数字化测量技术在田野考古中的应用

刘阳

摘 要：近年来，随着科学技术的不断进步，数字化测量技术因其特有优势被广泛应用于田野考古中，其具有较高的精确性、较快的工作效率以及便捷的测量方式，能够通过一体化测量方式使野外作业强度有效减轻，成图周期大幅缩短，地形图得到实时更新，目前田野考古数字化已经成为了一种趋势。在田野考古中，所使用数字化测量技术包括地理信息系统技术、遥感技术以及多视角三维重建技术等，进一步保障了考古工作的顺利进行。

关键词：数字化测量；田野考古；技术应用

在国内的考古发掘与研究工作中，数字化测量技术已陆续得到应用，相比传统技术，数字化测量技术在田野考古的遗产保护、虚拟重建、遗迹遗物测绘与成图等方面发挥着无法比拟的优势，受到考古人员的青睐。

1 田野考古中数字化测量技术的概述

传统的田野考古技术主要是将测站设置在控制点上，在图纸上测绘地物和地貌，随后通过手工整理形成地形图。而数字化测量是利用现代化技术建立三维地形地貌特征，随后通过计算机进行全面处理，得到数字化地形图。利用数字化测量技术开展田野考古工作不仅能够减少地形图的方位误差，而且便于储存和查看。

2 数字化测图的优点

1）将内外业的界线彻底打破，通过一体化作业的方式使成图周期大幅缩短，外业强度得到减轻，最终形成清晰准确的地形图。地形图一般以点的坐标形式在计算机中进行储存，一旦考古区域的地质结构出现变化，只需要对部分地形图进行适当修改，再对旧地形图进行更新，从而确保地形图的准确性。

2）由于地形图为数字形式，能够使用存储介质长期保存地形图，而且不会因为时间的推移像纸质图那样出现损坏或变形。随着信息技术的发展，考古人员可以利用网络瞬间完成数字化地形图传输，为其交流和应用提供很大便利。

3）一般数字化地形图保存在计算机中，人们可以利用计算机、打印机和绘图仪对各种地质资料进行显示和打印，也可以随时调整地形图的比例大小，使其满足不同用户的需求。传统的纸质绘图存在一定的视距误差、展点误差和方位误差，造成数字化地形图精度明显降低，影响考古工作的正常开展。

3 数字化测量作业过程分析

数字化测图一般分为三个阶段，一是数据采集阶段，二是内业数据处理阶段，三是图形输出阶段，数字化测图的作业过程主要取决于数据采集方法、作业模式以及使用软件等。在数字化测量技术中，普遍使用的是全站仪自动记录作业模式。数字测量技术以计算机为核心，将其与测量仪器的输出和输入设备进行连接，在软件和硬件支持下采集、输入、编辑以及管理地形空间数据，根据相关内容将其绘制成数字化地形图。所谓的地面数字测图主要是指在测站使用全站仪开展数字化测图，由于地物点和地形点使用全站仪测定具有较高的精度，因此这种方法是最主要的大比例尺地形图。

地面数字测图系统分为电子平板模式和数字测记法两种测量模式，数字测记法主要通过全站仪对数据进行测量和记录，另外配以人工草图和编码系统，将野外测量数据输入到室内的计算机中，利用成图软件处理相关数据，使人工草图与编码系统相结合，最终形成数字化地形图；电子平板测量主要应用于野外测绘，能够实现现场编辑成图。一般是在测站使用全站仪联机便携机，通过便携机内的成图软件对地形点进行实时测量，现场的点位和图形通过便携机屏幕能够显示出来，然后由测量人员进行编辑，在野外考古现场形成一张地形测绘图，使其满足考古工作需求。

4 数字化测量技术要点分析

1）控制测量。首先要建立测区首级控制网，控制测量采用GPS或导线网完成，然后用导线进行加密施工。考古人员要根据地形复杂情况和植被稀疏情况调整等级控制点密度，但数字化测量技术可以越级进行加密，不需要采取常规测量方法逐渐发展控制点。

2）测图准备。目前在采集野外数据时，多数测图系统需要将详细的草图绘制出来，而草图是在工作地图上绘制完成的。草图仅需对应点号，而且清晰可见。与此同时，为了更好的进行野外作业，在采集野外数据前一般需要详细划分测区，数字测图一般需要划分成若干个作业区，划分以河流、道路、沟渠等明显自然地物为基础。

3）野外碎部点采集。碎部点的采集方法存在一定的差别，主要与仪器配置和编码方式有关。在野外考古时，需要将坐标方式作为全站仪的测量模式，在现场根据采集到的数据绘制地形草图，另外可采用量距等其他方式补充未测量到的地物。

4）数据传输和处理。将计算机与全站仪用专用电缆连接，利用计算机中的通讯软件对野外采集信息进行数据传输。考古人员在每天野外作业后要对相关数据及时上传，避免出现意外情况丢失相关测量数据。在数据处理时，一是预处理相关数据，及时检查修改野外所采集数据中存在的错误问题，并利用格式软件对采集数据进行格式转换，使其符合测图系统要求；二是对外业数据进行分幅处理，生成平面图形，建立图形文件；三是将数据生成自动绘制高线。

5）图形编辑。在对图形进行数据处理以后，针对野外草图和错测部分采用人机交互图形编辑技术进行补测或重测，将不合理的地物或地形予以削除，及时填充地形符号，标注文字说明，整理修饰地形的整体轮廓。最后利用计算机和绘图仪绘制出编辑好的图形。

5 数字化测量技术在田野考古中的应用

5.1 古遗址测量

以某古遗址的测量为例，勘探面积达15万平方米，地形具有较大起伏，传统的皮尺测量方法无法满足古遗址的尺寸和距离测量需求。测量人员可以采用全站仪布设探方，精确定位探方及探孔，將坐标系假定在现场，通过罗盘进行定向，按要求计算出探方各交点的坐标，然后在全站仪中输入坐标，采用放样的方法实地找出每个交点，这种方法具有较快的速度和较高的精度。

5.2 古墓葬测绘

将数字化测量技术应用于古墓葬测绘中，能够根据测绘所得坐标文件使三维立体的古墓模型快速生成，将古墓开挖前的形态能够形象生动的展现在人们面前，为后期建立古墓的三维动态模型提供有利条件，另外能够将古墓土方精确计算出来。

5.3 旧地图、地形图的扫描矢量化

在数字化测量中，扫描矢量化是一个很重要的功能。从上世纪八十年代开始，我国就将扫描矢量化技术广泛应用于田野考古工作中，现如今很多考古人员通过扫描矢量化处理旧地形图，并结合现有地形变化情况对地形图进行适当修测。另外数字图在矢量化后能够对其比例进行缩放，满足各种人员的工作需求，节约成本的同时给考古工作带来了便利。

6 结束语

综上所述，利用数字化测量技术开展野外考古工作虽然成效显著，但受技术水平影响仍存在一定的局限性，比如目前数字化测量技术主要应用于宏观考古方面，在探测小遗址和遗址内部时存在困难。因此数字化测量技术目前无法替代传统考古手段，只有把二者很好地结合起来，才会发挥其在田野考古中的优势。

参考文献

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