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摘 要:在考古发掘现场,文物出土后由于所处环境发生改变,特别是直接与氧气接触后,腐蚀速度会明显加快,这对文物保护不利。因此,在考古发掘工作中,需要应用到整体提取技术,将文物带土运送至实验室,在理想环境下将文物与周围土壤剥离,从而实现对文物的保护。经过多年的理论研究和技术实践,整体提取技术已经日渐成熟,掌握其操作技巧对文物的现场挖掘和妥善保管有积极帮助。文章首先概述了整体提取技术的适用情况,随后着重分析了基本提取法、套箱提取法、石膏提取法、聚氨酯泡沫提取法的操作步骤以及各步骤的操作要领,最后结合个人工作经验,对4种整体提取技术进行了对比、分析,为考古发掘现场的文物保护提供了技术借鉴。
关键词:文物保护;整体提取技术;套箱提取法;石膏提取法;聚氨酯泡沫提取法
做好文物保护是考古发掘的第一守则,整体提取技术的推广使用,在提高文物发掘保护成效方面发挥了至关重要的作用。虽然该技术已经比较成熟,但是由于细分种类较多,加上每一种类型的操作方法、适用情况差异较大,如果不能做到科学选择、精确操作,往往难以达到预期的文物保护效果,甚至会因为操作不规范,反而使文物在整体提取过程中受到损害。近年来,我国考古事业不断取得新突破,整体提取技术的应用前景广阔,掌握套箱提取、石膏提取等具体方法的操作技术,成为现阶段考古技术人员必备的技能之一。
1 整体提取技术的适用情况
以文物为中心,将周围一定范围内的土体一起提取并转移到实验室的过程,即为整体提取。作为现代考古工作中常用的一种文物保护手段,该技术的适用情况主要有以下几种:①文物受损严重,碎块分布复杂。文物出土时,因为地质原因、存储环境等影响,已经出现了比较严重的破损,并且不同文物的碎片相互混杂,短时间内无法查明这些碎块的归属。为了保证现场发掘工作继续进行,同时也是出于保护文物的需要,必须要使用整体提取技术。将散乱分布的文物碎块一并转移到实验室之后,再由专业人士进行清理、找对、拼接,从而最大程度上复原、保护文物。②文物极易破碎,无法单独提取。有些文物因为材质特殊或年代久远,极度易碎。而考古发掘现场环境复杂、条件受限,单独提取可能会造成文物的损坏。这种情况下也需要借助整体提取技术,将其带土转移至实验室,在专用工具、专业人士的操作下,最大程度上保护文物。③文物埋藏环境历史信息丰富。在一些规模较大的文物遗址中,某件文物的周边埋藏环境中,有着丰富的历史信息。短时间内无法逐一将其提取,或弄清楚它们之间的关联,这种情况下也需要借助整体提取技术。在实验室环境下,让专业人员有充足的时间去探究、梳理其中的历史信息。只有结合考古发掘现场的实际情况,综合判断之后,再决定是否选择整体提取技术,才能在保证考古发掘效率和保护文物安全之间做到统筹兼顾。
2 考古发掘现场文物保护中整体提取技术的分类
2.1 基本提取法
基本提取法是现阶段文物整体提取技术体系中比较常用、操作最为简单的一种。经过现场勘察确定土壤自身强度较好的情况下,以文物为中心,向四周延伸一段距离,纵向切割土体,然后将带有文物的整块土体提取出来。整个过程中不需要借助其他材料,操作步骤为:
第一步,清理文物周围的泥土。以文物为中心,左右两侧各延伸3~5厘米,底部土體可多保留一点,控制在10厘米左右。这样就形成了一个承载文物的土质台基,如图1所示。
当然,如果考古发掘现场土壤强度较好,可以将土质台基修整成为上宽下窄的倒立梯形,将会进一步减轻后续分离文物与土壤的工作量。但是需要注意的是梯形斜边与台基水平面之间的夹角不得小于70度,否则会有土体崩塌的风险,容易对文物造成损伤。
