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摘 要:3S技术在文物领域中的应用已经有几十年的历史,本文简单评述了3S技术在遗址考古调查、信息利用中应用的现状,总结了工作中的不足,认为在实践工作中加强技术的综合利用是十分必要的。
关键词:3S技术;遗址;保护
3S技术是对地理信息系统GIS、遥感RS、全球卫星定位系统GPS技术的简称。近几十年,随着3S技术的发展,其在考古文保领域的运用越来越多,使遗址的考古调查、信息管理、测绘等方面的工作效率提高,以此为基础建立的数据库,便于文保工作人员和相关工作人员对遗址信息的了解和利用,实现了资源共享和最大利用化。
一、考古调查
遗址是古代人类生产、生活等活动留下来的遗迹,包括人类对自然环境利用和加工而遗留的一些场所(如生活、生产用地、村址、居址) [1] 。通过对各种类型遗址的调查与分析,可以揭示中国历史上社会、经济、文化状况[2] 。
传统查找遗址的方法是徒步调查、钻探等手法,主要依靠人工,工作量大,耗资源、时间多,受自然条件限制等,有时即使花费很长时间也很难确定其位置和范围[3]。20世纪发展起来的3S技术(遥感技术、全球定位系统、地理信息系统)是以获取和分析处理空间信息为目的现代化信息技术,在对地观测的同时记录了大量人类历史文化痕迹,客观保留了它们的分布规律和特性[4]。在遗址调查中,利用3S技术可以缩小实地调查的范围,减少调查工作难度和工作量。
1、GIS方法的应用
地理信息系统作为一种研究对象空间关系的计算机系统,它使考古学家得以借助计算机的信息存储、整合分析、管理检索、模拟展示等优势,实现考古资料的数据管理、更新和空间信息整合、分析功能,为解决考古学的空间性和多变量问题提供了一种有效的方法[5] ,还可以用于精确考古制图。
将GIS 应用于考古学研究开始于20 世纪80 年代初,主要集中于欧洲和北美[6]。欧美应用GIS 在考古学领域的研究和发展,可大致分为三个阶段:70 年代末,计算机图形学、数据库和统计分析等技术开始应用于考古研究;80 年代,遗址预测成为考古GIS的主要研究方向;90 年代,GIS 开始被欧洲考古界所认识并接受,景观考古GIS 分析逐渐盛行[7]。
随着我国信息技术的发展,GIS技术逐渐与考古工作接轨,首先应用在遗址调查和相关资料的管理中。国内相继开展的工作有:1996年6月至8月间,河南省文物考古研究所与美国密苏里州立大学人类学系联合,对河南颍河上游两岸长约100千米范围内的龙山文化晚期至二里头文化时期聚落遗址的调查中,将GPS和GIS成功地运用于考古勘察工作中,利用地理信息系统综合处理了各遗址的调查资料,并且绘制了精确的聚落遗址分布图,取得了较为理想的效果[8];中国社科院考古研究所与美国密苏里州立大学人类学系合作应用GIS进行的洹河流域区域考古研究[9];中国社科院考古研究所齐乌云等将GIS应用于"山东沭河上游人地关系研究"[10]。
2、、GPS方法的应用
在遗址调查中,GPS主要被用于遗址空间位置和范围的勘测。
国外考古中GPS应用已更加成熟,在景观考古中广泛采用了亚厘米级的高精度动态GPS(RTK)来提取精确的地面控制点以建立数字地形模型(DTM)[11-13]。
Chapman和Van de Noort在2处英国铁器时代遗址进行考古探测时,对RTK测量的高分辨率微地形数据进行内插建模,形成连续的数字地形表面,再通过GIS分析和处理,识别出掩藏于湿地景观中的古遗存特征。
2004年和2005年,陕西省考古研究所2次使用GPS对长陵、阳陵2座西汉帝陵地面现存遗迹及部分地下遗迹进行了测量[14]。在田野考古中,除了遗址范围的测量外,GPS对可移动文物的原出土位置或发现位置也能提供准确的方位标定。2006年全国第3次文物普查中,浙江宁波市的文保专家通过GPS对发现的每一件文物都进行了精确定位,记录该文物所处经纬度及地理位置,为普查后期建立文物基本信息数据库、制作文物分布电子地图提供准确的基础资料[15]。
3、、RS方法的应用
遥感考古于20世纪初由英国考古学家创立,在欧美已历经了近百年发展,主要被用于遗址的空间分布探测,为考古调查和发掘提供参考[16]。
