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杜陵挖完以后，1985年负责汉长安城遗址发掘工作的队长已经退休了，我就开始到汉长安城遗址主持那里的考古工作。
汉长安城考古队1956年就建立了。汉长安城在中国历史上是一个非常重要的古代都城，以汉族为主体的中华民族形成的时期就是在汉代，它的物化载体就是西汉时代考古学文化遗存。当然还有重要的思想方面的“独尊儒术”，文化方面的现代汉字基本定型于这时，汉字是几千年的延续不断中华文明历史最为核心、最为重要的因素。对于国家而言，空间范围是头等大事，而中国疆域范围的主体恰恰是在这个时期形成的。秦代的疆域西边只到了兰州，汉代西边到了现在的新疆，东边到了沿海，南边到了现在的南海及印度支那半岛中部，北边到了贝加尔湖。此外。我进行汉长安城考古研究就是要探讨，为什么说中华民族是在这个时期确立的，为什么说汉文化是主导文化，必须拿考古学的证据说话。
汉长安城遗址是汉文化最具代表性、最为集中的地方，把这里发掘出来的东西与广东、东北、新疆等地出土的汉代的考古资料对比研究，可以清楚地看到那些地方所受到的文化影响。进一步的就是看这个时候形成的文化，又如何影响着后代。此外，我还想通过汉长安城遗址的田野考古工作，弄清楚汉代都城的结构，以及汉长安城作为国家的政治统治中心、军事指挥中心、经济管理中心、文化礼仪活动中心的考古学表现。
从1985年开始，我首先弄清楚汉长安城的结构。为什么说“以地缘政治为主的中央集权的郡县制国家”是在秦汉时代确立的？在都城考古方面如何体现？都城是国家的政治中心，宫城则是都城的政治中枢。我把宫城遗址考古工作作为都城遗址考古工作的切入点和重点，汉长安城遗址考古工作，在基本搞清楚其布局形制的前提之下，我首先把宫城——未央宫遗址的考古工作作为突破口。春秋战国时期是王国时代，秦汉时代是中央集权帝国时代，二者“政治平台”——都城的布局形制应该有所不同。在汉长安城遗址考古发掘中，我发现它不仅与以前的都城不一样，和以后的都城也不一样。汉长安城不只有一个宫城，除了皇宫——未央宫之外，还有长乐宫、桂宫、明光宫、北宫。这是为什么？我当时思考这个问题，同时注意考察各个宫城的功能，这几个宫城的功能不同、形制不一、规模不等。未央宫是皇帝的宫城，长乐宫是太后的宫城，但为什么专门给太后设一个与皇帝同样大的宫城？而在晚期，比如故宫里面，东宫、西宫在两边，中间是太和殿，相对太和殿而言，东宫与西宫是次要的，为什么这两个平起平坐？我后来发现一个规律，大多数汉代的皇帝都是短命的，二三十岁就死了，孩子又很小，当皇帝只能由他母亲（即太后）操纵，太后后面的一批人就是她的娘家人，太后通过儿子操纵国家大权，形成了所谓的二元政治，皇帝依靠外戚，从而导致了外戚政治势力的崛起。这种影响也表现在宫城的建筑上，就是专门给这些人建了一个政治活动的场地，这个场地的级别和皇宫是一样的。皇帝的宫城里有什么机构，太后的宫城里就有什么机构。
汉长安城面积很大，有35平方公里，周长25.7公里，我们每天的田野考古工作都是骑自行车或步行。因为这样也使我对汉长安城遗址的每一个地方印象很深，而且不少考古现象就是在两条腿下跑出来的。
在汉长安城遗址田野考古中，我考虑到一个都城不只是政治统治中心，还是经济管理中心，那么经济管理在古代都城遗址之中主要物化表现是什么？市场是人们一般比较重视的。但是，那是个“重农抑商”的时代，当时商业并不是非常重要（重农轻商的传统也是在那时建立起来的），市场也只是“日中而市”。我们在汉长安城遗址找到了“西市”，并且发现，市场里头的手工艺作坊分为三大类，一类是铸币厂，它只做铜钱的模子，然后拿到别处生产钱币。还有一类是做陶俑的，这是给皇帝和贵族随葬的，它当时叫“东园秘器”。另外一类是冶炼和铸造，其中产品就有度量衡器。这些作坊是是国家管理的，其产品主要是为皇室所用，作为商品进入市场的比重有多大，需要认真研究。
