现代考古学融合多种自然科学与人文科学的技术和方法，通过调查、发掘获取并检测、分析古代人类活动遗留下来的遗迹和遗物，结合相关文献资料，研究和重建古代文明和社会的发展演进过程。数字考古是在计算机技术、信息技术支持下，考古学研究中集成运用现代测绘、遥感、三维重建、地理信息系统、虚拟现实、数据库和人工智能等技术，充分采集和运用考古现场各种空间信息，并进行综合分析、研究的理论和方法，是信息时代考古学发展的必然趋势。

　　中国现代考古学经历了一个世纪的发展，积累了丰富的考古材料和研究成果，学科建设和理论体系日臻完善，实证了中国百万年人类史、一万年文化史以及五千多年文明史。随着考古学、历史学、地理学、环境学、空间信息学、计算机科学等多学科的深度融合，古代遗址的分析和研究不断取得突破性进展，有望重建古代聚落遗址的形成过程，为理解和阐释早期社会复杂化进程、探讨文明起源与演进提供全新的视角。

　　长江中下游地区的治水需求

　　长江中下游地区属于亚热带季风气候区，大河流域的冲积沉积平原土地肥沃，降水量丰富，夏季高温，是非常完美的史前农耕文明发源地。考古发现，长江中下游地区1万年前已经开始种植水稻，逐步形成“南稻北粟”的农业格局。水稻种植属于浅水种植，在高温高蒸发的夏秋季节，需要频繁补充水源才能维持生长。但长江中下游地区特殊的地理环境导致初夏季节经常会出现特大暴雨，导致洪涝频发，而且气温偏低，不适合水稻等农作物生长。夏秋季节常常受大范围副热带高压的控制，地表蒸发的水汽无法上升到一定高度形成降水，出现长时间的伏旱和秋旱天气，对人类生存和农业种植均构成很大的威胁。同时，降水的年际差异很大，与人们的农业种植等需求很难同步。史前人类为了在长江中下游繁衍生息，必须掌握当地气候、水源、环境等多项特征，认真选择合适的居住与耕种地域，对自然环境中的水资源进行合理整治、管理、调配，以应对局部气候变化产生的不利影响，在居所周边进行农耕种植，饲养家畜，达到人与自然环境的和谐统一。人们有了稳定的居所与耕种地域，丰衣足食，才会出现复杂的社会分工和阶层分化，进而推动人类文明的诞生和发展。

　　从空间视角解读史前水利工程

　　现代空间信息技术发展迅速，在考古现场空间信息获取方面，摆脱早期仅仅测量目标点三维坐标绘制地形图的方式，成功引入无人机低空拍摄、遗址三维重建、无人机激光雷达扫描、高分卫星遥感信息提取等三维空间数据的采集技术，建立聚落遗址地理信息系统，运用空间分析、模拟等技术，结合田野考古调查、发掘资料，将史前聚落置于周边小环境与流域大环境中进行分析和模拟，探讨史前聚落遗址的微地貌特征及其形成过程，重建研究区域中史前先民认识与改造自然环境的方式，揭示史前人类与水系统相互影响的人水关系模式。

　　在20世纪六七十年代的卫星遥感影像上，我国境内很多地区的植被稀少，农田改造幅度也很小，一些大型水坝、沟渠等古代人类工程遗迹往往能够很好地呈现在影像之中，成为解读史前水利工程的突破口。现今的无人机拍摄与遗址三维重建、无人机激光雷达扫描等技术，可以获取10厘米分辨率的数字正射影像图和数字高程模型，能够反映遗址内很多细小的高低起伏，根据水文学、地貌学等原理进行判别，区分自然地貌和人工地貌，进而探讨人工地貌的功能和年代，重建史前聚落遗址的形成过程。

　　防洪与灌溉双重维度的史前治水智慧

　　研究发现，江汉平原周边的史前聚落遗址基本上都拥有水利设施。大洪山南麓的龙嘴遗址（油子岭文化，距今5700—5100年）、笑城遗址（屈家岭文化晚期，距今4900—4600年）、门板湾遗址（屈家岭文化晚期）都位于岗地前端，高程29—32米，现在雨季中当地的洪水经常淹没高程30米的区域，所以3个遗址中都发现较为完整的类似圩垸的用于防洪的设施。3个遗址与岗地连接处都被挖成水塘，雨季蓄水，旱季可以自流引水灌溉圩垸内部或附近谷地中的农田。3处遗址的不同之处在于龙嘴遗址的圩垸内应该用于居住，两侧谷地是种植水稻的农田。笑城遗址保存有完整的防洪垸堤，内部和两侧谷地可以种植水稻。门板湾遗址仅残存西部垸堤，内部高地可以居住，低地用于农业种植。

　　石家河遗址群（屈家岭至石家河文化，距今5100—4000年）选址于高程30—46米的地带，用来规避洪水的威胁，但是需要解决好旱季灌溉的问题。早期先民应该是以家庭模式在小型谷地上端挖掘水塘蓄水，在水塘边堆土居住；水塘下的谷地被平整成农田，旱季从水塘引水灌溉农田，形成典型的水塘、居址（或手工作坊）、农田三要素聚落模式。随着时间的推移和人口的增加，小型谷地的种植面积无法满足需求，西南部的族群联合起来修建了大型的朱家泊水库，东北部的族群修建1.8千米的东河引水工程，大幅提升了灌溉范围和应对复杂气候变化的能力，实现人与自然的和谐共处。城河与陶家湖等聚落拦截和整治附近的两条河流，修筑环形防洪垸堤，蓄水灌溉农田，共同推进史前文明的发展和繁荣。

　　江汉平原史前水利工程的建造经历家庭、家族、族群等自发的行为模式，由小到大，顺势而为，很好地服务于农业生产，解决聚落、农田的防涝和水稻种植的灌溉等问题。东部沿海良渚文化（距今5100—4300年）大型水利工程系统的建造是良渚古国行为，能够调动更多的人力和物力，为了保障古城的安全和发展，在50多平方千米的范围内建造多组水坝系统，分别承载800毫米的降水量，应对台风登陆产生的百年一遇特大降水，发挥防洪、灌溉、运输、防御等功能，是良渚文化兴盛千年的重要保障。

　　北纬30?觷附近大河流域，土壤肥沃，降水充沛，夏季高温，冷热交替，四季分明，但频繁遭受洪涝、干旱等自然灾害的影响。生活于其中的史前先民必须充分发挥自身的聪明才智，依靠勤劳的双手与自然环境进行抗争，才能生存。在征服自然的同时自身能力和智慧也得到极大的提升。随着治水成功带来的粮食丰收，开始出现社会分工和阶层分化，人类文明的诞生和发展就会水到渠成，不断向前演进。

　　（作者系中国社会科学院科技考古与文化遗产保护重点实验室、中国社会科学院考古研究所研究员）