數字化測量技術在田野考古中的應用

劉陽

摘 要：近年來，隨著科學技術的不斷進步，數字化測量技術因其特有優勢被廣泛應用于田野考古中，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，目前田野考古數字化已經成為了一種趨勢。在田野考古中，所使用數字化測量技術包括地理信息系統技術、遙感技術以及多視角三維重建技術等，進一步保障了考古工作的順利進行。

關鍵詞：數字化測量；田野考古；技術應用

在國內的考古發掘與研究工作中，數字化測量技術已陸續得到應用，相比傳統技術，數字化測量技術在田野考古的遺產保護、虛擬重建、遺跡遺物測繪與成圖等方面發揮著無法比擬的優勢，受到考古人員的青睞。

1 田野考古中數字化測量技術的概述

傳統的田野考古技術主要是將測站設置在控制點上，在圖紙上測繪地物和地貌，隨后通過手工整理形成地形圖。而數字化測量是利用現代化技術建立三維地形地貌特征，隨后通過計算機進行全面處理，得到數字化地形圖。利用數字化測量技術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 數字化測圖的優點

1）將內外業的界線徹底打破，通過一體化作業的方式使成圖周期大幅縮短，外業強度得到減輕，最終形成清晰準確的地形圖。地形圖一般以點的坐標形式在計算機中進行儲存，一旦考古區域的地質結構出現變化，只需要對部分地形圖進行適當修改，再對舊地形圖進行更新，從而確保地形圖的準確性。

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

3）一般數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資料進行顯示和打印，也可以隨時調整地形圖的比例大小，使其滿足不同用戶的需求。傳統的紙質繪圖存在一定的視距誤差、展點誤差和方位誤差，造成數字化地形圖精度明顯降低，影響考古工作的正常開展。

3 數字化測量作業過程分析

數字化測圖一般分為三個階段，一是數據采集階段，二是內業數據處理階段，三是圖形輸出階段，數字化測圖的作業過程主要取決于數據采集方法、作業模式以及使用軟件等。在數字化測量技術中，普遍使用的是全站儀自動記錄作業模式。數字測量技術以計算機為核心，將其與測量儀器的輸出和輸入設備進行連接，在軟件和硬件支持下采集、輸入、編輯以及管理地形空間數據，根據相關內容將其繪制成數字化地形圖。所謂的地面數字測圖主要是指在測站使用全站儀開展數字化測圖，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。

地面數字測圖系統分為電子平板模式和數字測記法兩種測量模式，數字測記法主要通過全站儀對數據進行測量和記錄，另外配以人工草圖和編碼系統，將野外測量數據輸入到室內的計算機中，利用成圖軟件處理相關數據，使人工草圖與編碼系統相結合，最終形成數字化地形圖；電子平板測量主要應用于野外測繪，能夠實現現場編輯成圖。一般是在測站使用全站儀聯機便攜機，通過便攜機內的成圖軟件對地形點進行實時測量，現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，在野外考古現場形成一張地形測繪圖，使其滿足考古工作需求。

4 數字化測量技術要點分析

1）控制測量。首先要建立測區首級控制網，控制測量采用GPS或導線網完成，然后用導線進行加密施工。考古人員要根據地形復雜情況和植被稀疏情況調整等級控制點密度，但數字化測量技術可以越級進行加密，不需要采取常規測量方法逐漸發展控制點。

2）測圖準備。目前在采集野外數據時，多數測圖系統需要將詳細的草圖繪制出來，而草圖是在工作地圖上繪制完成的。草圖僅需對應點號，而且清晰可見。與此同時，為了更好的進行野外作業，在采集野外數據前一般需要詳細劃分測區，數字測圖一般需要劃分成若干個作業區，劃分以河流、道路、溝渠等明顯自然地物為基礎。

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。在野外考古時，需要將坐標方式作為全站儀的測量模式，在現場根據采集到的數據繪制地形草圖，另外可采用量距等其他方式補充未測量到的地物。

4）數據傳輸和處理。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據傳輸。考古人員在每天野外作業后要對相關數據及時上傳，避免出現意外情況丟失相關測量數據。在數據處理時，一是預處理相關數據，及時檢查修改野外所采集數據中存在的錯誤問題，并利用格式軟件對采集數據進行格式轉換，使其符合測圖系統要求；二是對外業數據進行分幅處理，生成平面圖形，建立圖形文件；三是將數據生成自動繪制高線。

5）圖形編輯。在對圖形進行數據處理以后，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 數字化測量技術在田野考古中的應用

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探方，精確定位探方及探孔，將坐標系假定在現場，通過羅盤進行定向，按要求計算出探方各交點的坐標，然后在全站儀中輸入坐標，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

將數字化測量技術應用于古墓葬測繪中，能夠根據測繪所得坐標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能夠形象生動的展現在人們面前，為后期建立古墓的三維動態模型提供有利條件，另外能夠將古墓土方精確計算出來。

5.3 舊地圖、地形圖的掃描矢量化

在數字化測量中，掃描矢量化是一個很重要的功能。從上世紀八十年代開始，我國就將掃描矢量化技術廣泛應用于田野考古工作中，現如今很多考古人員通過掃描矢量化處理舊地形圖，并結合現有地形變化情況對地形圖進行適當修測。另外數字圖在矢量化后能夠對其比例進行縮放，滿足各種人員的工作需求，節約成本的同時給考古工作帶來了便利。

6 結束語

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

參考文獻

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