數(shù)字化測量技術(shù)在田野考古中的應(yīng)用

劉陽

摘 要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，數(shù)字化測量技術(shù)因其特有優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于田野考古中，其具有較高的精確性、較快的工作效率以及便捷的測量方式，能夠通過一體化測量方式使野外作業(yè)強度有效減輕，成圖周期大幅縮短，地形圖得到實時更新，目前田野考古數(shù)字化已經(jīng)成為了一種趨勢。在田野考古中，所使用數(shù)字化測量技術(shù)包括地理信息系統(tǒng)技術(shù)、遙感技術(shù)以及多視角三維重建技術(shù)等，進一步保障了考古工作的順利進行。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化測量；田野考古；技術(shù)應(yīng)用

在國內(nèi)的考古發(fā)掘與研究工作中，數(shù)字化測量技術(shù)已陸續(xù)得到應(yīng)用，相比傳統(tǒng)技術(shù)，數(shù)字化測量技術(shù)在田野考古的遺產(chǎn)保護、虛擬重建、遺跡遺物測繪與成圖等方面發(fā)揮著無法比擬的優(yōu)勢，受到考古人員的青睞。

1 田野考古中數(shù)字化測量技術(shù)的概述

傳統(tǒng)的田野考古技術(shù)主要是將測站設(shè)置在控制點上，在圖紙上測繪地物和地貌，隨后通過手工整理形成地形圖。而數(shù)字化測量是利用現(xiàn)代化技術(shù)建立三維地形地貌特征，隨后通過計算機進行全面處理，得到數(shù)字化地形圖。利用數(shù)字化測量技術(shù)開展田野考古工作不僅能夠減少地形圖的方位誤差，而且便于儲存和查看。

2 數(shù)字化測圖的優(yōu)點

1）將內(nèi)外業(yè)的界線徹底打破，通過一體化作業(yè)的方式使成圖周期大幅縮短，外業(yè)強度得到減輕，最終形成清晰準(zhǔn)確的地形圖。地形圖一般以點的坐標(biāo)形式在計算機中進行儲存，一旦考古區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，只需要對部分地形圖進行適當(dāng)修改，再對舊地形圖進行更新，從而確保地形圖的準(zhǔn)確性。

2）由于地形圖為數(shù)字形式，能夠使用存儲介質(zhì)長期保存地形圖，而且不會因為時間的推移像紙質(zhì)圖那樣出現(xiàn)損壞或變形。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，考古人員可以利用網(wǎng)絡(luò)瞬間完成數(shù)字化地形圖傳輸，為其交流和應(yīng)用提供很大便利。

3）一般數(shù)字化地形圖保存在計算機中，人們可以利用計算機、打印機和繪圖儀對各種地質(zhì)資料進行顯示和打印，也可以隨時調(diào)整地形圖的比例大小，使其滿足不同用戶的需求。傳統(tǒng)的紙質(zhì)繪圖存在一定的視距誤差、展點誤差和方位誤差，造成數(shù)字化地形圖精度明顯降低，影響考古工作的正常開展。

3 數(shù)字化測量作業(yè)過程分析

數(shù)字化測圖一般分為三個階段，一是數(shù)據(jù)采集階段，二是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理階段，三是圖形輸出階段，數(shù)字化測圖的作業(yè)過程主要取決于數(shù)據(jù)采集方法、作業(yè)模式以及使用軟件等。在數(shù)字化測量技術(shù)中，普遍使用的是全站儀自動記錄作業(yè)模式。數(shù)字測量技術(shù)以計算機為核心，將其與測量儀器的輸出和輸入設(shè)備進行連接，在軟件和硬件支持下采集、輸入、編輯以及管理地形空間數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)內(nèi)容將其繪制成數(shù)字化地形圖。所謂的地面數(shù)字測圖主要是指在測站使用全站儀開展數(shù)字化測圖，由于地物點和地形點使用全站儀測定具有較高的精度，因此這種方法是最主要的大比例尺地形圖。

地面數(shù)字測圖系統(tǒng)分為電子平板模式和數(shù)字測記法兩種測量模式，數(shù)字測記法主要通過全站儀對數(shù)據(jù)進行測量和記錄，另外配以人工草圖和編碼系統(tǒng)，將野外測量數(shù)據(jù)輸入到室內(nèi)的計算機中，利用成圖軟件處理相關(guān)數(shù)據(jù)，使人工草圖與編碼系統(tǒng)相結(jié)合，最終形成數(shù)字化地形圖；電子平板測量主要應(yīng)用于野外測繪，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場編輯成圖。一般是在測站使用全站儀聯(lián)機便攜機，通過便攜機內(nèi)的成圖軟件對地形點進行實時測量，現(xiàn)場的點位和圖形通過便攜機屏幕能夠顯示出來，然后由測量人員進行編輯，在野外考古現(xiàn)場形成一張地形測繪圖，使其滿足考古工作需求。

