地理信息技術在當今考古研究中應用

周相成 李云珂 楊家鑫

摘 要：空間數據管理和分析是GIS具有的優勢功能，考古工作往往與遺址的空間分布和特征具有深層次的關系。該文章在研究國內外考古工作中地理信息技術的基礎上，結合目前已經實現的技術，總結了GIS在考古中的五大應方面，包括制作考古專用地圖、不同圖層的疊置分析、利用空間數據庫實現考古資料數字化、GIS支持下考古信息系統的開發以及對遺址建立預測模型，從數據的采集和存儲、信息系統建立以及模型構建等方面對地理信息技術在考古中的實現進行了初步探究。

關鍵詞：考古研究 地理信息技術 考古信息系統 預測模型

中圖分類號：K8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（a）-0017-01

地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）作為上世紀60年代逐伴隨著信息時代革命興起的一種集采集、存儲、管理、分析、顯示、應用地理信息于一體的計算機技術，在近些年來正不斷拓寬它的應用領域i。GIS的核心優勢就在于利用計算機強大的存儲能力和較高的運算效率來提取并分析空間特征信息，而在考古研究中空間往往對深入了解某一地區的歷史背景有重要意義。結合目前考古學界和地理信息系統的發展，可以總結出以下五大應用。

1 利用GIS制作考古研究專用地圖

地圖作為空間信息表達的媒介，優勢體現在空間分布直觀性和空間位置精準性，。相比傳統的制圖技術GIS優勢體現在利用信息技術管理海量地圖數據，根據需要生成不同的圖層，在應用時靈活調用不同圖層制作不同的考古專題圖。同時存儲到GIS空間數據庫的智能地圖在將來需要時也可以按多種條件查詢需要的內容，并將查詢結果重新制作地圖輸出。

三維可視化能帶給考古工作者更直觀的視覺感受，這也有助于對周邊地形的分析以及遺址內部結構的探索。但GIS制作精確的三維模型所需工程量數據量較大，很多三維景觀圖的制作更多是為了展示，對考古工作者來說并不能深入到分析層面。

2 利用GIS分析遺址周邊環境以獲取歷史信息

利用不同圖層的疊置分析實現歷史現象同環境的相關性研究，最早實踐為1972-1982在北美對Granite Reef的考古研究，利用地圖處理系統MAPS建立了涵蓋三萬多平方公里的高程、土壤類型、降雨量和溫度等多個圖層，用來研究該地區適合采集狩獵和早期農業的地理環境。近年來環境空間的探討通常是先將遺址周邊的環境因素劃分為不同類別如海拔、坡度、地形、土壤、降水、溫度等并進行分級，從而確定遺址在空間分布上與環境因素間某種相關的關系ii。

國內的經典案例如北京大學在對山西石窟寺研究中的GIS運用。先獲取石窟及摩崖造像的DEM數據，利用ArcMap軟件展開坡度分析、坡向分析和高通濾波分析，并設置緩沖區探索石窟點與古道、古河道的關系。最后總結不同時代石窟開鑿選址考慮的因素差異規律等。

3 空間數據庫實現考古資料的數字化

信息時代實現資料的數字化非常重要，原有的文件管理模式面對越來越龐大的數據時往往無力應對，不僅不利于保管，在信息共享和檢索上也遠不如數據庫系統方便。GIS的核心支撐空間數據庫，對文物信息管理和考古遺址的描述非常方便，在考古研究中除了屬性信息，通常還要關注遺址的空間位置，聚落的空間分布關系以及這些空間內容隨時間變化的時空要素。

目前我國正快速實現對現存遺址資料的數字化，比如由中國社科院牽頭的對伊洛河流域二里頭I期遺址的研究，將空間信息抽象為點線面等要素存儲，分析時結合屬性信息綜合運用，實現數字化的田野考古iii。當前的趨勢是實現基于GIS的考古信息網絡數據庫，進而利用虛擬考古遺址實現網絡上信息的共享。

4 開發GIS支持下的綜合考古信息系統

借助GIS技術結合數據庫設計方法開發綜合的考古信息系統實現考古信息高效管理，同時利用GIS軟件的空間分析和可視化手段，在此基礎上實現對考古信息的整合分析，這一點歐美國家已經取得了很大的進展。由于涉及的技術較為復雜，國內目前還處于初步嘗試階段。

國內目前較為成功的例子比如由華東師范大學和蘇州科技學院合作開發的上海地區考古信息系統iv，覆蓋太湖以東吳越文化良渚遺址，崧澤遺址，馬家浜遺址遺址等歷史遺跡，具體的實現功能有：信息查詢，多媒體熱連接（展示相關圖片、視頻），統計分析和地學研究（空間分布同水系、地貌、道路等要素關系）。

5 對考古遺址建立預測模型

GIS技術另一個能力便是虛擬現實，利用3D建模模擬現實情況，然后在模型上對未來發展加以預測分析。目前在地質災害監測、建筑物變形等領域中已有廣泛涉及。國外目前有很多這類較為成功的例子，除了收錄各類考古數據、提供信息查詢、地形分析等傳統GIS功能外，信息系統還附加了動態監測，預測分析等技術支持v。國外學者在阿曼開發的MEGA就是一個面向中東地區歷史遺址的綜合信息系統，附加了對今后這一地區變化的監測功能。

國內敦煌莫高窟以及一些古代墓葬都面臨著隨著時間推移，地質環境變化造成的潛在威脅，如果利用測繪技術長期跟蹤如年下沉量、年風沙量等數據，再將這些數據附加到GIS綜合管理系統中利用已有的模型便可做出預測，有助于即時采取措施保護文物。由于文物的脆弱，在遺址的發掘過程中也可能造成破壞，利用遙感手段探測模型在GIS系統中對可能的破壞模擬預測可以降低潛在的風險。

6 結語

實際上地理信息系統在考古研究中應用還有很多方面，并且相關技術也在不斷革新，國外已經有學者和開發人員在考古中成功應用地理信息技術，并取得良好的效果。國內相關研究雖然起步較晚，但隨著“數字地球”、“數字城市”的提出和實現，“數字考古”的設計不久也將成為現實。

參考文獻

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