第二步,为防止整体提取时出现土体散落的情况,需要对土质台基进行临时加固。目前常用的加固方式主要分为3种类型:①纱布绷带加固。选择纱布绷带,围绕着土质台基的外侧进行包裹,按照自上而下的顺序,沿着同一方向用力裹缠。先完成土质台基前后、左右4个面的包裹加固,最后在进行上下、前后4个面的包裹加固。②石膏绷带加固。如果承载文物的土质台基体积、重量较大,纱布绷带加固效果有限,可用石膏绷带代替。操作方法类似,但是需要注意的是,石膏可能会对文物的露出部分造成污染、损害,因此使用石膏绷带加固前,要在土质台基上表面覆盖一层聚乙烯薄膜作为隔离层。③树脂绷带加固。树脂绷带是近几年出现的一种材料,以网状棉织物作为基材,在表面均匀涂上一层热塑性树脂,制成绷带。这种材料不仅力学性能更好,而且不会像石膏一样产生污染,还可回收并反复使用,符合绿色环保理念。操作方法同上。
第三步,底切处理。该步骤是整体提取中的核心,底切处理是否到位,不仅决定了后续文物与土体分离的工作量,而且也直接影响了文物的安全和完整。事实表明,在考古发掘现场,因为底切处理不合格,整体提取中出现土质台基掉落,进而导致文物摔坏的情况并不少见。因此,对于底切处理也要引起重视,常规的操作方法是选用一块带刃的薄金属板,沿着水平方向切割土质台基的底部,使其与地面分离,之后再提取。对于一些体积较大的提取块,还应提供刚性支撑,保证提取过程中不会发生应力变形或土体散落的情况。
2.2 套箱提取法
作为一种操作比较简便的整体提取方法,套箱提取的原理是利用木质框架对文物所在的土质台基进行加固,相当于在文物的外侧加装了一个箱子,通过提取箱子的方式,使文物与周围土体分离,达到文物整体提取的目的。其操作步骤如下:
第一步是将文物周围的泥土清理干净,并形成一个比较规整的矩形土质台基。第二步,选择两块质地坚硬的模板,分别夹在矩形土体的两侧,使用绷带进行绑扎,起到固定效果。第三步,进行底切处理。根据文物的大小、土体的重量,底切处理方法也有差异。如果提取物的面积较小,可选择带刃的金属板,沿着土质台基的底部进行水平切割,在完成土质台基与地面分离之后整体提取;如果提取物的面积较大,为防止提取过程中出现散落的情况,应采用掏空插板法。从木质边框的底部,沿着水平方向掏出一条高度约为3厘米的细长形空隙,将宽度为2.5厘米左右的木板横插入空隙内。让插板两端超出竖向木板2厘米左右,然后使用铁丝绞紧、固定。第四步,经检查底切处理完毕,且固定良好后,选择四块木方或金属块,分别垫放于长方体提取块的四个角上,形成刚性支撑。最后在保证四个角受力均匀的情况下,完成整体提取。 2.3 石膏提取法
石膏提取法利用石膏硬结后产生的较大强度,对文物及周边的土质台基提供支撑,从而实现文物整体提取的一种技术。其操作步骤如下:
第一,清理文物周边的泥土。以文物为中心,向两侧各延伸5厘米左右,然后斜向下开挖,形成一个梯形的土质台基,在土壤自身强度不理想的情况下,有利于保证台基稳定,防止边坡滑塌导致文物受损。
第二,进行文物周边的加固处理。选择两个木板分别竖立于土质台基的底部,距离台基边缘约3厘米宽,这个间隙用于灌注石膏。对木板进行加固,形成一个由土体、木板组成的简易框架。在梯形顶部使用石膏绷带覆盖,起到隔离文物的效果,防止浇筑石膏以后与文物直接接触。
第三,将准备好的熟石膏分别从梯形两侧的木板边缘自上而下浇筑,让石膏均匀充满整个区域,将带有文物的梯形土体包裹起来。在石膏开始固化后,从顶部再加盖一个横向的栅格板,并施加一定压力,进一步提高石膏的密实度,其结构如图2所示。
第四,参照基本提取法中底切处理方法,在石膏完全固化后完成底切,使石膏与地面分离。考虑到文物的土质台基没有石膏包裹,因此需要将其进行翻转,让有文物的一面朝下,而土质台基在上方,这样就可以利用两侧木板和栅格板起到支撑作用。翻转180度后,使用金属鏟子沿着木质框架的内侧,将多余的土壤、相连的石膏切割开来,从而得到了由石膏包裹的文物,实现了文物的整体提取。
