被划分为112×112像素的图块,以5米间隔滑动,采用ResNet50进行迁移学习,计算每个图块包含地画的概率。将计算得到的概率值整合至空间网格中,生成概率分布图,提取多个高概率区域相邻出现的范围作为候选区。通过此分析,共获得47410处候选区,经研究团队肉眼判别,其中1309处为“可能地画”,进而对其中的341处候选点开展实地调查,通过无人机航拍与地面观测验证其真实性。通过AI 大规模探测与实地调查相结合的两阶段方法,得以精确识别以往传统调查手段难以探测的浮雕型地画分布。该方法为全面评估线型与浮雕型地画的空间关系、重新审视纳斯卡潘帕的多层次景观结构奠定了方法论基础。
  通过此次调查,在核查地点及其周边共识别出303处此前未知的浮雕型地画,加上已知的380处,浮雕型地画总量达683处。新确认地画中,包含大量地表对比度低、通过航拍照片或传统地面调查难以辨识的图像,特别是坡面上绘制的图像——此类特征在传统航拍分析中极难探测。新发现的浮雕型地画多沿古道分布。这些古道包括横跨整个潘帕的百余条路线,所有浮雕型地画均沿这些路线连续排列,主题包括人形、断首与骆驼科动物等与人类生活密切相关的题材,占全部实例的81.6%。浮雕型地画平均约9米,小于平均约90米的线型地画。值得注意的是,浮雕型地画可从地面整体识别,而线型地画因规模宏大难以从地面全览——这一形态差异在本研究中得到明确验证。综上,基于AI大规模筛查与实地调查相结合的方法,系统发现了大量既往未记录的浮雕型地画,其分布、尺度与主题特征得到清晰揭示。
  浮雕型与线型地画
  形成立体景观
  随着浮雕型地画分布与特征的厘清,有必要在更大尺度上重新审视线型地画的组织方式,以评估前者在纳斯卡宏观景观中的作用。本研究虽聚焦浮雕型地画的识别与分析,但由浮雕型地画所塑造的基于行进的感知体验,必须结合线型地画所构建的大规模空间网络的考察——该网络引导着跨越潘帕的行进活动。为此,下文整合浮雕型地画新发现与线型地画空间布局的再考察,从而将地画群的多层次结构重新理解为具有一致性的景观体系。
  本研究所识别浮雕型地画的分布、尺度与主题特征表明,其功能是调控与古道行进相关信息的媒介。此类地画尺度小巧、地面可读性强,并沿行走路线连续排列。这种连续性暗示其创设目的并非仅为视觉呈现,而是通过身体性行走实践分阶段引导信息渐次显现。本文中的“信息”指蕴含于景观中的空间信号,其塑造行进者的行为、引导其注意力,并构建其行进中的感知体验。这些地画的母题——人物、骆驼科动物、断首及其他与日常生活和仪式实践相关的内容——实为古道沿线信息传递的结构性要素。其序列化呈现以递进方式引导行进者的注意力。当个体沿路线行走时,依次遭逢每个图像,通过这种累积性、节奏化的呈现,其注意力、朝向与感知焦点被调控。某些路径上同类主题反复出现,此类模式化排列很可能构成类叙事性的序列,引导行进者对景观的解读与回应。在此意义上,浮雕型地画可被视为构建一种“具身化的局域信息景观”:信息非经符号表征传递,而是通过调控身体行走、感知方位及感官卷入时序的空间机制而生成。在浮雕型地画构建局域尺度信息结构的同时,亦需审视纳斯卡潘帕的整体空间组织。尽管线型地画不在本研究探测范围内,但其宏观空间布局表明其功能在于标识穿越潘帕的仪式路径。从因赫尼奥河谷延伸至纳斯卡河谷的直线与梯形地画网络,构成自多个北部入口指向潘帕中心区域汇聚的空间结构,最终指向卡瓦奇神庙等宗教中心与圣域。线型地画布设于这些出入口周边,界定并强调了跨景观的仪式路线。
  综上所述,线型地画与浮雕型地画并非对立形式,实乃互补的空间媒介,协同构建引导朝圣、感知与仪式实践的宗教景观。线型地画指示通往神庙与圣地的朝圣方向,由此建立大尺度行进秩序;浮雕型地画则凭借仅能在古道近距离识读的微妙轮廓,引导行进者关注图像本身,并在行走中实现感知的连续转化。通过这两种不同尺度空间引导形式的层级化布局,纳斯卡潘帕形成多层次宗教景观,行进过程与感知体验的流动均在空间中获得有序组织。除空间阐释外,尚需强调本研究的方法论意义。本研究引入的AI技术,系统性、广域性地获取传统调查技术难以识别的浮雕型地画,为重新审视其在景观中的功能提供新的基础。尤其在坡地等低能见度地形条件下,AI发挥联接大规模预测与实地调查的重要中介作用,显示出重建纳斯卡潘帕宗教景观的方法论潜力。
  (作者系日本山形大学教授)
【编辑:张云华(报纸)王晏清(网络)】