在汉长安城遗址的田野考古工作中，有些考古发现是令人振奋的。如1986—1987年我们发掘的未央宫中央官署遗址，这是一座面积达上万平方米的院子，其中出土的57000件骨签（即皇宫档案）是汉代考古的重大发现。这个地方在当时就是档案库，因为房子已经在西汉末年烧毁了，有一部分烧得像炼渣一样，有一部分没有烧。一般说来，汉代在简上写东西，汉简很长，一般20多厘米。而这些骨签很短，是用牛骨做的，文字不是写的，而是刻的，字很小。我判断它是国家档案。这主要因为两点：一是内容，二是形制（档案必须保存长久）。我拿着放大镜看上面的字迹，发现这上面刻的东西延续时间达100多年，内容绝大多数是各地向中央交纳军备武器的记录。这次出土的骨签量很大，平均每个上面有十几个字，而且有年代、有人名、有官府。从这些骨签可以看出当时书法、官制等变化，尤其是西汉时代的官制问题，补充了《汉书·百官公卿表》的不足，因为通过骨签研究，我们可以更为深入了解西汉时代县级官吏组织变化。大量有纪年的骨签对于文字发展史研究是一批十分难得的宝贵资料。至于从骨签文字内容，探讨汉代的地方手工业及军工工业更是弥足珍贵的。正是由于骨签发现的重大学术意义，1989年3月初，中央电视台在晚7点的新闻联播中播发这一重要考古发现，第二天《人民日报》、《光明日报》同时在第一版报道了这一考古成果。作为这一项目的最终成果列为国家社科基金重点项目和国家社科出版基金项目，2017年12月已由中华书局正式出版，书名《汉长安城未央宫骨签》，九十卷，计五百多万字，八开、全彩版，全书厚达三米多，由我主编，李毓芳、刘瑞任副主编。关于我在汉长安城未央宫遗址的考古成果，1990年《瞭望》（海外版）、《人民日报》（海外版）于第一版予以报道。近年来，我又在中国古代都城考古学研究中，通过宫殿与宗庙相对位置变化、宗庙形制变化、宫殿与池苑名称变化，揭示出了“王国政治”与“帝国政治”的变化、“血缘政治”与“地缘政治”变化的物化载体表现形式。
20世纪90年代初，我就开始把汉长安城遗址的手工业作坊遗址作为田野考古工作重点，其中在汉长安城西北部发掘的陶俑窑，被评为首次举办的“全国十大考古发现”。当时我们发掘了23座陶窑，其中17座连在一起，这些陶窑分布成三个区，每个陶窑都不大，一个陶窑一次大概烧三四百个陶俑。我通过发掘和研究，弄清楚了陶俑的烧制工艺和产量。
后来我调回所里，担任了汉唐研究室主任，我夫人就接替我的工作，担任了汉长安城考古工作队队长，她一直做到2003年退休。1993年以后，我又相继担任了考古所副所长、所长至2006年。其间，我经常到各个田野考古工地，这使我扩大了学术视野，同时我也把自己形成的关于古代都城遗址考古方法与理论，尽可能与都城遗址田野考古工作相结合，比如包括都城遗址怎么做，如何更快出成果等。与此同时，我也十分重视田野考古资料的整理与考古发掘报告的编写，我们的《汉杜陵陵园遗址》考古发掘报告，1993年在科学出版社出版，后来被评为郭沫若中国历史学奖。1996年，我主编的《汉长安城未央宫》田野考古发掘报告，由中国大百科全书出版社出版，该书被评为中国社会科学院科研成果一等奖。2007年由文物出版社出版了《汉长安城桂宫发掘报告》，后在日本出版了日文版。汉长安城桂宫遗址的发掘始于1997年，经中国国务院特别许可，中国社会科学院考古研究所和日本奈良国立文化财研究所组成联合考古发掘队，对汉长安城桂宫遗址进行为期5年的合作发掘。这是中国政府第一次批准的在第一批全国重点文物保护单位进行的中外合作考古发掘与研究的项目，我作为中方领队，与日方领队、日本奈良国立文化财研究所所长町田章先生共同主持了桂宫遗址的考古勘查与发掘工作，经过4年的艰苦工作，到2001年，圆满完成了各项预定的科研项目，在中日两国学术界及国内外诸多新闻媒体中引起了广泛的关注。
在这个期间，我也出版了一些专著，比如1987年我和李毓芳写的《西汉十一陵》（后被译成日文在日本出版）、1988年人民出版社出版的《长安春秋》，2000年科学出版社出版的论文集《古代都城与帝陵的考古学研究》，2003年文物出版社出版的《汉长安城》，2004年在日本出版的《汉长安城骨签书法研究》，2005年三秦出版社出版的《三秦记·关中记辑注》等。