2.4 聚氨酯泡沫提取法
利用硬质聚氨酯泡沫进行文物的整体提取,是近几年兴起的一种新技术。在实际操作中,会使用到“白料”和“黑料”2种液体材料,其中白料的主要成分为聚醚多元醇,黑料的主要成分是异氰酸酯。将两种材料按照1:1的比例混合后,发生化学反应并产生大量泡沫。大约经过30秒后,泡沫固化,形成一层较为坚硬的材料,并将文物包裹起来,达到防止文物破碎的目的。考古人员将聚氨酯泡沫取出,在实验室环境下将泡沫材料与文物剥离,从而完成了文物的整体提取。具体操作步骤如下:
第一步仍然是将文物周边的泥土清理干净,操作方法如前文所述。第二步是对文物进行简单的加固,为材料发泡、包裹文物创造有利的环境。前期处理与石膏提取法类似,主要的区别在于要适当扩大木质框架和土质台基之间的空隙,通常距离应维持在12~16厘米。这样在材料发泡时有足够的空间,不会对木质框架产生较大的挤压力,避免了框架发生变形、挤压文物的问题。另外,为了保护文物,在添加发泡材料前必须对文物进行隔离。采用双层隔离措施,第一层为铝箔,第二层为聚乙烯薄膜,在接缝处用粉色胶带粘贴,保证密封效果。第三步是制备并灌注材料。将两个独立的料盒打开,按照1∶1比例均匀混合后,快速倒入木质框架和土质台基之间的空隙内。注意根据空间的大小确定灌注量。材料倒入后,与空气接触快速发泡。受外界温度的影响,常温环境(20~30摄氏度)下需要10分钟左右完成发泡并固化。第四步,在泡沫完全固化后,使用金属铲子沿着木质框架的内侧,将泡沫切割下来,并修整泡沫的边缘部位,保持整齐。之后使用掏空插板底切法,完成底部切割后实现文物与泡沫材料的整体提取。
3 几种整体提取技术的对比
本文主要介绍了4种文物整体提取技术,每种技术除了在操作细节上存在较为明显的差异,其适用条件、优缺点也不尽相同。在考古发掘现场,考古人员应结合现场情况,基于个人的工作经验,灵活选择最佳的整体提取技术。对比来看:①基本提取法适用于土壤自身强度较好,且文物体积、重量不是太大的情况。其优点在于不需要借助于其他提取材料,操作更加方便,适用性更强。同样的,如果考古发掘现场土壤刚度差,或含水率高,或者是文物体积大,则不适用该方法。②套箱提取法的操作相对简单,并且利用套箱加固土质台基,进一步保证了文物的安全。同时,该方法也适用于那些体积、重量较大的文物提取工作。应用该方法时,对两侧加固板和底部刚性支撑板的连接有严格要求,应保证木板加固良好,才能顺利提取。③石膏提取法的操作步骤较为烦琐,主要适用于那些土壤结构较差、强度不高的情况,使用石膏加固后保证了整体提取的安全性。当然,该方法也有自身的缺陷,例如石膏自重较大,因此只适用于一些体积较小的文物提取。④聚氨酯泡沫提取法也是适用于不良土质下文物提取的技术,安全性较高,并且密度低、自重轻,可适用于一些中型、大型文物的整体提取。需要注意的是,聚氨酯泡沫可能会对文物造成污损,必须要采取双层隔离。另外,聚氨酯泡沫有一定的毒性,也要注意做好安全防范措施。
4 结语
在考古发掘中,文物提取是一项关键步骤。整体提取对保护文物安全性、完整性有显著效果。现阶段可供选用的整体提取技术有多种,比较常用的有基本提取法、石膏提取法、聚氨酯泡沫提取法等,每一种方法的操作步骤、适用范围均存在较大差异。在考古发掘工作中,技术人员应结合现场的土壤状况、文物体积大小等因素具体选择最佳的整体提取技术。需要注意的是,无论最终选取何种技术,均要求技术人员必须严格按照相关的步骤,控制技术要点,尽快完成提取后,将提取块送至实验室完成文物与土体的分离,从而让文物得到妥善、专业的保管。
参考文献
[1]王亚楠.考古发掘现场环境突变对出土文物的破坏及应急保护分析[J].文物鉴定与鉴赏,2020(3):162-163.
