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中吉联合考古红河古城遗址首次精准测绘

2019-05-20 08:57

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当前,以田野考古为基础的考古学科的发展正在经历着一场重大的历史变革,引导这场变革的是现代信息技术的大发展,并最终推动田野考古工作从数字化迈向信息化的新时代。实际上,这场变革的动力来自于考古学科本身的发展需求,这些需求表现在多个方面,大致包括: 学科发展导致的田野考古工作理念的变化。当前考古学已经从单纯的以分期编年为主的物质文化史研究过渡到以全面探究古代社会为目标的社会发展史研究的新阶段。对应到田野工作上也从以地层关系为中心的传统地层学向以埋藏学和行为考古学为核心的现代考古地层学理论的转变,并由此带来了田野考古工作中需要观察、采集和记录的信息量大大增加。 各种自然科学手段已经开始广泛深入到田野考古工作的现场,这使得在田野中所需获取的无论是人工遗物还是自然遗存的样品和信息的种类和数量都急剧增加。 田野考古工作方式的重大转变。国家文物局颁布的《田野考古工作规程》明确将田野考古作为一个技术体系来看待。任何一个田野发掘项目都包括测绘、发掘、采样、记录、管理几个相互关联的子系统,协同运作,共同组成了田野考古的技术体系。基于此,贯穿于整个田野工作过程中的各种信息的产生和互通的系统性要求大大增强。 遗产保护的迫切需求要求对田野考古工作进行更加科学和体系化的管理。大量的考古项目要求对田野工作的开展进行更有效的监管,对不可移动文物的现场保护提供技术支持和实时监测,对可移动文物的修复、保管和流向进行统一的管理。因此,将分散的田野考古工作纳入到整个国家的遗产保护和管理系统已经成为时代的必须。 上述考古学科发展的新需求直接导致了田野考古所获取信息量的大爆炸、田野工作的多头绪化和专门化。田野工作者尤其是项目负责人需要花费更多的精力管理和协调田野工作的方方面面,维持田野考古技术体系的正常运作。在缺乏强大的信息支撑系统的情况下,现代田野考古工作的有效开展难以想象。 现代信息技术应用并服务于田野考古主要在如下方面: 基于网络环境尤其是互联网的协同工作,支持云计算和云服务模式; 基于现代测绘技术,能够有效整合时间、空间和属性信息的田野考古地理信息系统平台的建设; 全面兼容测绘、视频、照片、三维模型等多源异构数据,并便于海量存储; 能够对田野调查、勘探、发掘、管理的海量数据进行分布式处理和存储的大数据分析技术。 因此,如果说数字化还仅停留在数字技术在田野考古记录的应用层面,那么信息化则可以全方位支撑田野考古的庞大技术和管理体系,开启田野考古工作的全新模式。以下以田野考古调查、钻探和发掘为例,简要介绍信息化条件下的田野考古工作的新模式。图片 2 考古调查 作为集体性的田野考古调查项目尤其是区域系统调查常常遇到的问题是:人员众多,水平参差,如何保障记录的标准化;工作范围广,如何协调不同人员高效工作,掌控调查的进度;调查内容多样化,如何在工作中开展有效的多学科协同工作等等。随着野外无线网络的普及,在网络协同环境下,研发田野考古调查信息化支撑平台,为每一位考古调查队员配备支持实时数据传输的工作终端,由调查领队协调队员通过网络实现数据共享,并据此进行现场决策和协同工作,不仅可以提高工作效率,更可获取更加规范、科学、系统的调查数据,支持区域性考古研究和遗产保护管理。网络环境下的田野考古调查可有效解决三个方面的问题: 现场会商 田野考古调查队伍的学术水平经常是参差不齐,难免一些调查队员对现场遗迹遗物缺乏准确辨识的能力,需要经验丰富的老队员协助研判。这项工作在过去的田野调查中只能在野外工作结束后于室内整理阶段才能实现,而依据一些重要的认识再重返田野不仅效率低下、重复劳动,更丧失了第一工作的现场。网络环境支撑下,可以通过实时传输、共享照片、影像等多媒体数据,实现对调查现场发现遗迹遗物的集体会商,提高调查队伍的人力资源利用效率,整齐不同调查成员之间的观察、采集和记录的标准,避免由于调查成员个体化的差异所带来的调查结果的不统一问题。 辅助决策 区域系统调查需要记录大量的地表信息,包括土地利用、地形地貌、植被覆盖、遗迹遗物的分布状况等,因此在调查的过程中需要经常根据调查的情况调整工作方向。网络协同环境下,可以根据调查成员初步发现的遗迹遗物线索,通过服务器端预制的计算模块进行工作方案的最优化计算和设计,即时辅助决策下一步调查工作的重点。 专家服务 田野考古调查中往往需要开展环境、生态、资源等方面的多学科协作和相关自然遗存样品的采集和记录。我们既不可能要求所有的调查队员都具有良好的多学科背景知识,也不可能让不同领域的专家完全跟随田野调查的全地域和全过程。以地貌环境调查为例,利用网络调查支撑系统,可以由环境专家设计针对暴露剖面的不同层级的观察和记录内容,首先由普通队员对所有剖面进行简单的低级别观察记录,再由专家通过系统进行研判,并标注高级别的记录剖面,再由专家或具有环境背景的调查队员针对性地对高级别剖面进行专业记录和采样。 团队定位 田野考古调查尤其是区域系统调查中,调查领队以及调查队伍成员经常需要知道相互的空间位置,以方便协调工作。基于网络协同环境下的田野考古调查支撑系统通过移动终端的GPS 随时获取每一位调查队员的地理坐标,并通过网络即时上传到服务器并标识在调查系统的电子地图上,从而方便实现调查队伍的团队定位。图片 3 考古钻探 与考古调查工作类似,网络协同环境下的田野考古钻探,也可以实现整体化的工作协同。在无线网络和云服务、云计算的支持下,野外各勘探队员人手配置一台连接无线网络的钻探记录和管理终端。