罗马帝国是人类历史上最大的帝国之一,鼎盛时期版图横跨欧亚非三大洲,版图总面积约为500万平方公里。在古罗马时期（公元前146年至公元前435年）,突尼斯南部被视为干旱区农业发展的象征,这一地区曾是古罗马庞大的北非边境军事防御系统的一部分,控制着撒哈拉平原通往突尼斯北部高原的陆上通道。古罗马边境军事防御体系主要由军事防御设施子系统、军事供给子系统和交通子系统三部分组成。古罗马致力于建设军事防御设施,包括边墙、堡垒和瞭望塔,以及适应在干旱和半干旱环境条件下供给军队生活所需的农业生产设施与条件,包括农业灌溉系统和绿洲的维护设施。为了保障军队调动的即时性,修建道路以及维护水上交通。在对抗干旱的环境以及防御来自南方敌人的侵扰,突尼斯南部边境地区的边墙系统成为古罗马帝国军事防御系统中最令人印象深刻的一段。边界军事防御系统是国家安全的一个关键环节。本文的研究聚焦于撒哈拉北部干旱-半干旱地区古罗马时期的边境军事防御系统。研究涉及军事防御设施子系统中的边墙和堡垒,供给子系统中的水供给（河流、渠道及运河）和粮食供给（农业灌溉及绿洲）以及聚居地（城镇）。该研究有助于理解古罗马帝国如何在极端环境条件下控制和管理边境地区,以及认知自然要素（河流、绿洲和湖泊）与人工要素（边墙、堡垒、道路和城镇）之间的紧密关系。本文研究展示了空间信息技术应用于考古研究的巨大优势和潜力。由于突尼斯南部多属于荒漠地区,用传统的地面考古调查方法很难在这片人迹罕至的区域发现考古遗迹。以遥感技术为代表的空间信息技术为不同尺度下的考古遗址与文化遗产的调查、发现、重建和记录提供了新的视角。通过遥感、地理信息系统、全球卫星导航系统等技术方法的综合利用,结合历史文献和地图、地面调查和当代研究成果等数据,实现对考古遗址的探测和分析。本研究分为两个部分。第一部分对罗马边境军事防御体系的构成进行调查与综合制图;第二部分主要研究古罗马的供水系统,认知古罗马如何在极端环境条件下控制和管理边境地区。第一部分古罗马边境军事防御体系构成的调查与制图。包括第三、四章。基于史料记载、卫星遥感图像处理与解译信息、地理信息系统空间分析结果和实地调查数据,本研究数字化重建了突尼斯段的古罗马边境军事防御系统。根据史料记载信息,利用GIS缓冲区分析和叠加分析,从遥感图像中发现了新的疑似区域。根据上一步得到的结果,在高分辨率遥感图像中标记出疑似的子区域,并对可疑的遗址进行解译和验证,并与已完成的基于GNSS的考古调查进行整合。基于像素尺度的光谱分析,同时结合LISA的空间分析方法,用1米分辨率的Worldview图像定位这些区域,而非监督分类的结果反映了一种独特的光谱异常,反映了荒漠草原和裸露、无植被地表之间的过渡带。LISA分类法极大地改善了非监督分类法和考古特征识别的精度。研究结果使得研究区域内各类型新考古遗址的识别、定位和制图变得更加详细。第二部分古罗马的供水系统研究。涵盖了第五章。以古罗马的瓦迪-埃尔-迈拉山谷（WMV）为例开展了景观尺度的考古研究。本研究综合利用Geo Eye-1和ZY-3卫星数据,在加夫萨绿洲农业景观发现了一条古老灌渠和引水沟渠。本研究主要基于图像纹理分析方法,增强和改善潜在埋藏考古遗址在图像上的可见性,进而实现感兴趣特征的遥感识别。纹理分析主要利用灰度共生矩阵算法以产生目标遗址的滤波值。共生矩阵的度量使用处理窗口中每个灰度级别的发生次数（共现）进行纹理计算,使用亮度值中的数量以及亮度值的空间比例和变化模式。本文使用的纹理类别是基于平均值获得的区别特征,即处理窗口的局部平均值获得遥感信息。基于以上研究与分析,论文的研究结果可以归纳总结以下几点:1.基于遥感考古方法,经过两年多的研究与调查,在突尼斯南部发现十处古罗马时期的考古遗存。这些遗址包括三处边墙遗址,两个军事堡垒遗址,一处灌溉系统,三处水窖遗址和一处墓葬遗址。2.确定了古罗马边界（突尼斯段）的组成与特征。本研究结果为突尼斯南部古罗马边界的确定、组成、走向与特征提供了新的信息。3.探索了罗马的瓦迪-埃尔-迈拉山谷（WMV）景观的总体空间格局。研究结果表明,WMV景观揭示了古罗马干旱区供水系统的基本组织模式,为理解古罗马军事防御系统的军事、文化、经济价值提供了坚实的基础。4.揭示了军事防御设施与供给设施之间的关系,供给子系统为罗马边墙军事防御子系统提供了重要后勤保障,它不仅是提供军队所需的食物与饮用水,更重要的是它有助于古罗马形成了对南部敌对势力在农业生产上的巨大优势,从而维护了古罗马军事力量的长期驻存和边境稳定。总之,作为古罗马帝国南部军事防御体系的一部分,突尼斯中南部的这些考古遗迹以证据链条形式反映了古罗马帝国南部军事防御体系的构成系统,对于研究古罗马军事战略的发展和环境演变具有重要的科学意义,并为古罗马考古遗址的发现和识别以及军事防御系统的数字化重建提供了全新的信息。古罗马军事防御系统,见证了2000年前古罗马与周边国家、部落之间的关系,揭示了人与自然环境之间的相互作用,具有重要的科学研究与历史文化价值。这些珍贵的文化遗产的发现,不仅有助于保护它们免受自然和人为破坏,而且也为研究如何利用这些文化遗产来促进突尼斯历史、文化研究和旅游经济的发展提供科学依据,也为对古罗马边疆史地感兴趣的研究人员提供了新的信息。