劉陽(yáng)

摘 要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)因其特有優(yōu)勢(shì)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(cè)量方式，能夠通過(guò)一體化測(cè)量方式使野外作業(yè)強(qiáng)度有效減輕，成圖周期大幅縮短，地形圖得到實(shí)時(shí)更新，目前田野考古數(shù)字化已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)。在田野考古中，所使用數(shù)字化測(cè)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(jìn)一步保障了考古工作的順利進(jìn)行。

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

在國(guó)內(nèi)的考古發(fā)掘與研究工作中，數(shù)字化測(cè)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(cè)量技術(shù)在田野考古的遺產(chǎn)保護(hù)、虛擬重建、遺跡遺物測(cè)繪與成圖等方面發(fā)揮著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，受到考古人員的青睞。

1 田野考古中數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的概述

傳統(tǒng)的田野考古技術(shù)主要是將測(cè)站設(shè)置在控制點(diǎn)上，在圖紙上測(cè)繪地物和地貌，隨后通過(guò)手工整理形成地形圖。而數(shù)字化測(cè)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(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行全面處理，得到數(shù)字化地形圖。利用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)開(kāi)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(chǔ)存和查看。

2 數(shù)字化測(cè)圖的優(yōu)點(diǎn)

1）將內(nèi)外業(yè)的界線徹底打破，通過(guò)一體化作業(yè)的方式使成圖周期大幅縮短，外業(yè)強(qiáng)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(diǎn)的坐標(biāo)形式在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行儲(chǔ)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(duì)部分地形圖進(jìn)行適當(dāng)修改，再對(duì)舊地形圖進(jìn)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(chǔ)介質(zhì)長(zhǎng)期保存地形圖，而且不會(huì)因?yàn)闀r(shí)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(jì)算機(jī)中，人們可以利用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和繪圖儀對(duì)各種地質(zhì)資料進(jìn)行顯示和打印，也可以隨時(shí)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(diǎn)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(kāi)展。

3 數(shù)字化測(cè)量作業(yè)過(guò)程分析

數(shù)字化測(cè)圖一般分為三個(gè)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(cè)圖的作業(yè)過(guò)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(cè)量技術(shù)中，普遍使用的是全站儀自動(dòng)記錄作業(yè)模式。數(shù)字測(cè)量技術(shù)以計(jì)算機(jī)為核心，將其與測(cè)量?jī)x器的輸出和輸入設(shè)備進(jìn)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(cè)圖主要是指在測(cè)站使用全站儀開(kāi)展數(shù)字化測(cè)圖，由于地物點(diǎn)和地形點(diǎn)使用全站儀測(cè)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(cè)圖系統(tǒng)分為電子平板模式和數(shù)字測(cè)記法兩種測(cè)量模式，數(shù)字測(cè)記法主要通過(guò)全站儀對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和記錄，另外配以人工草圖和編碼系統(tǒng)，將野外測(cè)量數(shù)據(jù)輸入到室內(nèi)的計(jì)算機(jī)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(cè)量主要應(yīng)用于野外測(cè)繪，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)編輯成圖。一般是在測(cè)站使用全站儀聯(lián)機(jī)便攜機(jī)，通過(guò)便攜機(jī)內(nèi)的成圖軟件對(duì)地形點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)的點(diǎn)位和圖形通過(guò)便攜機(jī)屏幕能夠顯示出來(lái)，然后由測(cè)量人員進(jìn)行編輯，在野外考古現(xiàn)場(chǎng)形成一張地形測(cè)繪圖，使其滿足考古工作需求。

4 數(shù)字化測(cè)量技術(shù)要點(diǎn)分析

1）控制測(cè)量。首先要建立測(cè)區(qū)首級(jí)控制網(wǎng)，控制測(cè)量采用GPS或?qū)Ь€網(wǎng)完成，然后用導(dǎo)線進(jìn)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(jí)控制點(diǎn)密度，但數(shù)字化測(cè)量技術(shù)可以越級(jí)進(jìn)行加密，不需要采取常規(guī)測(cè)量方法逐漸發(fā)展控制點(diǎn)。

