海底百年英魂的浮光掠影
——甲午沉艦考古調(diào)查中的水下攝影技術(shù)

黎飛艷＊

（廣東省文物考古研究所，廣東 廣州 510080）

北洋海軍沉艦遺址主要分布于我國兩塊海域：一是遼寧省黃海北部，為1894年9月17日的清日黃海海戰(zhàn)，沉沒有超勇、揚(yáng)威、致遠(yuǎn)、經(jīng)遠(yuǎn)4艦；二是山東省威海灣及周邊，為1895年1—2月的清日威海衛(wèi)保衛(wèi)戰(zhàn)，沉沒有定遠(yuǎn)、靖遠(yuǎn)、來遠(yuǎn)、威遠(yuǎn)、寶筏5艦及數(shù)艘小型魚雷艇。甲午沉艦調(diào)查始于2013年年底的遼寧省丹東港海洋紅港區(qū)的涉?；?，在國家文物局的支持下，各地政府、文博單位的相互配合，組建了考古隊(duì)，陸續(xù)于2014—2016年在遼寧省丹東市的黃海北部海域調(diào)查確認(rèn)致遠(yuǎn)艦，2018年在大連莊河發(fā)現(xiàn)了經(jīng)遠(yuǎn)艦，2017—2020年在威海灣調(diào)查發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)定遠(yuǎn)艦（圖1）。

至此，在百余年之后，甲午沉艦在海底的保存面貌及殘損情況才有了較為清晰的認(rèn)識，一些珍貴沉艦遺物被提取出水再度展現(xiàn)于世人。

圖1 北洋沉艦遺址地理位置分布圖

1 水下考古攝影

了解水下世界離不開水下攝影，而水下考古攝影是攝影技術(shù)中的一個(gè)門類，必須依靠水肺潛水裝備（水下呼吸系統(tǒng)）進(jìn)行潛水拍攝。在進(jìn)行水下攝影工作時(shí),由于水下環(huán)境特殊，除了必須了解相機(jī)的基本技術(shù)指標(biāo)，包括水下曝光補(bǔ)償、水下閃光燈的運(yùn)用以外，還必須掌握水下光線的變化規(guī)律與特性，水中懸浮物對光線的散射影響，不同深度的海水對光譜成分的吸收等技術(shù)參數(shù)[1-2]。只有熟練地了解和掌控水下攝影器材，才能成為一名合格的水下考古攝影師。

水下考古攝影工作，包含對水下文化遺產(chǎn)的了解與判斷，以水下考古鏡頭尋找、發(fā)現(xiàn)我們需要的文物信息，記錄和推動(dòng)考古發(fā)掘項(xiàng)目進(jìn)程。盡管國內(nèi)大多數(shù)水下項(xiàng)目涉及水域能見度很差，但水下考古攝影始終是整個(gè)項(xiàng)目中不可缺少的記錄手段。特別是在清理一些水下遺跡過程中，需要記錄很多稍縱即逝的信息。由于潛水工作時(shí)間受潛水深度與高壓氣瓶氣量的制約，攝影師不能長時(shí)間在水下進(jìn)行拍攝，最好的解決方法就是將水下拍攝的影像帶回陸地進(jìn)行反復(fù)的研究、分析并保存，為日后專家學(xué)者們的研究留下原始依據(jù)。

水下攝影器材要因時(shí)因地制宜并根據(jù)水下遺址的特點(diǎn)，包括水下能見度、潮汐、水流等因素選擇。北洋沉艦考古項(xiàng)目使用的拍攝器材有帶防水殼的水下單反數(shù)字相機(jī)與小型水下數(shù)字運(yùn)動(dòng)相機(jī)等（圖2）。水下攝影師必須嚴(yán)格制訂重要文物、遺跡的拍攝方案，在有限的水下拍攝時(shí)間內(nèi)采集更多的原始影像，為后期整理研究提供珍貴資料。

圖2 水下攝影器材（來源：作者自攝）

2 北洋沉艦水下考古攝影過程

2.1 致遠(yuǎn)艦

致遠(yuǎn)艦沉船遺址地處黃海北部、遼寧省丹東市東港西南50多km的海域，距離大鹿島20多km，沉船遺址水深18～22 m，海床面地勢平坦，平均潮差4.6 m。致遠(yuǎn)艦沉沒于中國東北海域，普遍氣溫較低，秋、夏季水下溫度22℃左右。該海域遠(yuǎn)離海岸線，水下能見度保持在1.5 m左右，偶然的水下能見度也能達(dá)到4～5 m，相比經(jīng)遠(yuǎn)艦和定遠(yuǎn)艦的沉沒海域，致遠(yuǎn)艦的沉艦海域比較適合水下考古影像拍攝。