4 數(shù)字化測量技術(shù)要點分析

1）控制測量。首先要建立測區(qū)首級控制網(wǎng)，控制測量采用GPS或?qū)Ь€網(wǎng)完成，然后用導(dǎo)線進行加密施工?？脊湃藛T要根據(jù)地形復(fù)雜情況和植被稀疏情況調(diào)整等級控制點密度，但數(shù)字化測量技術(shù)可以越級進行加密，不需要采取常規(guī)測量方法逐漸發(fā)展控制點。

2）測圖準(zhǔn)備。目前在采集野外數(shù)據(jù)時，多數(shù)測圖系統(tǒng)需要將詳細(xì)的草圖繪制出來，而草圖是在工作地圖上繪制完成的。草圖僅需對應(yīng)點號，而且清晰可見。與此同時，為了更好的進行野外作業(yè)，在采集野外數(shù)據(jù)前一般需要詳細(xì)劃分測區(qū)，數(shù)字測圖一般需要劃分成若干個作業(yè)區(qū)，劃分以河流、道路、溝渠等明顯自然地物為基礎(chǔ)。

3）野外碎部點采集。碎部點的采集方法存在一定的差別，主要與儀器配置和編碼方式有關(guān)。在野外考古時，需要將坐標(biāo)方式作為全站儀的測量模式，在現(xiàn)場根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)繪制地形草圖，另外可采用量距等其他方式補充未測量到的地物。

4）數(shù)據(jù)傳輸和處理。將計算機與全站儀用專用電纜連接，利用計算機中的通訊軟件對野外采集信息進行數(shù)據(jù)傳輸。考古人員在每天野外作業(yè)后要對相關(guān)數(shù)據(jù)及時上傳，避免出現(xiàn)意外情況丟失相關(guān)測量數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理時，一是預(yù)處理相關(guān)數(shù)據(jù)，及時檢查修改野外所采集數(shù)據(jù)中存在的錯誤問題，并利用格式軟件對采集數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，使其符合測圖系統(tǒng)要求；二是對外業(yè)數(shù)據(jù)進行分幅處理，生成平面圖形，建立圖形文件；三是將數(shù)據(jù)生成自動繪制高線。

5）圖形編輯。在對圖形進行數(shù)據(jù)處理以后，針對野外草圖和錯測部分采用人機交互圖形編輯技術(shù)進行補測或重測，將不合理的地物或地形予以削除，及時填充地形符號，標(biāo)注文字說明，整理修飾地形的整體輪廓。最后利用計算機和繪圖儀繪制出編輯好的圖形。

5 數(shù)字化測量技術(shù)在田野考古中的應(yīng)用

5.1 古遺址測量

以某古遺址的測量為例，勘探面積達15萬平方米，地形具有較大起伏，傳統(tǒng)的皮尺測量方法無法滿足古遺址的尺寸和距離測量需求。測量人員可以采用全站儀布設(shè)探方，精確定位探方及探孔，將坐標(biāo)系假定在現(xiàn)場，通過羅盤進行定向，按要求計算出探方各交點的坐標(biāo)，然后在全站儀中輸入坐標(biāo)，采用放樣的方法實地找出每個交點，這種方法具有較快的速度和較高的精度。

5.2 古墓葬測繪

將數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用于古墓葬測繪中，能夠根據(jù)測繪所得坐標(biāo)文件使三維立體的古墓模型快速生成，將古墓開挖前的形態(tài)能夠形象生動的展現(xiàn)在人們面前，為后期建立古墓的三維動態(tài)模型提供有利條件，另外能夠?qū)⒐拍雇练骄_計算出來。

5.3 舊地圖、地形圖的掃描矢量化

在數(shù)字化測量中，掃描矢量化是一個很重要的功能。從上世紀(jì)八十年代開始，我國就將掃描矢量化技術(shù)廣泛應(yīng)用于田野考古工作中，現(xiàn)如今很多考古人員通過掃描矢量化處理舊地形圖，并結(jié)合現(xiàn)有地形變化情況對地形圖進行適當(dāng)修測。另外數(shù)字圖在矢量化后能夠?qū)ζ浔壤M行縮放，滿足各種人員的工作需求，節(jié)約成本的同時給考古工作帶來了便利。

6 結(jié)束語

綜上所述，利用數(shù)字化測量技術(shù)開展野外考古工作雖然成效顯著，但受技術(shù)水平影響仍存在一定的局限性，比如目前數(shù)字化測量技術(shù)主要應(yīng)用于宏觀考古方面，在探測小遺址和遺址內(nèi)部時存在困難。因此數(shù)字化測量技術(shù)目前無法替代傳統(tǒng)考古手段，只有把二者很好地結(jié)合起來，才會發(fā)揮其在田野考古中的優(yōu)勢。

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