2）測(cè)圖準(zhǔn)備。目前在采集野外數(shù)據(jù)時(shí)，多數(shù)測(cè)圖系統(tǒng)需要將詳細(xì)的草圖繪制出來(lái)，而草圖是在工作地圖上繪制完成的。草圖僅需對(duì)應(yīng)點(diǎn)號(hào)，而且清晰可見(jiàn)。與此同時(shí)，為了更好的進(jìn)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(cè)區(qū)，數(shù)字測(cè)圖一般需要?jiǎng)澐殖扇舾蓚€(gè)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(diǎn)采集。碎部點(diǎn)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(shí)，需要將坐標(biāo)方式作為全站儀的測(cè)量模式，在現(xiàn)場(chǎng)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(bǔ)充未測(cè)量到的地物。

4）數(shù)據(jù)傳輸和處理。將計(jì)算機(jī)與全站儀用專用電纜連接，利用計(jì)算機(jī)中的通訊軟件對(duì)野外采集信息進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?？脊湃藛T在每天野外作業(yè)后要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)上傳，避免出現(xiàn)意外情況丟失相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，一是預(yù)處理相關(guān)數(shù)據(jù)，及時(shí)檢查修改野外所采集數(shù)據(jù)中存在的錯(cuò)誤問(wèn)題，并利用格式軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，使其符合測(cè)圖系統(tǒng)要求；二是對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(dòng)繪制高線。

5）圖形編輯。在對(duì)圖形進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以后，針對(duì)野外草圖和錯(cuò)測(cè)部分采用人機(jī)交互圖形編輯技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)或重測(cè)，將不合理的地物或地形予以削除，及時(shí)填充地形符號(hào)，標(biāo)注文字說(shuō)明，整理修飾地形的整體輪廓。最后利用計(jì)算機(jī)和繪圖儀繪制出編輯好的圖形。

5 數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在田野考古中的應(yīng)用

5.1 古遺址測(cè)量

以某古遺址的測(cè)量為例，勘探面積達(dá)15萬(wàn)平方米，地形具有較大起伏，傳統(tǒng)的皮尺測(cè)量方法無(wú)法滿足古遺址的尺寸和距離測(cè)量需求。測(cè)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(chǎng)，通過(guò)羅盤進(jìn)行定向，按要求計(jì)算出探方各交點(diǎn)的坐標(biāo)，然后在全站儀中輸入坐標(biāo)，采用放樣的方法實(shí)地找出每個(gè)交點(diǎn)，這種方法具有較快的速度和較高的精度。

5.2 古墓葬測(cè)繪

將數(shù)字化測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于古墓葬測(cè)繪中，能夠根據(jù)測(cè)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(kāi)挖前的形態(tài)能夠形象生動(dòng)的展現(xiàn)在人們面前，為后期建立古墓的三維動(dòng)態(tài)模型提供有利條件，另外能夠?qū)⒐拍雇练骄_計(jì)算出來(lái)。

5.3 舊地圖、地形圖的掃描矢量化

在數(shù)字化測(cè)量中，掃描矢量化是一個(gè)很重要的功能。從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，我國(guó)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(guò)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(duì)地形圖進(jìn)行適當(dāng)修測(cè)。另外數(shù)字圖在矢量化后能夠?qū)ζ浔壤M(jìn)行縮放，滿足各種人員的工作需求，節(jié)約成本的同時(shí)給考古工作帶來(lái)了便利。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，利用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)開(kāi)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(cè)量技術(shù)主要應(yīng)用于宏觀考古方面，在探測(cè)小遺址和遺址內(nèi)部時(shí)存在困難。因此數(shù)字化測(cè)量技術(shù)目前無(wú)法替代傳統(tǒng)考古手段，只有把二者很好地結(jié)合起來(lái)，才會(huì)發(fā)揮其在田野考古中的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒秋實(shí)；RTK與全站儀在考古測(cè)量工作中的應(yīng)用與探討[J]；《南方文物》；2015年04期.

[2]方啟；；談?wù)勅緝x在考古中的應(yīng)用[J]；北方文物；2011年01期.

[3]關(guān)大力；；全站儀、RTK技術(shù)在全野外數(shù)字化測(cè)繪中的應(yīng)用[J]；中國(guó)地名；2010年07期.