2014年4月中旬的黃海北部海域，底層水溫僅為4℃，國家文物局水下文化遺產(chǎn)保護(hù)中心啟動(dòng)物探調(diào)查工作，運(yùn)用物探設(shè)備，對選定的11個(gè)區(qū)域進(jìn)行逐一勘探，并在第三區(qū)域搜索到符合條件的磁力異常點(diǎn)。鎖定位置后安排人員潛水探摸，低溫作業(yè)對一般潛水員來說就已經(jīng)是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，對水下攝影師則是更大的挑戰(zhàn)。就算配備干式潛水衣，在水下長時(shí)間操控?cái)z像設(shè)備也非常有難度。為更好地完成水下拍攝任務(wù)，筆者曾經(jīng)在拍攝過程中，為便于操控相機(jī)快門及其他功能鍵，甚至不佩戴潛水保暖手套進(jìn)行拍攝任務(wù)，直接接觸冷水，其失溫速度比空氣快20多倍，寒冷刺骨的海水能使雙手瞬間變得僵麻。

在海底搜索過程中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)鐵板、煤炭與木質(zhì)船板等遺物，搜索的同時(shí)布設(shè)水下拍攝引導(dǎo)繩，以便于攝影師拍攝水下散落的遺物、沉船鐵板鉚接方式與特點(diǎn)等。通過視頻影像分析與打撈出水的標(biāo)本進(jìn)行金相分析等多種技術(shù)手段，確認(rèn)鐵板為炒鋼鍛打，與19世紀(jì)后期歐洲造船材質(zhì)吻合。再依據(jù)甲午海史實(shí)，確認(rèn)該疑點(diǎn)是一處沉船遺址，并推測很可能為北洋水師的一艘沉艦，命名為“丹東一號”沉船。

2014年8—10月，整個(gè)水下考古調(diào)查的核心工作就是給水下遺址定性，尋找能夠證明沉艦的典型文物，確定沉艦的身份。水下攝影的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)水下遺址范圍內(nèi)關(guān)鍵遺跡遺物影像的采集工作。

隨著廣州打撈局水下抽泥工作的展開，沉船兩側(cè)的整體輪廓（鋼板）大部分已經(jīng)裸露出泥面，但始終沒有發(fā)現(xiàn)與沉艦身份有關(guān)的典型文物或跡象，現(xiàn)場領(lǐng)隊(duì)不斷地思考新的工作方式。沉船寬度也是調(diào)查需要的重要數(shù)據(jù)，最后決定在沉船的中部橫切抽泥，以田野考古探溝試掘的方式解剖沉船保存狀況。考古隊(duì)非常幸運(yùn)地在橫剖沉船的探溝內(nèi)找到了與沉艦相關(guān)的武器配置：一門10管加特林機(jī)槍與鍋爐構(gòu)件爆裂后的殘留構(gòu)件，同時(shí)還在沉船表面前端發(fā)現(xiàn)了一塊炮管殘片（圖3、圖4）。攝影師及時(shí)下水拍攝獲取發(fā)現(xiàn)時(shí)的最初影像，為現(xiàn)場情況的水面分析和下一步發(fā)掘工作打下可靠的基礎(chǔ)。

根據(jù)影像資料記錄與分析，發(fā)現(xiàn)的10管加特林機(jī)槍以及支架保存完好，機(jī)槍與支架稍有分離，炮管殘片內(nèi)側(cè)的膛線清晰可見?？脊抨?duì)為了確認(rèn)10管加特林機(jī)槍與炮管殘片口徑的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，制訂起吊方案。在查閱北洋沉艦的設(shè)計(jì)圖紙、武器配備情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)致遠(yuǎn)艦的武器配備清單記錄有10管加特林機(jī)槍，炮管殘片口徑為210 mm，與致遠(yuǎn)艦（克虜伯主炮）主炮口徑吻合。通過出水機(jī)槍、炮管等文物細(xì)致辨認(rèn)，參照對比文獻(xiàn)清單記錄，一切證據(jù)偏向于致遠(yuǎn)艦。

圖3 10管加特林機(jī)槍水下照片及模型

圖4 210 mm克虜伯主炮殘片及模型

2015年8—10月，致遠(yuǎn)艦的抽泥清淤工作繼續(xù)進(jìn)行，廣州打撈局在抽泥過程中發(fā)現(xiàn)一件長條形的物體。當(dāng)時(shí)沒有引起抽泥人員的注意，只是感覺物體的外觀非常特別。當(dāng)天正好是考古領(lǐng)隊(duì)下水巡視，見其外形即聯(lián)想到武器構(gòu)件的可能性，出水后馬上安排攝影師水下拍攝，攝影師詳細(xì)地記錄了文物的影像特性。把影像帶上水后，經(jīng)專家識別、確認(rèn)為魚雷引信。據(jù)文獻(xiàn)記載致遠(yuǎn)艦配備有4支魚雷發(fā)射管，又一重要物證指向致遠(yuǎn)艦。

