运用ＧＩＳ技术提高田野考古质量水平

田野考古发掘的根本目的就是为了发现与获取古代遗留下来的实物史料，而科学客观的资料记录则是对发掘过程的充分肯定和历史资料的保存，也是日后考古学深入研究和文化遗产保护的先决条件。没有科学的发掘过程与现场资料的完整准确记录，就不可能有下一阶段对发掘资料的科学整理和利用，更谈不上正确地复原和解释各种复杂的历史现象，取得相应的科研成果。


但长期以来，我国田野考古的发掘过程和现场资料记录存在以下三个突出的问题和缺点。


（１）就考古发掘的实际操作过程而言，绝大多数发掘项目都是处在一种封闭无援的状态下完成的，其发掘质量与进度也往往因发掘领队和队员业务水准不同而区别很大，甚至还不免对层位和遗迹现象相互关系、遗迹现象原貌与性质的误判和错判。


（２）就考古资料的现场记录而言，各种发掘对象的线图绘制仍停留在手工测量、手工纸上作业阶段，这不仅导致绘图质量因人而异，还给一些文化现象复杂的资料记录带来不够详实准确、甚至相互矛盾和遗漏的问题。


（３）由于所有发掘现场绘制的线图都是二维平面图，缺乏可视性；即使摄像图虽然具有一定的三维信息和可视性，但也不能对所摄对象进行三维再现与模拟，因而也只是对发掘对象与结果的一种机械记录；无法对现场各发掘单位的地层关系进行实时自动对比，错误提示与校正处理；也无法对整个发掘区所有发掘单位各种线图、文字记录、影像资料按要求进行系统整合，实现考古现场环境的模拟与再现；更无法通过互联网对发掘现场进行远程监控、专家会诊和相关研究资料的共享，以帮助远在野外的发掘人员正确的认识和判断各种文化现象的关系与性质。


文物与地下埋藏的古代文化遗存都是不可再生产的，一旦出现失误就具有不可挽回性，因而田野考古发掘过程中的上述问题和缺陷，严重制约了田野考古发掘质量的提高，制约了考古学本身的发展和深入研究，也给日后重要文化遗产的保护带来种种问题。


为此，田野考古发掘与文化遗产保护部门都迫切需要建立田野考古地理信息系统。一方面用以不断提高田野考古发掘的工作质量，提高田野资料记录的科学性与准确性；另一方面又可以使田野考古工作的现场、有关文物保护与室内研究状况得以及时、准确地向有关职能部门和新闻单位反映，从而有助于各种文化遗产保护与展示方案的决策。


地理信息系统（ＧＩＳ）是２０世纪６０年代中期开始逐渐发展起来的一种集计算机科学、地理科学、测绘学、空间科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。将ＧＩＳ应用于考古学研究开始于８０年代初，主要集中于欧洲和北美：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，ＧＩＳ在北美兴起，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。目前，国外考古应用ＧＩＳ技术主要有三个新的发展趋势：一是把虚拟现实、可视域分析等技术应用于考古研究；二是将三维可视化技术应用于考古研究；三是将遥感与ＧＩＳ相结合应用于考古研究。


国内ＧＩＳ在田野考古领域的利用现在也开始受到人们的重视。１９９８年河南省在颖河上游的考古调查中利用ＧＰＳ与ＧＩＳ获得初步成功。２００１年河南省地理研究所与开封市文物工作队利用遥感技术对七朝古都开封市的地下埋藏文物进行了考古调查应用试验。陕西省文物考古研究所与国外有关文物保护部门合作利用遥感开展了关于汉中地区汉唐王陵墓区的考古调查。去年华东师范大学城市与环境遥感考古开放研究实验室完成上海地区遥感考古调查，发现有古遗址特征的地点２００余处。近年，我国还利用遥感技术进行了秦始皇陵、长城、内蒙古东部地区大型遗址等多处考古调查。然而，上述ＧＩＳ系统应用的侧重点多数还只在于地面和地下文物的大范围普查、以及这些普查资料的管理等方面，尚未真正深入到文物考古发掘现场的最前缘。


我们正在开发的基于Ｓｕｐｅｒｍａｐ平台的田野考古地理信息系统（Ｆｉｅｌｄ Ａｒｃｈａｅｏｌｏｇｙ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＦＡＧＩＳ），将利用Ｓｕｐｅｒｍａｐ系列软件之一ＳｕｐｅｒｍａｐＩＳ，以及相关的体视化技术、虚拟现实技术、三维ＧＩＳ技术、多媒体技术与地理信息系统技术，直接面对具体考古与发掘过程的最前缘，并为田野考古提供一种既方便实用又科学高效的新的工作手段与方法。


田野考古地理信息系统（ＦＡＧＩＳ）的总体功能是使各考古现场能通过有线与无线网络二种方式与有关文物保护机构、职能部门、科学研究单位等联系成为一个共享的信息环境，从而提高田野发掘的质量与水平、改善田野发掘现场问题与方案的决策机制与决策水平。ＦＡＧＩＳ还可提供图形查询、图表制作与输出、数据查询、文档输出、多媒体表达等信息服务。本项目将在以下四个方面进行研究和攻关。


（１）运用ＧＩＳ技术解决考古工地传统手工记录资料方法的局限及存在的问题。这里将地理信息系统中成熟的数据采集、数据管理、统计分析、信息查询等技术应用于田野考古，并制定出田野考古发掘数据标准及规范，建立田野考古发掘数据库，开发田野考古地理信息系统，实现田野考古从手工制图记录资料时代向计算机自动化信息管理时代的跨越。


（２）发展体视化技术和三维ＧＩＳ技术。三维数字化建模方法采用目前先进的集多媒体、数字摄影测量、体视化、图形图像处理等技术于一体的数字化建模手段，实现对考古现场遗迹遗物文字、图形和影像数据的采集、数据处理与整合。


（３）考古发掘现场原始环境的模拟与再现相关技术研究。在该环境中将能够进行多方位、多层面直观形象的剖面生成、古环境再现、未来场景预见等功能。此外，虚拟考古环境还可对古地貌、古水文等环境要素进行模拟和演变推测?丰富环境考古和景观考古的内容。


（４）基于ＧＩＳ空间分析，进行决策支持功能以及知识发现技术研究。同时，实现田野考古发掘过程中实时远程监控与专家会诊、遗迹现象全貌推测和层位关系比较、错误预警。


田野考古地理信息系统功能强大、模块众多，分阶段、迭代式研究与开发，才能化繁为简，降低开发难度与风险。为此，我们在对系统架构进行分析的基础上，对各模块进行分割与组合，形成了相对独立的三个子系统，即ＷｅｂＧＩＳ子系统、虚拟考古环境子系统、空间决策支持子系统，并以此作为该项目的近期、中期及远期工作目标。


目前本项目还只是处于初步研究阶段，还有一些技术问题需在工作过程中逐步解决.

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gis在考古中应用到目前为止有没有成熟的方案或者案例？