[2]韩飞.考古整体提取遗迹实验室保护清理的几点认识[C]//中国文物保护技术协会,重庆市文化遗产研究院.中国文物保护技术协会第九次学术年会论文集.北京:科学出版社,2016:97-101.
[3]容波,周珺,刘成.考古发掘现场出土脆弱遗迹提取方法研究述评[J].文物保护与考古科学,2016(3):122-126.
关键词:文物保护;整体提取技术;套箱提取法;石膏提取法;聚氨酯泡沫提取法
做好文物保护是考古发掘的第一守则,整体提取技术的推广使用,在提高文物发掘保护成效方面发挥了至关重要的作用。虽然该技术已经比较成熟,但是由于细分种类较多,加上每一种类型的操作方法、适用情况差异较大,如果不能做到科学选择、精确操作,往往难以达到预期的文物保护效果,甚至会因为操作不规范,反而使文物在整体提取过程中受到损害。近年来,我国考古事业不断取得新突破,整体提取技术的应用前景广阔,掌握套箱提取、石膏提取等具体方法的操作技术,成为现阶段考古技术人员必备的技能之一。
1 整体提取技术的适用情况
以文物为中心,将周围一定范围内的土体一起提取并转移到实验室的过程,即为整体提取。作为现代考古工作中常用的一种文物保护手段,该技术的适用情况主要有以下几种:①文物受损严重,碎块分布复杂。文物出土时,因为地质原因、存储环境等影响,已经出现了比较严重的破损,并且不同文物的碎片相互混杂,短时间内无法查明这些碎块的归属。为了保证现场发掘工作继续进行,同时也是出于保护文物的需要,必须要使用整体提取技术。将散乱分布的文物碎块一并转移到实验室之后,再由专业人士进行清理、找对、拼接,从而最大程度上复原、保护文物。②文物极易破碎,无法单独提取。有些文物因为材质特殊或年代久远,极度易碎。而考古发掘现场环境复杂、条件受限,单独提取可能会造成文物的损坏。这种情况下也需要借助整体提取技术,将其带土转移至实验室,在专用工具、专业人士的操作下,最大程度上保护文物。③文物埋藏环境历史信息丰富。在一些规模较大的文物遗址中,某件文物的周边埋藏环境中,有着丰富的历史信息。短时间内无法逐一将其提取,或弄清楚它们之间的关联,这种情况下也需要借助整体提取技术。在实验室环境下,让专业人员有充足的时间去探究、梳理其中的历史信息。只有结合考古发掘现场的实际情况,综合判断之后,再决定是否选择整体提取技术,才能在保证考古发掘效率和保护文物安全之间做到统筹兼顾。
2 考古发掘现场文物保护中整体提取技术的分类
2.1 基本提取法
基本提取法是现阶段文物整体提取技术体系中比较常用、操作最为简单的一种。经过现场勘察确定土壤自身强度较好的情况下,以文物为中心,向四周延伸一段距离,纵向切割土体,然后将带有文物的整块土体提取出来。整个过程中不需要借助其他材料,操作步骤为:
第一步,清理文物周围的泥土。以文物为中心,左右两侧各延伸3~5厘米,底部土體可多保留一点,控制在10厘米左右。这样就形成了一个承载文物的土质台基,如图1所示。
当然,如果考古发掘现场土壤强度较好,可以将土质台基修整成为上宽下窄的倒立梯形,将会进一步减轻后续分离文物与土壤的工作量。但是需要注意的是梯形斜边与台基水平面之间的夹角不得小于70度,否则会有土体崩塌的风险,容易对文物造成损伤。
第二步,为防止整体提取时出现土体散落的情况,需要对土质台基进行临时加固。目前常用的加固方式主要分为3种类型:①纱布绷带加固。选择纱布绷带,围绕着土质台基的外侧进行包裹,按照自上而下的顺序,沿着同一方向用力裹缠。先完成土质台基前后、左右4个面的包裹加固,最后在进行上下、前后4个面的包裹加固。②石膏绷带加固。如果承载文物的土质台基体积、重量较大,纱布绷带加固效果有限,可用石膏绷带代替。操作方法类似,但是需要注意的是,石膏可能会对文物的露出部分造成污染、损害,因此使用石膏绷带加固前,要在土质台基上表面覆盖一层聚乙烯薄膜作为隔离层。③树脂绷带加固。树脂绷带是近几年出现的一种材料,以网状棉织物作为基材,在表面均匀涂上一层热塑性树脂,制成绷带。这种材料不仅力学性能更好,而且不会像石膏一样产生污染,还可回收并反复使用,符合绿色环保理念。操作方法同上。