得此結(jié)論后，大家對沒有引爆的魚雷引信有了警惕，增強(qiáng)了起吊安全防范意識?？脊蓬I(lǐng)隊(duì)非常重視，制訂了下一步的現(xiàn)場提取方案。為了安全起見，起吊方案采取鋼制吊籃、鋼絲繩與水面工作平臺(tái)安裝固定吊機(jī)的連接方式，為了確保文物起吊安全，吊機(jī)起重載重2 t，考古隊(duì)在起吊框的底部鋪設(shè)了緩沖棉被，將魚雷引信放置框內(nèi)并安排2名資深潛水員跟隨起吊框緩緩出水，確保文物起吊過程中的絕對安全。水下攝影師跟蹤拍攝記錄了起吊文物的整個(gè)過程（圖5）。

圖5 魚雷引信起吊過程（來源：吳立新攝）

據(jù)甲午沉艦資料記載，只有致遠(yuǎn)艦上安裝有方形舷窗，室內(nèi)采光和通風(fēng)效果優(yōu)于普通圓形舷窗。沉船發(fā)掘中值得注意的是，金屬制造的物體在離開原始埋藏環(huán)境裸露于水中后，由于光照的作用，會(huì)產(chǎn)生顏色的變化。水下攝影師及時(shí)記錄了最初方形舷窗從淤泥下揭露出來的原始狀態(tài)與露出泥面后表面迅速氧化變色的影像（圖6）。這一現(xiàn)象后來也引起了現(xiàn)場保護(hù)人員的高度重視，對出水的小件金屬器采取了有效的保護(hù)措施。

隨后，在2015年9月15日的探方清理中又有了重要發(fā)現(xiàn)。攝影師對探方遺跡現(xiàn)象進(jìn)行影像拍攝時(shí)，發(fā)現(xiàn)影像里出現(xiàn)跟平時(shí)不一樣的幾片白色反光物體，因?yàn)槲矬w膠結(jié)在黑色燒焦的凝結(jié)層表面，白色物體格外凸顯。職業(yè)的敏感性讓筆者聯(lián)想到是一件破碎的瓷盤碎片。根據(jù)白色瓷盤的裸露情況，有可能拼接復(fù)原，由于瓷盤碎片表面字體釉層顏色脫落，水下無法觀察到更多的細(xì)節(jié)。出水后筆者立即給領(lǐng)隊(duì)作了匯報(bào)，并展示了水下影像資料。領(lǐng)隊(duì)隨即制訂了水下清理采集方案，并要求潛水員進(jìn)行水下測繪，將探方范圍裸露的瓷盤碎片采集出水。經(jīng)現(xiàn)場對碎片進(jìn)行拼接辨認(rèn)，發(fā)現(xiàn)瓷片在特定的光照角度才能觀看到字體內(nèi)容，瓷盤中心位置有“致遠(yuǎn)”二字，與致遠(yuǎn)艦歷史資料記載定制瓷盤照片一致，確認(rèn)為致遠(yuǎn)艦定制瓷盤。瓷盤外圈為字母，上半圈為“CHIH YüAN”（致遠(yuǎn)威妥瑪拼音），下半圈為英文“THE IMPERIAL NAVY”，組合成一個(gè)圓形徽標(biāo)。盤口沿有一圈錦紋，紋飾原有描金，因海水浸蝕僅留下紋飾印痕。瓷盤口徑20.5 cm、圈足徑11.5 cm、高1.5 cm[3]。最終由原國家文物局水下文化遺產(chǎn)保護(hù)中心復(fù)原修復(fù)。這一關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)，足以證明沉艦的身份（圖7）。

圖7 致遠(yuǎn)艦遺址現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的瓷盤

2016年致遠(yuǎn)艦遺址抽泥過程中發(fā)現(xiàn)了一支單筒望遠(yuǎn)鏡，經(jīng)領(lǐng)隊(duì)確認(rèn)后，立即安排攝影師水下拍攝最初的水下原始狀態(tài)，隨后領(lǐng)隊(duì)將文物提取出水。當(dāng)時(shí)實(shí)物銹蝕嚴(yán)重，辨認(rèn)困難，但鏡筒表面的文字隱約可見。為便于識別鏡體上刻制的銘文，攝影師針對望遠(yuǎn)鏡的銹蝕特點(diǎn)，分別對實(shí)物進(jìn)行了黑白、彩色模式的影像拍攝，利用影像的反差對實(shí)物照片上的銘文甄別出一些字母信息。經(jīng)查證致遠(yuǎn)艦有關(guān)船員文獻(xiàn)記載，確認(rèn)該望遠(yuǎn)鏡上刻制的是Chin Kin Kuai（陳金）的人員信息。因此，單筒望遠(yuǎn)鏡的歸屬應(yīng)該是致遠(yuǎn)艦大副陳金的個(gè)人用品。水下考古工作也進(jìn)一步擴(kuò)大了沉艦發(fā)現(xiàn)的成果（圖8）。