我国将遥感技术运用在考古中始于20世纪80年代,经过数十年的发展,已经取得一定的成绩。如:张立等利用遥感技术对苏州及太湖地区做了大面积的地学调查与分析,并在研究史料和前人工作的基础上,完成了春秋吴国都城遗址位置的遥感调查和预测,为进一步有计划地发掘提供了参考[17];2007年,考古人员从陕西唐乾陵地区的航空像片上发现了一组清晰的地下建筑影像,从影像中分析判断出了乾陵下宫的建筑布局及宫垣结构,为唐代帝陵的下宫遗址研究提供了重要资料[18];同年,浙江遥感考古工作站经长期遥感探测,基本确定了江南最大皇家陵园---宋六陵内8位皇帝、皇后陵墓的具体位置和布局[19]。
二、信息利用
1、信息数据库
基于GIS的信息系统的建立将不仅为全国各级文物保护管理部门提供丰富的遗址基础信息,同时为文物部门的决策提供一定的参考依据。
建立信息系统目前的功能有:普查与管理数据库、地图基本操作、空间查询分析、文物风险评估以及文物信息输出等功能[20]。
在国内的应用实例有:南京师范大学谢志仁等以长江三角洲为例开展了GIS支持的考古信息管理系统研究[21];浙江教育学院祝炜平等开发的"浙江文物管理信息系统"[22];苏州教育学院陈得超教授与华东师范大学刘树人教授开展的"上海考古信息系统研究" [23];南京师范大学裴安平等开展的"田野考古信息系统研究" [6];河南省科学院地理研究所与开封市文物考古工作队联合开发的"开封市文物考古信息系统"[24、25];山西侯马晋国遗址测绘与文物信息管理系统的建立、全国土遗址数据库、三峡库区文物保护信息系统[26]等。许多单位也建立了自己的文物数据库系统如浙江文物管理信息系统[27]滁州市不可移动文物管理信息系统、南阳市文物管理信息系统、重庆市文物管理信息系统等。 2、信息提取处理
单独利用某种技术所提取的信息量十分有限,联合利用3S技术和其他技术可以丰富提取的信息,有利于保护工作的开展。如利用虚拟场景的技术再现古遗址时,既需要应用RS技术(如航空3维扫描成像系统),又要应用GIS技术来共同开发完成[28];在侯马晋国遗址的测绘中联合使用3S技术和4D技术,对文物精确定位;2004年,在陕西岐山周公庙遗址的大规模考古工作中,我国首次将"3S"技术联合应用于考古发掘[16]。这些有益的尝试拓宽了3S技术在文物领域中的应用,也为获得更多文物信息提供了技术支持。
三、3S技术利用的不足
3S技术的应用为科学管理利用文物信息提供了便捷可靠的方法,极大地推动了文物领域的信息化建设。但是也存在一些问题:
目前在国内遗址保护中3S技术的利用更多的是单个技术的应用,并且只利用了其很少的功能,很少将几种技术结合起来,充分利用其功能;学科间的脱节,文物工作者与具体技术操作者的沟通不足,不能很好利用技术将文物工作者的意图表达出来;对于已经建立的数据系统,不能充分利用个,只有系统但是没有具体的数据,不能发挥数据库的功能作用。
参考文献:
[1]孙肖.遗址类型研究[J].中国博物馆,1997,(1).
[2]钱益汇.论考古学与历史研究[J].南开学报,2006,(4).
[3]尹宁,王长林.遥感技术在考古中的应用[J].遥感技术与应用,2003,(4).
[4]高飞,王心源,吴立,何慧.3S技术在遗址探查中的应用[J].文物保护与考古科学,2009,(1).
[5]张颖岚. GIS在考古学的应用现状和前景展望[J].西北大学学报,2006,(6).
[6]李安波,毕硕本,裴安平,等.田野考古地理信息系统研究与建设[J].地理与地理信息科学,2004,(4).
[7]高立冰.时空解译新手段一欧美考古GIS研究的历史、现状和未来[J].考古,1997,(7).
[8]中国河南省文物考古研究所,美国密苏里州立大学人类学系.河南颍河上游考古调查中运用GPS与GIsS初步报告[J].华夏考古,1998,(1).
[9]中国社会科学院考古研究所,美国密苏里州立大学科技考古实验室中美洹河流域考古队.洹河流域区域考古研究初步报告[J].考古,1998,(10).
[10]齐乌云,周成虎,王榕勋.地理住处系统在考古研究中的应用类型[J].华夏考古,2005,(2).
[11]Chapman H P,Van de Noort R.High-Resolution Wetland Prospection, Using GPS and GIS Landscape Studies at Sutton Common (South York shire), and Meare Village East (Somerset)[J].Journal of Archaeological Science, 2001,(4).