第三步,底切处理。该步骤是整体提取中的核心,底切处理是否到位,不仅决定了后续文物与土体分离的工作量,而且也直接影响了文物的安全和完整。事实表明,在考古发掘现场,因为底切处理不合格,整体提取中出现土质台基掉落,进而导致文物摔坏的情况并不少见。因此,对于底切处理也要引起重视,常规的操作方法是选用一块带刃的薄金属板,沿着水平方向切割土质台基的底部,使其与地面分离,之后再提取。对于一些体积较大的提取块,还应提供刚性支撑,保证提取过程中不会发生应力变形或土体散落的情况。
2.2 套箱提取法
作为一种操作比较简便的整体提取方法,套箱提取的原理是利用木质框架对文物所在的土质台基进行加固,相当于在文物的外侧加装了一个箱子,通过提取箱子的方式,使文物与周围土体分离,达到文物整体提取的目的。其操作步骤如下:
第一步是将文物周围的泥土清理干净,并形成一个比较规整的矩形土质台基。第二步,选择两块质地坚硬的模板,分别夹在矩形土体的两侧,使用绷带进行绑扎,起到固定效果。第三步,进行底切处理。根据文物的大小、土体的重量,底切处理方法也有差异。如果提取物的面积较小,可选择带刃的金属板,沿着土质台基的底部进行水平切割,在完成土质台基与地面分离之后整体提取;如果提取物的面积较大,为防止提取过程中出现散落的情况,应采用掏空插板法。从木质边框的底部,沿着水平方向掏出一条高度约为3厘米的细长形空隙,将宽度为2.5厘米左右的木板横插入空隙内。让插板两端超出竖向木板2厘米左右,然后使用铁丝绞紧、固定。第四步,经检查底切处理完毕,且固定良好后,选择四块木方或金属块,分别垫放于长方体提取块的四个角上,形成刚性支撑。最后在保证四个角受力均匀的情况下,完成整体提取。 2.3 石膏提取法
石膏提取法利用石膏硬结后产生的较大强度,对文物及周边的土质台基提供支撑,从而实现文物整体提取的一种技术。其操作步骤如下:
第一,清理文物周边的泥土。以文物为中心,向两侧各延伸5厘米左右,然后斜向下开挖,形成一个梯形的土质台基,在土壤自身强度不理想的情况下,有利于保证台基稳定,防止边坡滑塌导致文物受损。
第二,进行文物周边的加固处理。选择两个木板分别竖立于土质台基的底部,距离台基边缘约3厘米宽,这个间隙用于灌注石膏。对木板进行加固,形成一个由土体、木板组成的简易框架。在梯形顶部使用石膏绷带覆盖,起到隔离文物的效果,防止浇筑石膏以后与文物直接接触。
第三,将准备好的熟石膏分别从梯形两侧的木板边缘自上而下浇筑,让石膏均匀充满整个区域,将带有文物的梯形土体包裹起来。在石膏开始固化后,从顶部再加盖一个横向的栅格板,并施加一定压力,进一步提高石膏的密实度,其结构如图2所示。
第四,参照基本提取法中底切处理方法,在石膏完全固化后完成底切,使石膏与地面分离。考虑到文物的土质台基没有石膏包裹,因此需要将其进行翻转,让有文物的一面朝下,而土质台基在上方,这样就可以利用两侧木板和栅格板起到支撑作用。翻转180度后,使用金属鏟子沿着木质框架的内侧,将多余的土壤、相连的石膏切割开来,从而得到了由石膏包裹的文物,实现了文物的整体提取。
2.4 聚氨酯泡沫提取法
利用硬质聚氨酯泡沫进行文物的整体提取,是近几年兴起的一种新技术。在实际操作中,会使用到“白料”和“黑料”2种液体材料,其中白料的主要成分为聚醚多元醇,黑料的主要成分是异氰酸酯。将两种材料按照1:1的比例混合后,发生化学反应并产生大量泡沫。大约经过30秒后,泡沫固化,形成一层较为坚硬的材料,并将文物包裹起来,达到防止文物破碎的目的。考古人员将聚氨酯泡沫取出,在实验室环境下将泡沫材料与文物剥离,从而完成了文物的整体提取。具体操作步骤如下:
第一步仍然是将文物周边的泥土清理干净,操作方法如前文所述。第二步是对文物进行简单的加固,为材料发泡、包裹文物创造有利的环境。前期处理与石膏提取法类似,主要的区别在于要适当扩大木质框架和土质台基之间的空隙,通常距离应维持在12~16厘米。这样在材料发泡时有足够的空间,不会对木质框架产生较大的挤压力,避免了框架发生变形、挤压文物的问题。另外,为了保护文物,在添加发泡材料前必须对文物进行隔离。采用双层隔离措施,第一层为铝箔,第二层为聚乙烯薄膜,在接缝处用粉色胶带粘贴,保证密封效果。第三步是制备并灌注材料。将两个独立的料盒打开,按照1∶1比例均匀混合后,快速倒入木质框架和土质台基之间的空隙内。注意根据空间的大小确定灌注量。材料倒入后,与空气接触快速发泡。受外界温度的影响,常温环境(20~30摄氏度)下需要10分钟左右完成发泡并固化。第四步,在泡沫完全固化后,使用金属铲子沿着木质框架的内侧,将泡沫切割下来,并修整泡沫的边缘部位,保持整齐。之后使用掏空插板底切法,完成底部切割后实现文物与泡沫材料的整体提取。
3 几种整体提取技术的对比
本文主要介绍了4种文物整体提取技术,每种技术除了在操作细节上存在较为明显的差异,其适用条件、优缺点也不尽相同。在考古发掘现场,考古人员应结合现场情况,基于个人的工作经验,灵活选择最佳的整体提取技术。对比来看:①基本提取法适用于土壤自身强度较好,且文物体积、重量不是太大的情况。其优点在于不需要借助于其他提取材料,操作更加方便,适用性更强。同样的,如果考古发掘现场土壤刚度差,或含水率高,或者是文物体积大,则不适用该方法。②套箱提取法的操作相对简单,并且利用套箱加固土质台基,进一步保证了文物的安全。同时,该方法也适用于那些体积、重量较大的文物提取工作。应用该方法时,对两侧加固板和底部刚性支撑板的连接有严格要求,应保证木板加固良好,才能顺利提取。③石膏提取法的操作步骤较为烦琐,主要适用于那些土壤结构较差、强度不高的情况,使用石膏加固后保证了整体提取的安全性。当然,该方法也有自身的缺陷,例如石膏自重较大,因此只适用于一些体积较小的文物提取。④聚氨酯泡沫提取法也是适用于不良土质下文物提取的技术,安全性较高,并且密度低、自重轻,可适用于一些中型、大型文物的整体提取。需要注意的是,聚氨酯泡沫可能会对文物造成污损,必须要采取双层隔离。另外,聚氨酯泡沫有一定的毒性,也要注意做好安全防范措施。
4 结语
在考古发掘中,文物提取是一项关键步骤。整体提取对保护文物安全性、完整性有显著效果。现阶段可供选用的整体提取技术有多种,比较常用的有基本提取法、石膏提取法、聚氨酯泡沫提取法等,每一种方法的操作步骤、适用范围均存在较大差异。在考古发掘工作中,技术人员应结合现场的土壤状况、文物体积大小等因素具体选择最佳的整体提取技术。需要注意的是,无论最终选取何种技术,均要求技术人员必须严格按照相关的步骤,控制技术要点,尽快完成提取后,将提取块送至实验室完成文物与土体的分离,从而让文物得到妥善、专业的保管。
参考文献
[1]王亚楠.考古发掘现场环境突变对出土文物的破坏及应急保护分析[J].文物鉴定与鉴赏,2020(3):162-163.
[2]韩飞.考古整体提取遗迹实验室保护清理的几点认识[C]//中国文物保护技术协会,重庆市文化遗产研究院.中国文物保护技术协会第九次学术年会论文集.北京:科学出版社,2016:97-101.
[3]容波,周珺,刘成.考古发掘现场出土脆弱遗迹提取方法研究述评[J].文物保护与考古科学,2016(3):122-126.