圖8 致遠(yuǎn)艦大副陳金的單筒望遠(yuǎn)鏡（來源：吳立新攝）

2.2 經(jīng)遠(yuǎn)艦

經(jīng)遠(yuǎn)艦遺址位于遼寧省大連市莊河黑島老人石南邊海域，如致遠(yuǎn)艦所處地理位置一樣，最適合的水下考古工作的季節(jié)亦為夏季。經(jīng)遠(yuǎn)艦沉點(diǎn)海底地勢平坦，該區(qū)域水深約10 m，平均潮差4 m左右，海底能見度很差，一般不足0.5 m，這對水下考古工作,尤其是攝影工作造成極大影響。水下能見度嚴(yán)重不足，遺址大范圍展現(xiàn)難以實(shí)現(xiàn)的情況下，為了更全面地了解水下沉船遺址狀況，考古隊(duì)加大了物探技術(shù)投入，包括運(yùn)用多波束海測、三維成像、差分定位等技術(shù)，大幅度提高了工作效率。在水下攝影方面，水下攝影師們也在想盡一切辦法，利用現(xiàn)有的拍攝器材，記錄好沉船調(diào)查工作中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。

由于水下能見度極差，大型專業(yè)水下相機(jī)在工作中無法展示它的拍攝優(yōu)勢，還很容易發(fā)生碰撞，對設(shè)備造成損傷，所以小型運(yùn)動(dòng)相機(jī)在此水下環(huán)境下更顯優(yōu)勢。小型運(yùn)動(dòng)相機(jī)的特點(diǎn)是視角較寬廣、攜帶方便、操作簡單、安全可靠，影像質(zhì)量雖然不如專業(yè)相機(jī)，但基本上可以滿足水下遺跡遺物信息的記錄，同樣可在水下考古影像拍攝工作中發(fā)揮重要作用。

由于水下能見度較差，經(jīng)遠(yuǎn)艦的水下攝影更為重要。在水下抽泥過程時(shí)發(fā)現(xiàn)的艦體遺跡有木質(zhì)步梯（圖9）與煤渣排污口（圖10）根本無法辨認(rèn)，只能依靠晚上長時(shí)間的自然沉淀，每天的第一潛拍攝水下影像，然后帶上水面，并對影像資料回放、研判水下抽泥，才能發(fā)現(xiàn)文物特征，判斷文物性質(zhì)。

圖9 木質(zhì)步梯（來源：吳立新攝）

圖10 倒置的煤渣排污口（來源：吳立新攝）

在沉艦遺址中發(fā)現(xiàn)，側(cè)舷木質(zhì)步梯、煤渣排污口和船首的三角形鋼柱，都是通過發(fā)掘現(xiàn)場對水下拍攝影像進(jìn)行反復(fù)研判，并與沉艦圖紙、歷史資料記載的反復(fù)對比論證確認(rèn)的。根據(jù)煤渣排污口的方向，又確認(rèn)沉船的姿態(tài)是倒扣沉沒于海底。沉艦的一端有一條豎立的三角形鐵質(zhì)立柱，斷面呈正三角形，邊長20 cm。兩側(cè)邊有凹槽，可往后接入左、右兩側(cè)的船殼列板，確認(rèn)為船首，沉艦方向也明確了。有了以上判斷，鐵甲堡在沉船的部位也較為明確，于是考古隊(duì)大膽的推測沉艦銘牌的存在，并決定安排水下尋找。

通過對經(jīng)遠(yuǎn)艦設(shè)計(jì)圖紙和早期照片的對比，計(jì)算出沉艦銘牌的大概位置，由廣州打撈局潛水員進(jìn)行抽泥，最后在倒置的煤渣排污口與木質(zhì)步梯之間的海床下發(fā)現(xiàn)了經(jīng)遠(yuǎn)艦銘牌蹤跡，潛水員用手能觸摸到字體的筆畫。第二天一早，攝影師攜帶相機(jī)對發(fā)現(xiàn)的銘牌裸露部分進(jìn)行拍攝，影像顯示確為經(jīng)遠(yuǎn)艦銘牌的一部分?！啊便懪拼_認(rèn)后，整個(gè)考古隊(duì)為之振奮。為了拍攝好重要文物信息，了解文物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，領(lǐng)隊(duì)決定對銘牌的抽泥工作范圍進(jìn)行擴(kuò)大，讓“”銘牌完全暴露，以便實(shí)施攝影拼接記錄真容。然而，水下抽泥難度極大，沉艦在水下經(jīng)過120多年的海水侵蝕，海泥與鋼板之間氧化凝結(jié)，形成黏度極大的凝結(jié)層，清理起來相當(dāng)困難。最后在銘牌周邊形成一個(gè)長約2 m、寬約2 m、深5.5 m的斜坡狀深坑。深坑內(nèi)沒有水流，攪動(dòng)的海底懸浮物只能靠長時(shí)間慢慢沉淀。水下能見度極差，最終的可視范圍25 cm左右。這種拍攝環(huán)境對攝影師是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)，因而最佳的拍攝時(shí)間只能選擇在海水經(jīng)過一個(gè)晚上沉淀后，第二天早上第一潛的時(shí)間下水拍攝。