[12]Capra A,Gandolfi S, Laurencich L et al Multidisciplinary Approach for Archeological Survey: Exploring GPS Method in Landscape Archeology Studies[J].Journal of Cultural Heritage,2002,(2).
[13]Goossens R,Wulf A D,Bourgeois J. Satellite Imagery and Archaeology:the Example of CORONA in the Altai Mountains[J].Journal of Archaeological Science,2006,(6).
[14]陕西省考古研究所.西汉长陵、阳陵GPS测量简报[J].考古与文物,2006,(6).
[15]王路.GPS卫星导航等宁波文物普查用上了高科技[EB/OL].http: //www.sach.gov. cn/publishcenter/sach/news/ne-wnews/xinxihua/11502. aspx,2006-12-14.
[16]阚瑷珂,王绪本. "3S"技术支持下的考古探测方法研究述评[J].国土资源遥感,2008,(3).
[17]张立,吴健平.春秋时期吴国都城遗迹位置的遥感调查及预测[J].遥感学报,2005,(5).
[18]冯国.航拍照片"惊现"唐乾陵下宫遗址建筑布局[EB/OL].http: //www. sohu. com /20070716 /n251078208. shml 2007-7-14.
[19]葛熔金,季银燕.遥感测定"宋六陵"地下布局[EB/OL]..http: //tech. sina. com. cn/d/2007-07-03 /11141595468. shtml 2007-07-03.
[20]郑佳佳,赵军.滁州市不可移动文物管理信息系统设计和实现[J].地理空间信息,2009,(5).
[21]肖彬,谢志仁,闾国年,朱晓华.GIS支持的考古信息管理系统-以长江三角洲地区为例[J].南京师范大学学报(自然科学版),1999,(3).
[22]祝炜平,王志文,吴建平.浙江文物管理信息系统研究[C].第一届全国遥感考古会议论文,北京,2002-12.
[23]陈得超,刘树人.GIS支持下的上海市考古信息系统的研发[J].测绘与空间地理信息,2004,(5).
[24]吴爱琴,赵红杰,杨瑞霞,等.开封市古城址和古河道遥感考古试验研究[J].地域研究与开发,2002,(3).
[25]鲁鹏,杨瑞霞,王超,等.基于GIS的开封市文物考古信息系统研究[J].地域研究与开发,2003,(7).
[26]曾群华,郭跃.基于RS与GIS的三峡库区文物保护信息系统研究[J].地域研究与开发,2004,(4).
[27]祝炜平,王治文,吴建平.文物管理信息系统的构建与应用-以浙江文物管理信息系统为例[J].地球信息科学,2005,(4).
[28]熊苹,刘亚起.RS技术与GIS技术在考古领域的应用[J].测绘与空间地理信息,2005,(5).
作者简介:刘炜(1987.11-),女,甘肃天水人,西安市钟鼓楼博物馆;成姣(1982.9),女,陕西西安人, 西安市钟鼓楼博物馆,馆员。
关键词:3S技术;遗址;保护
3S技术是对地理信息系统GIS、遥感RS、全球卫星定位系统GPS技术的简称。近几十年,随着3S技术的发展,其在考古文保领域的运用越来越多,使遗址的考古调查、信息管理、测绘等方面的工作效率提高,以此为基础建立的数据库,便于文保工作人员和相关工作人员对遗址信息的了解和利用,实现了资源共享和最大利用化。
一、考古调查
遗址是古代人类生产、生活等活动留下来的遗迹,包括人类对自然环境利用和加工而遗留的一些场所(如生活、生产用地、村址、居址) [1] 。通过对各种类型遗址的调查与分析,可以揭示中国历史上社会、经济、文化状况[2] 。
传统查找遗址的方法是徒步调查、钻探等手法,主要依靠人工,工作量大,耗资源、时间多,受自然条件限制等,有时即使花费很长时间也很难确定其位置和范围[3]。20世纪发展起来的3S技术(遥感技术、全球定位系统、地理信息系统)是以获取和分析处理空间信息为目的现代化信息技术,在对地观测的同时记录了大量人类历史文化痕迹,客观保留了它们的分布规律和特性[4]。在遗址调查中,利用3S技术可以缩小实地调查的范围,减少调查工作难度和工作量。
1、GIS方法的应用
地理信息系统作为一种研究对象空间关系的计算机系统,它使考古学家得以借助计算机的信息存储、整合分析、管理检索、模拟展示等优势,实现考古资料的数据管理、更新和空间信息整合、分析功能,为解决考古学的空间性和多变量问题提供了一种有效的方法[5] ,还可以用于精确考古制图。
将GIS 应用于考古学研究开始于20 世纪80 年代初,主要集中于欧洲和北美[6]。欧美应用GIS 在考古学领域的研究和发展,可大致分为三个阶段:70 年代末,计算机图形学、数据库和统计分析等技术开始应用于考古研究;80 年代,遗址预测成为考古GIS的主要研究方向;90 年代,GIS 开始被欧洲考古界所认识并接受,景观考古GIS 分析逐渐盛行[7]。
