地理信息技术在当今考古研究中应用

周相成 李云珂 杨家鑫

摘 要：空间数据管理和分析是GIS具有的优势功能，考古工作往往与遗址的空间分布和特征具有深层次的关系。该文章在研究国内外考古工作中地理信息技术的基础上，结合目前已经实现的技术，总结了GIS在考古中的五大应方面，包括制作考古专用地图、不同图层的叠置分析、利用空间数据库实现考古资料数字化、GIS支持下考古信息系统的开发以及对遗址建立预测模型，从数据的采集和存储、信息系统建立以及模型构建等方面对地理信息技术在考古中的实现进行了初步探究。

关键词：考古研究 地理信息技术 考古信息系统 预测模型

中图分类号：K8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（a）-0017-01

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为上世纪60年代逐伴随着信息时代革命兴起的一种集采集、存储、管理、分析、显示、应用地理信息于一体的计算机技术，在近些年来正不断拓宽它的应用领域i。GIS的核心优势就在于利用计算机强大的存储能力和较高的运算效率来提取并分析空间特征信息，而在考古研究中空间往往对深入了解某一地区的历史背景有重要意义。结合目前考古学界和地理信息系统的发展，可以总结出以下五大应用。

1 利用GIS制作考古研究专用地图

地图作为空间信息表达的媒介，优势体现在空间分布直观性和空间位置精准性，。相比传统的制图技术GIS优势体现在利用信息技术管理海量地图数据，根据需要生成不同的图层，在应用时灵活调用不同图层制作不同的考古专题图。同时存储到GIS空间数据库的智能地图在将来需要时也可以按多种条件查询需要的内容，并将查询结果重新制作地图输出。

三维可视化能带给考古工作者更直观的视觉感受，这也有助于对周边地形的分析以及遗址内部结构的探索。但GIS制作精确的三维模型所需工程量数据量较大，很多三维景观图的制作更多是为了展示，对考古工作者来说并不能深入到分析层面。

2 利用GIS分析遗址周边环境以获取历史信息

利用不同图层的叠置分析实现历史现象同环境的相关性研究，最早实践为1972-1982在北美对Granite Reef的考古研究，利用地图处理系统MAPS建立了涵盖三万多平方公里的高程、土壤类型、降雨量和温度等多个图层，用来研究该地区适合采集狩猎和早期农业的地理环境。近年来环境空间的探讨通常是先将遗址周边的环境因素划分为不同类别如海拔、坡度、地形、土壤、降水、温度等并进行分级，从而确定遗址在空间分布上与环境因素间某种相关的关系ii。

国内的经典案例如北京大学在对山西石窟寺研究中的GIS运用。先获取石窟及摩崖造像的DEM数据，利用ArcMap软件展开坡度分析、坡向分析和高通滤波分析，并设置缓冲区探索石窟点与古道、古河道的关系。最后总结不同时代石窟开凿选址考虑的因素差异规律等。

3 空间数据库实现考古资料的数字化

信息时代实现资料的数字化非常重要，原有的文件管理模式面对越来越庞大的数据时往往无力应对，不仅不利于保管，在信息共享和检索上也远不如数据库系统方便。GIS的核心支撑空间数据库，对文物信息管理和考古遗址的描述非常方便，在考古研究中除了属性信息，通常还要关注遗址的空间位置，聚落的空间分布关系以及这些空间内容随时间变化的时空要素。

目前我国正快速实现对现存遗址资料的数字化，比如由中国社科院牵头的对伊洛河流域二里头I期遗址的研究，将空间信息抽象为点线面等要素存储，分析时结合属性信息综合运用，实现数字化的田野考古iii。当前的趋势是实现基于GIS的考古信息网络数据库，进而利用虚拟考古遗址实现网络上信息的共享。

4 开发GIS支持下的综合考古信息系统

借助GIS技术结合数据库设计方法开发综合的考古信息系统实现考古信息高效管理，同时利用GIS软件的空间分析和可视化手段，在此基础上实现对考古信息的整合分析，这一点欧美国家已经取得了很大的进展。由于涉及的技术较为复杂，国内目前还处于初步尝试阶段。

国内目前较为成功的例子比如由华东师范大学和苏州科技学院合作开发的上海地区考古信息系统iv，覆盖太湖以东吴越文化良渚遗址，崧泽遗址，马家浜遗址遗址等历史遗迹，具体的实现功能有：信息查询，多媒体热连接（展示相关图片、视频），统计分析和地学研究（空间分布同水系、地貌、道路等要素关系）。

5 对考古遗址建立预测模型

GIS技术另一个能力便是虚拟现实，利用3D建模模拟现实情况，然后在模型上对未来发展加以预测分析。目前在地质灾害监测、建筑物变形等领域中已有广泛涉及。国外目前有很多这类较为成功的例子，除了收录各类考古数据、提供信息查询、地形分析等传统GIS功能外，信息系统还附加了动态监测，预测分析等技术支持v。国外学者在阿曼开发的MEGA就是一个面向中东地区历史遗址的综合信息系统，附加了对今后这一地区变化的监测功能。

国内敦煌莫高窟以及一些古代墓葬都面临着随着时间推移，地质环境变化造成的潜在威胁，如果利用测绘技术长期跟踪如年下沉量、年风沙量等数据，再将这些数据附加到GIS综合管理系统中利用已有的模型便可做出预测，有助于即时采取措施保护文物。由于文物的脆弱，在遗址的发掘过程中也可能造成破坏，利用遥感手段探测模型在GIS系统中对可能的破坏模拟预测可以降低潜在的风险。

6 结语

实际上地理信息系统在考古研究中应用还有很多方面，并且相关技术也在不断革新，国外已经有学者和开发人员在考古中成功应用地理信息技术，并取得良好的效果。国内相关研究虽然起步较晚，但随着“数字地球”、“数字城市”的提出和实现，“数字考古”的设计不久也将成为现实。

参考文献

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