圖11 倒置狀態(tài)的經(jīng)遠(yuǎn)艦銘牌（來源：作者自攝）

2.3 定遠(yuǎn)艦

定遠(yuǎn)艦沉船遺址地處山東省威海市劉公島東部，往北與劉公島岸邊直線距離約500 m，水深約6 m，平均潮差約3 m。由于離海岸線較近，海底能見度也非常差，通常不足20 cm，對水下工作尤其是攝影工作造成極大影響。由于威海灣內(nèi)水流平緩，泥沙淤埋嚴(yán)重，海床面平坦，沉積的泥沙黏性較大，水下抽泥工作的進(jìn)度受到很大制約。該遺址最佳水下考古工作季節(jié)亦為夏季。

由于定遠(yuǎn)艦遺址體量龐大，且被日軍爆破拆卸盜撈后又深埋于泥沙之下，散布在約120 m2的區(qū)域范圍內(nèi)，保存情況極差。沉船遺址的埋藏深度給水下考古調(diào)查工作增加了難度，同時(shí)為了彌補(bǔ)水下能見度不足，實(shí)現(xiàn)遺址大范圍的展現(xiàn)，考古隊(duì)在工作中也加大了物探技術(shù)的投入，大幅度提高了水下考古工作效率。

水下攝影方面，威海灣的海況、水流、能見度與經(jīng)遠(yuǎn)艦沉艦遺址相似，水下能見度較差，不太適合大型專業(yè)水下相機(jī)拍攝，大部分時(shí)間改用超廣角運(yùn)動(dòng)相機(jī)記錄水下抽泥的工作細(xì)節(jié)。定遠(yuǎn)艦遺址的遺物都是埋藏在海床以下1.5 m的淤泥底下，坑內(nèi)沒有水流、污水無法被水流帶走，水下能見度幾乎為0，平時(shí)的抽泥工作基本靠手摸，拍攝影像資料非常困難。整個(gè)工作期間主要以水下抽泥為主，抽泥過程中發(fā)現(xiàn)了大量的子彈、子彈殼、炮彈、炮彈引信、鋼板、凝結(jié)物、船木構(gòu)件等物品，無法及時(shí)用影像的方式記錄下來。最重要的是在海床以下50 cm深處發(fā)現(xiàn)一塊完整的弧形防護(hù)鐵甲（圖12）與一節(jié)通風(fēng)管（圖13）。攝影師在水下重復(fù)拍攝了好幾次，希望在有限的水下能見度下拍攝出盡量清晰、美觀的視頻。

圖12 定遠(yuǎn)艦防護(hù)鐵甲（來源：作者自攝）

圖13 定遠(yuǎn)艦通風(fēng)管（來源：作者自攝）

3 甲午沉艦所用的攝影方法

表1為3艘沉艦遺址現(xiàn)場狀況的對比，水下攝影師根據(jù)不同的遺址現(xiàn)場情況采用不同的拍攝方式對遺址、遺跡及遺物進(jìn)行了記錄。

3.1 致遠(yuǎn)艦的拍攝方法

沉艦遺址水下工作環(huán)境較好，因遺址遠(yuǎn)離海岸線20多 km，不受沿岸暴雨天氣產(chǎn)生的污水回流影響，18～22 m的潛水深度，特別適合我們的免減壓潛水方式。我國的渤海、東海、黃海的許多地區(qū)都是半日潮型，黃海海域的潮差變化明顯，水質(zhì)交換較快，更利于水質(zhì)的快速替換。加之海床底質(zhì)為粉砂土性質(zhì)，渾水更容易沉淀，所以水下能見度經(jīng)常保持在1～2 m的可視范圍，且與遺址的地理位置、水文和海床底質(zhì)等有著密切的關(guān)系。

在致遠(yuǎn)艦遺址中，水下考古隊(duì)結(jié)合對水下環(huán)境、水下能見度的評估大膽地進(jìn)行了拍攝創(chuàng)新。該遺址適合攝影拼接與三維建模相結(jié)合，有利于圖像拼接的成功率?，F(xiàn)場領(lǐng)隊(duì)與攝影師商定水下拍攝方案，利用三維建模的方式，力求拼接輸出一張致遠(yuǎn)沉艦的水下遺址分布范圍的照片。對于殘長61 m，寬11.5 m的致遠(yuǎn)艦沉艦遺址，受水下能見度，免減壓潛水方式、海況、水流、潮汐的影響，在水下實(shí)施攝影拼接數(shù)據(jù)采集難度非常大。

拍攝時(shí)采用硬性標(biāo)尺的方式沿左右船舷的露出海床的鋼板方向布置一條拍攝參考線，然后根據(jù)每天有限的潛水工作時(shí)間分配拍攝工作區(qū)域。通過10多次的水下拍攝，獲得素材照片10 000多張，才最終完成沉船遺址左右船舷、船頭、船尾以及重要遺跡、遺物分布的基本拍攝，隨后拼接生成所需的三維模型，輸出不同部位的截圖（圖14、圖15）。