该设备不仅可以直接从全站仪/RTK 读取并记录精确的地理数据确定钻探位置,而且通过连接云服务,即时汇总每一位勘探队员所录入的钻探信息,对这些信息进行汇总,并利用预置的计算模块进行运算,运算结果即时返回到每一台终端设备,指导每一位勘探队员下一步的工作方向,实现现场最优算法支持下的定向钻探,从而在尽量减少钻探数量的情况下最大限度地获取考古信息。 钻探可以系统了解遗址地层堆积和遗迹分布的状况,因此《田野考古工作规程》将考古钻探看作是开展遗址勘察的一项重要手段。在信息化条件下,以聚落形态和景观考古研究为目的有效开展考古遗址钻探工作必须与遗址的高精度测绘、多学科研究以及GIS 支持下的空间分析有效结合起来。 空间分析中吉联合考古红河古城遗址首次精准测绘。 空间分析,特别是GIS 支持下的空间定量分析,是研究聚落布局和遗址地貌演变的有效手段。在网络协同环境的支持下,这项工作可以得到更加有效的实施和推广,而其关键是如何开发相应的数学算法。这方面国外有些成功的案例,比如英国伦敦大学考古学院主持的罗马尼亚Noviodunum 考古调查项目即利用泊松分布计算以最少的测控采集点划分考古遗物的空间范围。北京大学考古文博学院与哈佛大学考古系在成都平原考古钻探中,也尝试利用适应性采样方法提高钻探的效率。实践中,GIS 支持下的空间分析有基于规则网格和基于空间距离两种算法,又以网格法最为有效,因此在当前信息化条件下,我们更提倡基于规则网格的新钻探方法以取代传统的“梅花桩”法。 高精度测绘与多学科研究 网络环境支撑下的田野考古勘探可以有效支撑勘探现场的多学科研究,以湖北盘龙城遗址的钻探为例。在勘探之前,首先对遗址进行高精度的测绘,生成反映遗址微地貌信息的高精度数字高程模型。利用DEM 可将探孔记录的遗迹或特定地层的深度复原至海拔高度,并依据环境考古研究的成果,复原古代地貌或自动生成特定地层序列的剖面图。图片 4 考古发掘 与调查和钻探相比,考古发掘具有更复杂的田野工作技术体系,因此更有必要获得网络环境下的田野考古发掘管理系统的支持。大致来讲,田野考古发掘管理系统应分测绘、记录、采样和管理几个大的模块,分别对应于田野考古的相关技术体系和子系统,同时需要根据发掘成员所承担的田野工作的角色差异进行权限分配和任务划分,并以此为基础实现网络环境下的数据管理和高效的协同工作。 任务与权限 考古领队是发掘项目的领导者,拥有项目的最高权限,主要工作包括:人员管理,负责给考古人员录入和修改信息,并分配相应的权限;任务分配,负责工地遗迹单位统一给号,以及分配发掘任务到具体人员;检查审核,负责对考古队员录入信息的审核,退回不合格的记录,通过审核的记录方可打印存档;数据共享和发布,负责发掘资料的对外交换和信息的共享和发布。 考古队员则根据分配任务的不同,享有不同的权限,比如库房管理员和资料管理员拥有管理库房和资料的权限,测绘管理员负责记录测量控制和管理信息。图片 5 记录的标准化 田野记录信息的标准化是开展数据交换与共享的基础,也是有效利用发掘资料进行数据检索、汇总与管理的必要条件。《田野考古工作规程》在附录中详细列举了有关堆积/形状记录的标准规范。发掘记录者应按照由领队或负责人预先定制的标准以下拉菜单的方式进行标准化的记录,避免出现类似于耕土、表土、扰土……的人工表述差异所导致的数据记录不统一的问题。 记录手段的革新 在信息化大发展的背景下,田野考古的记录形式在文字、测绘和影像记录的基础上不断更新。以现代测绘技术为基础的考古地理信息系统的建设,要求所有的遗迹测绘都应纳入统一的坐标系统,并进行矢量测绘,同时按照正确的地层关系定义不同遗迹矢量图形之间的拓扑关系。以此为基础建构的考古地理信息系统才能真正实现空间、时间与属性数据的综合查询、分析和管理应用。 数码摄影技术的发展和普及使得影像记录的应用大为扩展,几乎人手一台的智能手机也能拍摄出高品质的数码照片,因此在探方和遗迹发掘过程中,大量拍摄数码照片,甚至生成三维模型,并对这些数字影像和模型资料进行科学有效的管理和利用可以大大提高记录的效率和信息量。以探方日记为例,除了文字之外,标注了地层线和遗迹边界并辅以文字说明的每日填方数码照片,提供了传统的探方日记所无法比拟的丰富信息,目前已经普遍流行于西方的田野考古。图片 6 样品采集与科学管理 在网络协同的环境下,田野考古的样品采集可以通过网络技术实现科学、高效的管理。依据田野考古的工作流程,我们以作为自然遗存的浮选土样采集为例说明网络协同条件下的样品采集和管理全流程。发掘现场按堆积单位采集土样,采样信息(包括采样方式、比例、位置等信息) 通过手机APP 录入堆积记录表和采样记录表,在生成二维码标签的同时该条记录被复制到临时库房管理系统;土样入库,库房管理员使用手机APP 扫描二维码自动登记入库; 土样出库浮选,浮选人员扫描二维码,采样信息自动导入科学检测记录表, 并添加浮选信息;样品进入实验室检测,植物考古工作者扫描二维码调出科学检测记录,填写该样品的鉴定信息,完成样品的全流程处理。可见,二维码作为网络条件下信息精确和高效传导的一种重要方式,完全可以应用到考古发掘的采样管理。 科研与管理的综合辅助平台 田野发掘所获取的信息量十分庞大庞杂,要最大化地利用这些信息开展考古学研究和遗产管理,就必须构建符合田野考古工作流程和业务逻辑关系的数据库结构,并充分利用大数据分析等技术进行查询、统计、分析和汇总。比如,对堆积性质的判断信息有多个来源:发掘记录表中有关包含物的分选度、磨圆度的记录,室内整理有关该堆积出土遗物的破损状况和拼合率的统计,科学检测的土壤微形态分析甚至是出土炭化植物遗存组合等等。因此,利用网络将这些不同来源、不同研究者所提供的信息进行深度关联整合,形成具有完整链条的考古学背景信息,才能真正支撑科学的考古学研究和合理的遗产管理工作。(原文刊于:《中国文物报》2016年7月15日5版)