随着我国信息技术的发展,GIS技术逐渐与考古工作接轨,首先应用在遗址调查和相关资料的管理中。国内相继开展的工作有:1996年6月至8月间,河南省文物考古研究所与美国密苏里州立大学人类学系联合,对河南颍河上游两岸长约100千米范围内的龙山文化晚期至二里头文化时期聚落遗址的调查中,将GPS和GIS成功地运用于考古勘察工作中,利用地理信息系统综合处理了各遗址的调查资料,并且绘制了精确的聚落遗址分布图,取得了较为理想的效果[8];中国社科院考古研究所与美国密苏里州立大学人类学系合作应用GIS进行的洹河流域区域考古研究[9];中国社科院考古研究所齐乌云等将GIS应用于"山东沭河上游人地关系研究"[10]。
2、、GPS方法的应用
在遗址调查中,GPS主要被用于遗址空间位置和范围的勘测。
国外考古中GPS应用已更加成熟,在景观考古中广泛采用了亚厘米级的高精度动态GPS(RTK)来提取精确的地面控制点以建立数字地形模型(DTM)[11-13]。
Chapman和Van de Noort在2处英国铁器时代遗址进行考古探测时,对RTK测量的高分辨率微地形数据进行内插建模,形成连续的数字地形表面,再通过GIS分析和处理,识别出掩藏于湿地景观中的古遗存特征。
2004年和2005年,陕西省考古研究所2次使用GPS对长陵、阳陵2座西汉帝陵地面现存遗迹及部分地下遗迹进行了测量[14]。在田野考古中,除了遗址范围的测量外,GPS对可移动文物的原出土位置或发现位置也能提供准确的方位标定。2006年全国第3次文物普查中,浙江宁波市的文保专家通过GPS对发现的每一件文物都进行了精确定位,记录该文物所处经纬度及地理位置,为普查后期建立文物基本信息数据库、制作文物分布电子地图提供准确的基础资料[15]。
3、、RS方法的应用
遥感考古于20世纪初由英国考古学家创立,在欧美已历经了近百年发展,主要被用于遗址的空间分布探测,为考古调查和发掘提供参考[16]。
我国将遥感技术运用在考古中始于20世纪80年代,经过数十年的发展,已经取得一定的成绩。如:张立等利用遥感技术对苏州及太湖地区做了大面积的地学调查与分析,并在研究史料和前人工作的基础上,完成了春秋吴国都城遗址位置的遥感调查和预测,为进一步有计划地发掘提供了参考[17];2007年,考古人员从陕西唐乾陵地区的航空像片上发现了一组清晰的地下建筑影像,从影像中分析判断出了乾陵下宫的建筑布局及宫垣结构,为唐代帝陵的下宫遗址研究提供了重要资料[18];同年,浙江遥感考古工作站经长期遥感探测,基本确定了江南最大皇家陵园---宋六陵内8位皇帝、皇后陵墓的具体位置和布局[19]。
二、信息利用
1、信息数据库
基于GIS的信息系统的建立将不仅为全国各级文物保护管理部门提供丰富的遗址基础信息,同时为文物部门的决策提供一定的参考依据。
建立信息系统目前的功能有:普查与管理数据库、地图基本操作、空间查询分析、文物风险评估以及文物信息输出等功能[20]。
在国内的应用实例有:南京师范大学谢志仁等以长江三角洲为例开展了GIS支持的考古信息管理系统研究[21];浙江教育学院祝炜平等开发的"浙江文物管理信息系统"[22];苏州教育学院陈得超教授与华东师范大学刘树人教授开展的"上海考古信息系统研究" [23];南京师范大学裴安平等开展的"田野考古信息系统研究" [6];河南省科学院地理研究所与开封市文物考古工作队联合开发的"开封市文物考古信息系统"[24、25];山西侯马晋国遗址测绘与文物信息管理系统的建立、全国土遗址数据库、三峡库区文物保护信息系统[26]等。许多单位也建立了自己的文物数据库系统如浙江文物管理信息系统[27]滁州市不可移动文物管理信息系统、南阳市文物管理信息系统、重庆市文物管理信息系统等。 2、信息提取处理
单独利用某种技术所提取的信息量十分有限,联合利用3S技术和其他技术可以丰富提取的信息,有利于保护工作的开展。如利用虚拟场景的技术再现古遗址时,既需要应用RS技术(如航空3维扫描成像系统),又要应用GIS技术来共同开发完成[28];在侯马晋国遗址的测绘中联合使用3S技术和4D技术,对文物精确定位;2004年,在陕西岐山周公庙遗址的大规模考古工作中,我国首次将"3S"技术联合应用于考古发掘[16]。这些有益的尝试拓宽了3S技术在文物领域中的应用,也为获得更多文物信息提供了技术支持。
三、3S技术利用的不足
3S技术的应用为科学管理利用文物信息提供了便捷可靠的方法,极大地推动了文物领域的信息化建设。但是也存在一些问题:
目前在国内遗址保护中3S技术的利用更多的是单个技术的应用,并且只利用了其很少的功能,很少将几种技术结合起来,充分利用其功能;学科间的脱节,文物工作者与具体技术操作者的沟通不足,不能很好利用技术将文物工作者的意图表达出来;对于已经建立的数据系统,不能充分利用个,只有系统但是没有具体的数据,不能发挥数据库的功能作用。
参考文献:
[1]孙肖.遗址类型研究[J].中国博物馆,1997,(1).