3.2 經(jīng)遠(yuǎn)艦的拍攝方法

沉艦遺址距離岸邊6 km，水深8～10 m，半日潮，潮汐變化不太明顯，近岸水質(zhì)渾濁，懸浮物較多，水質(zhì)交換較慢，加之海床底質(zhì)為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，很容易被攪動(dòng)，且沉降澄清較慢，水下能見度小于25 cm，工作期間基本無法正常拍攝。對此，考古隊(duì)設(shè)計(jì)了兩種配合攝影的處理方法。

表1 致遠(yuǎn)艦、經(jīng)遠(yuǎn)艦、定遠(yuǎn)艦遺址現(xiàn)場情況對比

圖14 左舷鍋爐區(qū)域的三維模型的平面和側(cè)面截圖（來源：作者自攝）

圖15 鍋爐區(qū)域的三維模型的平面和側(cè)面截圖

（1）深坑清水置換法。利用潛水泵將水面的清水通過軟管注入深坑底部，利用擠壓的方法將渾水置換。由于工作現(xiàn)場潛水泵口徑很小，流量不夠大，在工作過程中產(chǎn)生細(xì)小的氣泡，沒有達(dá)到預(yù)期效果。如果現(xiàn)場能夠解決水泵流量大小與氣泡的問題，此方法在渾水置換配合水下考古攝影方面還是可取的（圖16）。

（2）坑底墊高板。利用水管制作一個(gè)長方形的平面框架鋪墊在坑底，長度1.8 m、寬度1.2 m，在框架四角焊接4條支撐桿。其目的是讓整個(gè)平面框架與深坑底部淤泥保持隔離狀態(tài)，盡可能地減少攝影師與深坑底部淤泥的接觸，減輕人為的攪動(dòng)，達(dá)到預(yù)期配合拍攝的效果（圖17）。

此外，拍攝目標(biāo)深坑的活動(dòng)范圍極小，攝影師潛入深坑后要保持頂級中性浮力緩慢下降，靠近拍攝對象時(shí)應(yīng)小心拍攝。“”銘牌二字就是這樣經(jīng)過多張照片拼接而成，得來不易。經(jīng)遠(yuǎn)艦水下環(huán)境不適合潛水員長時(shí)間去辨認(rèn)銘牌的細(xì)節(jié)，輕微的攪動(dòng)都會(huì)影響水下能見度。細(xì)節(jié)只能通過對高清照片的辨認(rèn)，還有與沉艦外殼舷墻鋼板的鉚接固定方式、書寫字體類型以及字體“減肉”雕刻方式等，從中發(fā)現(xiàn)了“銘牌整個(gè)銘牌保存完好。

圖16 深坑清水置換原理示意圖（來源：林唐歐繪）

圖17 坑底墊高板示意圖（來源：林唐歐繪）

3.3 定遠(yuǎn)艦的拍攝方法

沉艦遺址靠近威海灣的劉公島，距離岸邊500 m，我國的渤海、東海、黃海的許多地區(qū)都是半日潮型，潮汐變化不明顯。海灣內(nèi)沒有明顯的水流跡象，水質(zhì)交換能力較差。海床面的浮泥層較厚，很容易被攪動(dòng)，攪動(dòng)后的渾水不易沉降，沉艦遺址水下能見度經(jīng)常保持在30 cm左右，遺址文化層位于海床表面淤泥1.5 m下的深度。水下抽泥工作期間，深坑的渾水無法置換，能見度為0，攝影工作無法進(jìn)行。

攝影工作主要依靠晚間時(shí)段渾水自然澄清，第二天早上第一潛時(shí)間抓緊拍攝。由于定遠(yuǎn)艦的水下大件文物很少，水下拍攝素材有限，其他小件文物因?yàn)槭芩履芤姸鹊挠绊?，很難抓拍到抽泥時(shí)候的文物發(fā)現(xiàn)狀況，水下辛勤勞動(dòng)的身影也只能在影像里模糊展現(xiàn)。為了彌補(bǔ)水下影像的缺失，考古隊(duì)對重要出水文物防護(hù)鐵甲（圖18）與通風(fēng)管（圖19）進(jìn)行三維重建數(shù)據(jù)采集，并采用Photoscan軟件生成三維立體圖形，讓出水文物“活”起來。

圖18 定遠(yuǎn)艦防護(hù)鐵甲三維圖形截圖

圖19 定遠(yuǎn)艦的通風(fēng)管三維圖形截圖

4 水下考古攝影技術(shù)總結(jié)

除考古攝影的理論基礎(chǔ)要求外，要獲得較好的水下考古攝影效果，還需做好以下3個(gè)方面。

4.1 個(gè)人潛水技能與攝影技術(shù)

從事水下攝影工作必須具備過硬的潛水技術(shù)與中性浮力控制，水下考古攝影師最基礎(chǔ)的技術(shù)要求就是中性浮力控制，熟練掌握中性浮力，可以幫助攝影師懸停在所需的拍攝高度，在確保潛水安全的情況下完成拍攝任務(wù)。中性浮力相當(dāng)于陸地?cái)z影三腳架，只有保持穩(wěn)定的拍攝高度，才能很好地完成每一次的快門釋放。

