高效定位技術在考古學中應用展望

李桂花

摘要：常規(guī)的考古探測手段，往往耗時、普查難度大，不能準確的識別文物位置。采用高效的定位技術可以提高考古遺址和文物探查的準確度和速度。現(xiàn)今使用的高效定位技術是基于物理空間關系知識、多源信息符合探查的思路。本文通過簡介高效定位技術如高光譜遙感技術、高精度水下導航定位技術、圖像處理的數(shù)碼相機定位技術矯形定位、田野考古GIS數(shù)據(jù)模型以及用于空間定位的電磁跟蹤系統(tǒng)等在考古學中的應用，并就上述應用實例作一高效定位技術在考古學中的應用展望，為更好的發(fā)展考古學提供新的思路，表明高效定位技術在考古學中有廣闊的應用前景。

關鍵詞：高效定位技術；遙感；導航定位；田野考古GIS；考古學

傳統(tǒng)探查考古的方法為徒步調(diào)查、鉆探、挖掘等手段，主要是依靠人工，需要經(jīng)驗較為豐富的考古學家。缺點為工作量大、耗時費事，受自然條件的限制，有時即使花費較長時間也無法準確找到文物或遺址位置和范圍[1]。

高效定位技術，主要為3S技術，即為遙感技術（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）的總稱。該技術支持的考古是以遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)為基礎，不直接接觸對象本身，利用衛(wèi)星、飛機、升空氣球等不同遙感平臺上的傳感器接收考古對象的電磁波信息，結合全球定位系統(tǒng)空間定位，獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)地理信息系統(tǒng)存儲、處理分析后，得到目標對象的信息以及傳統(tǒng)考古無法獲得的潛在信息和弱信息，從而快速地探明地面目標的位置、形狀、范圍、分布等狀況[2-3]。

本文主要介紹高光譜遙感技術、高精度水下導航定位技術、圖像處理的數(shù)碼相機定位技術以及田野考古GIS數(shù)據(jù)模型等在考古學中的應用實例，并對上述定位技術在考古學中應用做一展望，表明高效定位技術在考古學中有廣闊的應用前景。

一、高光譜遙感技術

高光譜遙感與以往遙感技術相比，具有圖譜合一的特征和從可見光到熱紅外的一系列波段，是一種綜合性的遙感技術手段。文物遺存在地面的信息一般比較微弱，高光譜遙感具有識別微弱信息和定量探測的優(yōu)勢，同時遙感是一種快速、有效的無損探測方法，在探測、編錄、區(qū)分地表和淺表文物考古信息中已顯示了突出的作用[4]。

高光譜遙感技術在考古學的應用是很有前景的，例如美國波士頓大學與意大利的考古人員于2000年聯(lián)合在羅馬遺址開展過一次高光譜遙感考古實驗；2003年3月中國考古學家采用這一技術用于秦始皇陵區(qū)的考古發(fā)現(xiàn)研究，獲得陵區(qū)60 km2 高光譜日、夜航飛行，獲得日航64 個波段、夜航1 個熱紅外波段共7G 數(shù)據(jù)量，進行溫度- 濕度、溫度- 光譜、地表溫度-淺層溫度等定量分析，擬合數(shù)學模型，最后采用常規(guī)圖像處理方法和高光譜圖像處理方法提取文物遺存信息[5]。采用這一技術確認了秦始皇陵園封土堆下向西的墓道確實存在、阻排水渠的分布和控制范圍和封土堆上出現(xiàn)的高熱異常分布區(qū)[6]。

二、高精度水下導航定位技術

高精度水下導航定位技術在考古學中應用主要在于考古打撈，因為考古打撈與其他水下工程的導航定位技術相比，要充分考慮水下文物的完整.尤其是需要將文物的一些分散、易碎的東西一體化保護?？脊糯驌凭哂芯纫蟾?、抗干擾性要強、實時性、不可重復性、可操作性等特點[7]。而高精度的海洋導航定位設備滿意了這些需求，目前逐步應用到考古打撈工作中，參與打撈的實時定位、監(jiān)控.指導打撈船舶對沉井的下沉和升起等工作。高精度水下導航定位技術采用GPS天線接受衛(wèi)星信號，采用超短基線轉(zhuǎn)換器進行內(nèi)置光纖羅經(jīng)校正，并安裝超短基線信標，保證聲脈沖發(fā)射和返回信號不被遮擋。

三、圖像處理的數(shù)碼相機定位技術

數(shù)碼相機定位是指用數(shù)碼相機攝制物體的相片確定物體表面某些特征點的位置[8]。這一圖像識別和物體定位技術已經(jīng)進入數(shù)字化技術，主要用于考古測繪領域。雖然手工繪圖依舊是取得考古現(xiàn)場第一手資料的基本方法，但是較為先進的電子技術被更為頻繁的使用，如航拍，遙感測繪，GPS定位系統(tǒng)和數(shù)碼拍攝，采用圖像處理的數(shù)碼相機定位技術，為今后的考古資料數(shù)字化提供便利和必要的前期準備。

四、田野考古GIS數(shù)據(jù)模型

地理信息系統(tǒng)（GIS）作為3S技術之一，具有強大的空間信息處理和分析功能，它提供的數(shù)據(jù)采集、存儲、管理和分析工具可以解決田野考古中數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)資料整合困難等問題[9]。這一技術多用于田野考古，是研究人類歷史而進行實地考察、獲取實物資料的重要手段。

目前田野考古多采用手繪二維平面圖，這一方式的缺點為數(shù)據(jù)粗糙，數(shù)據(jù)不充分，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。而GIS技術對數(shù)據(jù)進行科學化、規(guī)范化，信息化的管理，將冗余、未充分利用的數(shù)據(jù)整合為有價值的、實用的數(shù)據(jù)，加速了田野考古信息化的進程。

五、結論與展望

高效定位技術為考古學研究提供了更為準確、快速的定位方法、更加快速的數(shù)據(jù)獲取方式，比常規(guī)的田野挖掘更節(jié)省時間、獲取更豐富的信息，也為古人類空間的利用和過去人與自然的相互作用產(chǎn)生全新的思路。除了上述介紹的定位技術外，還有地基遙感技術、磁力測定、電阻率/磁導率方法、探地雷達、磁化率勘測等先進技術，更有航空激光高度計、航空熱紅外儀、星載多光譜、星載雷達等先進儀器，對于考古科學化、信息化、數(shù)據(jù)化提供強大支持，有助于考古工作取得事半功倍的效果。

（作者單位：榆林市文物保護研究所）endprint