[2]钱益汇.论考古学与历史研究[J].南开学报,2006,(4).
[3]尹宁,王长林.遥感技术在考古中的应用[J].遥感技术与应用,2003,(4).
[4]高飞,王心源,吴立,何慧.3S技术在遗址探查中的应用[J].文物保护与考古科学,2009,(1).
[5]张颖岚. GIS在考古学的应用现状和前景展望[J].西北大学学报,2006,(6).
[6]李安波,毕硕本,裴安平,等.田野考古地理信息系统研究与建设[J].地理与地理信息科学,2004,(4).
[7]高立冰.时空解译新手段一欧美考古GIS研究的历史、现状和未来[J].考古,1997,(7).
[8]中国河南省文物考古研究所,美国密苏里州立大学人类学系.河南颍河上游考古调查中运用GPS与GIsS初步报告[J].华夏考古,1998,(1).
[9]中国社会科学院考古研究所,美国密苏里州立大学科技考古实验室中美洹河流域考古队.洹河流域区域考古研究初步报告[J].考古,1998,(10).
[10]齐乌云,周成虎,王榕勋.地理住处系统在考古研究中的应用类型[J].华夏考古,2005,(2).
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[12]Capra A,Gandolfi S, Laurencich L et al Multidisciplinary Approach for Archeological Survey: Exploring GPS Method in Landscape Archeology Studies[J].Journal of Cultural Heritage,2002,(2).
[13]Goossens R,Wulf A D,Bourgeois J. Satellite Imagery and Archaeology:the Example of CORONA in the Altai Mountains[J].Journal of Archaeological Science,2006,(6).
[14]陕西省考古研究所.西汉长陵、阳陵GPS测量简报[J].考古与文物,2006,(6).
[15]王路.GPS卫星导航等宁波文物普查用上了高科技[EB/OL].http: //www.sach.gov. cn/publishcenter/sach/news/ne-wnews/xinxihua/11502. aspx,2006-12-14.
[16]阚瑷珂,王绪本. "3S"技术支持下的考古探测方法研究述评[J].国土资源遥感,2008,(3).
[17]张立,吴健平.春秋时期吴国都城遗迹位置的遥感调查及预测[J].遥感学报,2005,(5).
[18]冯国.航拍照片"惊现"唐乾陵下宫遗址建筑布局[EB/OL].http: //www. sohu. com /20070716 /n251078208. shml 2007-7-14.
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[22]祝炜平,王志文,吴建平.浙江文物管理信息系统研究[C].第一届全国遥感考古会议论文,北京,2002-12.
[23]陈得超,刘树人.GIS支持下的上海市考古信息系统的研发[J].测绘与空间地理信息,2004,(5).
[24]吴爱琴,赵红杰,杨瑞霞,等.开封市古城址和古河道遥感考古试验研究[J].地域研究与开发,2002,(3).
[25]鲁鹏,杨瑞霞,王超,等.基于GIS的开封市文物考古信息系统研究[J].地域研究与开发,2003,(7).
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[27]祝炜平,王治文,吴建平.文物管理信息系统的构建与应用-以浙江文物管理信息系统为例[J].地球信息科学,2005,(4).
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作者简介:刘炜(1987.11-),女,甘肃天水人,西安市钟鼓楼博物馆;成姣(1982.9),女,陕西西安人, 西安市钟鼓楼博物馆,馆员。