水下攝影技術(shù)的體現(xiàn)，首先需對攝影設(shè)備的菜單目錄與防水殼上的按鈕分布了如指掌、對照相機(jī)性能與技術(shù)參數(shù)的了解、對專業(yè)水下相機(jī)的輔助設(shè)備（閃光燈或者照明燈）操控自如。其次需從每次的拍攝工作中不斷地總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，提升自身的業(yè)務(wù)水平，掌握影像拍攝技巧。拍攝水下文物前，首先要細(xì)致地觀察文物特征、細(xì)部特點(diǎn)，全方位表現(xiàn)文物信息，以紀(jì)實(shí)手段記錄文物或者遺跡的原始保存狀況，全方位高清影像記錄與高清格式存儲(chǔ)，真實(shí)記錄稍縱即逝的遺跡現(xiàn)象，保留影像資料以備考證。

4.2 處理好水質(zhì)，提高能見度

要求攝影師掌握當(dāng)?shù)睾Ｓ虻某毕兓瘯r(shí)間，充分利用好潮差，選擇水質(zhì)好的時(shí)段進(jìn)行水下攝影。水下拍攝的成功與否，攝影師首先要考慮的就是水下能見度的問題，再者就是在拍攝影像中發(fā)現(xiàn)問題時(shí)的處理能力，最后才是以文物攝影的角度呈現(xiàn)水下歷史文物原貌的技術(shù)能力。

如致遠(yuǎn)艦的水下考古攝影，攝影師對沉艦海域的潮汐變化進(jìn)行了充分了解。高平潮的水質(zhì)比低平潮的水質(zhì)好，所以攝影師就選擇水流緩慢的高平潮位進(jìn)行拍攝（圖20）。

圖20 致遠(yuǎn)艦水下攝影工作照

經(jīng)遠(yuǎn)艦的銘牌拍攝時(shí)，攝影師也遇到了能見度不好的困難，拍攝過程中采用深坑清水置換法，但由于水泵快速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生細(xì)微的氣泡，沒有成功改善水下能見度。然后采用坑底墊高板的方式（圖17），主要作用是隔離底層淤泥，方便攝影師在坑底拍攝致遠(yuǎn)銘牌時(shí)，盡可能地不與坑底淤泥產(chǎn)生接觸，從而達(dá)到預(yù)期的影像拍攝效果。

4.3 使用輔助支架

水下考古工地在不同海域，存在著地理、地貌、潮汐、能見度、水流的差別，針對水下拍攝對象，制作一些拍攝輔助工具，工作中可起到事半功倍的效果。

致遠(yuǎn)艦早期的水下拍攝支架制作（圖21），當(dāng)時(shí)沒有考慮水流對拍攝支架的沖擊力和平板底座的穩(wěn)定性問題，故很難達(dá)到致遠(yuǎn)艦的水下拍攝要求，經(jīng)常在拍攝過程中受水流沖擊影響或者攝影師身體碰撞產(chǎn)生移位或者倒塌，最后經(jīng)測試改用拍攝桿作為水下標(biāo)尺的水下拍攝方式。

圖21 水下拍攝支架示意圖（來源：林唐歐繪）

致遠(yuǎn)艦水下拍攝標(biāo)尺桿，當(dāng)時(shí)考慮水下遺址拍攝范圍很大，探方框架不適合凹凸不平復(fù)雜地形與大面積的遺址拍攝。為了拍攝的實(shí)用性、便捷性，采用（4 cm×6 cm、長度3 m/根）淺色鋁合金桿代替拍攝標(biāo)尺，然后在拍攝桿上以米為單位粘貼編寫好的數(shù)字標(biāo)簽，較好地解決了水下拍攝的效果問題。攝影師可以參照拍攝桿刻度和方向，有序地進(jìn)行水下影像采集，避免出現(xiàn)水下影像的漏拍情況。當(dāng)時(shí)市場上沒有特別合適的拍攝標(biāo)尺桿替代品，金屬質(zhì)感的鋁合金桿在閃光燈的光照作用下會(huì)產(chǎn)生反光斑點(diǎn)，影響后期的影像拼接（圖22）。日后可以考慮對拍攝標(biāo)桿進(jìn)行涂抹啞光油漆等處理方法，降低拍攝桿的反光斑點(diǎn)。

圖22 水下拍攝標(biāo)尺桿（來源：作者自攝）

4.4 掌握一些近景攝影三維重建技術(shù)

水下遺址全景展示能夠宏觀地觀察、了解遺址保存狀況及分布范圍。以2015年致遠(yuǎn)艦水下遺址拍攝為例，能見度大致都在1.5 m，水下遺址不可能用一張照片的內(nèi)容涵蓋整個(gè)遺址全貌。只有通過多張照片合成，才能凸顯區(qū)塊影像，然后通過區(qū)塊合成才有可能實(shí)現(xiàn)遺址全貌影像。國內(nèi)水下考古項(xiàng)目也是在試探性地探索水下三維重建技術(shù)的可行性。