中国社会科学网西安讯9月 3日下午,陕西省考古研究院对外公布了今年以来该院在吉尔吉斯斯坦境内的红河古城,与吉方合作开展的红河古城西侧佛寺遗址项目的最新发掘成果。此次考古初步廓清了西侧佛寺遗址的围墙范围,第一次对整个红河古城遗址进行了比较精确的测绘,同时也积累了在中亚地区发掘土坯类遗迹的相关经验。在今年发掘中,陕西省考古研究院首次将中国考古学中常用的勘探技术运用到吉尔吉斯斯坦境内的考古发掘,发掘中综合运用了多种手段,如勘探、RTK测量、全站仪测绘、无人机航拍、三维扫面技术等,对红河古城进行了全方位记录。据陕西省考古研究院田有前副研究员介绍,考古工作者运用RTK技术,第一次对整个红河古城遗址分布区进行了大面积测绘。

3月11日-14日,陕西省考古研究院在秦都雍城所在地---凤翔举办田野考古勘测与资料记录培训会,来自全院下属各考古队、站的技工骨干和年轻的业务干部、专业测绘单位授课老师60多人参加了本次培训会。

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测绘的考古数字化的重要内容之一。为进一步推广田野考古现场测绘技术的运用,提升田野考古人员测绘水平,考古院新购了先进的RTK测绘仪器,它代表目前考古测量技术发展的前端,以实时动态测量、载波相位观测的实时差分GPS(RTDGPS)技术,为快速提高了测绘的效率和精准度提供了硬件支撑。本次教学即通过过对RTK测绘理论、设备架设、田野实测、数据导入、CAD制图、GIS导入等测绘相关系统的综合培训,使所有学员基本掌握了田野考古勘测从实测到成图的全过程,达到了预期目的。

位于吉尔吉斯斯坦境内的红河古城遗址

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