三維重建素材的采集技術(shù)要求是垂直于被攝體進(jìn)行拍攝，照片與照片之間最少保持30%以上的疊壓關(guān)系，拐角的銜接位置盡量多拍，照片與照片之間必須有明顯物體特征，拍攝照片時(shí)保持焦距一致，不能有漏拍現(xiàn)象，便于后期軟件處理中對齊照片。

清水環(huán)境下的西沙金銀島沉船遺址調(diào)查項(xiàng)目采用的三維重建方式，生成大約50 m×60 m的三維立體圖像。足以證明在能見度以及光照度達(dá)到拍攝標(biāo)準(zhǔn)的情況下，完全可以實(shí)現(xiàn)水下三維重建影像（圖23）。

圖23 西沙群島金銀島一號沉船遺址遺物密集區(qū)三維重建生成的二維照片（來源：曾瑾、韓飛、姜濤、黎飛艷攝）

三維成像素材拍攝過程中最大的問題是受能見度與水流速度的影響。能見度不好加之沉船海床表面高低落差不同時(shí)，會(huì)直接影響照片的質(zhì)量。深坑部位閃光燈難以照亮，形成黑色模糊噪點(diǎn)，影響后期軟件對照片的識別。水流速度過大，需要攝影師利用腳蹼的力量抵消水流的沖擊力，以保持正常拍攝動(dòng)作，容易消耗攝影師的體力。最好的處理方法就是掌握潮汐時(shí)間，在水流接近平潮、又有輕微水流的情況下從事拍攝任務(wù)。

三維成像素材拍攝桿應(yīng)選擇沒有反光的材質(zhì)，三維成像軟件的成像原理是識別照片與照片之間的共同物體特征，通過軟件運(yùn)算生成三維立體圖形（圖24）。

圖24 致遠(yuǎn)艦的水下三維重建遺址全景

5 結(jié)束語

傳統(tǒng)陸地考古攝影技術(shù)不足以滿足水下考古的需求：首先是能見度造成了視野的局限性；其次是水下環(huán)境造成有效工作時(shí)間的局限性。因此水下攝影實(shí)際上已經(jīng)成為水下考古最主要的記錄和測繪手段。

水下攝影的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，可以有效采集大量的水下影像資料，使更多的不能親自下水的專家學(xué)者對水下遺存有一個(gè)清晰和直觀的認(rèn)識，為將來公眾展示提供重要的素材；第二，水下攝影不但可以還原實(shí)際畫面，而且可以通過攝影加標(biāo)尺復(fù)原真實(shí)比例的線圖，大大提高了水下測繪的工作效率，在有限的潛水時(shí)間和低能見度下，替代了長時(shí)間的手繪線圖過程；第三，可以通過多視角水下攝影，對拍攝對象進(jìn)行三維重建，還原水下遺存的三維影像和空間關(guān)系；第四，通過近距離的密集攝影拼接，擴(kuò)展低能見度下拍攝文物的整體視野，這對水下遺跡的記錄和測繪都是不可或缺的。

水下攝影對甲午沉艦各項(xiàng)目整個(gè)水下考古調(diào)查發(fā)掘過程所起的作用不言而喻，無論是整個(gè)考古過程的記錄和測繪，還是對各沉艦性質(zhì)、歸屬判斷等都起到了關(guān)鍵的作用。同時(shí)，水下攝影作為影像記錄和測繪手段，攝影師還必須對拍攝的水下文化遺產(chǎn)對象有深入理解和解讀，畢竟文物不是單純的自然靜物，而是有生命，有故事的。水下能夠拍攝的時(shí)機(jī)稍縱即逝，補(bǔ)救機(jī)會(huì)渺茫，成本也難以估算。通過水下考古人的工作，其生命得以再次延續(xù)。文物的發(fā)現(xiàn)、用途的推測、討論，考古的抽絲剝繭過程，包括細(xì)部所揭示的海戰(zhàn)內(nèi)容（殉爆炮彈、焚燒船板等）都是“復(fù)活”文物生命的過程。很多水下工作需要攝影前置，只有通過有效的攝影手段記錄和測繪，才能呈現(xiàn)一個(gè)個(gè)更加真實(shí)、完整的甲午沉艦文化內(nèi)涵。甲午沉艦項(xiàng)目的攝影還沒達(dá)到完美的影像呈現(xiàn)，但各種嘗試和實(shí)踐為水下考古開辟了新的工作領(lǐng)域和全新的視野，也許這就是對英烈的最好慰藉，也是我們?nèi)蘸笏聰z影師繼續(xù)努力的方向。

致謝：本文在北洋沉艦項(xiàng)目領(lǐng)隊(duì)周春水、廣東省文物考古研究所水下中心崔勇、肖達(dá)順以及資深的水下攝影師吳立新的指點(diǎn)與啟發(fā)下完成，其中個(gè)別照片由水下攝影師吳立新提供，素描圖由林唐歐老師繪制，在此一并表示感謝！