田野考古中的测绘技术与要点

1、第一章第一章 田野考古测绘的主要内容田野考古测绘的主要内容 地图绘制 遗址规划 地层堆积和遗迹现象的测绘 地图绘制 线绘地形图 数字地面模型 遗址规划 建立三维测绘坐标系统 对遗址进行适当的分区 地层堆积和遗迹现象的测绘 发掘区遗迹单位平面图 遗迹单位平、剖面图 佛像 、石窟寺测绘 三维激光扫描测绘 传统方法测绘 古代建筑 传统方法测绘 古代建筑 摄影测量方法测绘 第二章第二章 田野考古测绘的装备田野考古测绘的装备 传统测绘仪器设备 罗盘、水准器、卷尺 平板仪 水准仪 现代测绘仪器设备 电子全站仪 激光测距仪 GPS接收机 3D激光扫描仪 航空模型+近景摄影测量软件 传统测绘仪器设备 现代测绘

2、仪设备 电子全站仪 包括红外激光(IR)和可见激光(RL)两种测量模式，价格 ￥50,000100,000 田野考古测绘中常用功能包括:距离测量、坐标测量、后方交会和探方放样 全站仪均人工设定水平角 现代测绘仪设备 激光测距仪 包括迷你型激光测距仪和手持激光测距仪 迷你型激光测距仪：测量距离短，无测角功能，价格 ￥2,000 手持激光测距仪：测量距离远，具有复杂的测角等功能，价 格￥20,00050,000 现代测绘仪设备 GPS接收机 手持型：精度510米，价格￥2,0006,000 后处理差分型：精度0.10.5米，价格￥10,000 测地型：精度0.010.03米，价格￥3*30,000

3、 RTK型：精度小于0.01米，价格￥300,000 现代测绘仪设备 3D激光扫描仪 中近景三维激光扫描，价格￥300,000 远景三维激光扫描，价格￥1,000,000 现代测绘仪设备 航空模型+近景摄影测量软件 航模需配备陀螺仪等稳定设备，价格￥70,000100,000 测量软件，价格￥200,000 另需配备专业照相机 第三章第三章 田野考古测绘的资料准备田野考古测绘的资料准备 田野考古测绘可充分利用各类已有资料： 测绘控制点 数字栅格图（DRG：Digital Raster Graphic ） 数字线划图（DLG：Digital Line Graphic ） 数字正射影像图（DOM：

4、Digital Orthophoto Map ） 数字地面模型（DEM：Digital Elevation Model ） 测绘控制点 三角点 水准点 GPS控制点 4D产品的数字化测绘成果 数字栅格图和数字线划图 数字栅格图数字线划图 数字栅格图和数字线划图 包括1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:1万基本比例尺 地图。 1:100万1:5万数字栅格图和数字线划图可到“国家基础地理信息中心” （北京市海淀区紫竹院百胜村1号）购买，1:1万地图需到省级测绘部门购 买。 1:100万1:25万比例尺地图采用的是WGS84（经纬度）大地坐标系， 1:10万1:1万比例尺

5、地图采用的是北京54或西安80坐标系。 1:400万的数字线划图已免费公开，用户可到“国家基础地理信息系统” 网站下载，包括国界、省界、地市级以上居民地、三级以上河流、主要公 路和主要铁路。下载地址是 http:/ 数字正射影像图 田野考古测绘使用的数字正摄影像包括各种比例尺的航空遥感照 片和卫星遥感影像两类。 航空遥感照片具有分辨率高 ，发展历史较久的优点，但缺点是 照片投影变形较大，包含信息量有限；卫星遥感影像则包含信息 量丰富，投影变形小，拍摄时新性强。 无论是航空遥感照片还是卫星遥感影像都需要精确的校正和配准， 形成数字正射影像。 数字正射影像图 航空照片 我国摄制的航摄像片，像幅主要

6、有18厘米18厘米（旧 航片）(1:6万)和23厘米23厘米(1:3.5万)两种。 同一 航线上两张航片有大于60的重叠度（航向重叠）， 相邻 两条航线的航片有大于30的重叠度（旁向重叠）。 成图比例尺航摄比例尺影像地面分辨率（m） 1：50001：100001：200000.40.8 1：100001：200001：400000.81.6 1：250001：250001：600001.02.4 1：500001：350001：800001.43.2 数字正射影像图 航空照片 18*18厘米航空照片 23*23厘米航空照片 数字正射影像图 航空照片 航片可到“国家基础地理信息中心”或省级测绘部

7、门购买。 购买时需同时索取相机焦距、框标参数、拍摄高度等相关航 片相机指数，以便于进行照片的正射校正。 如需生成等高线和数字地面模型，还需同时购买同景航片的 影像对。 数字正射影像图 卫星影像 卫星影像采用彩色、近红外、微波等感光元件记录地表反射 的不同光谱信号，形成多波段的卫星遥感影像，包含有丰富 的数据信息。 考古测绘中常用的卫星遥感影像数据有：美国NASA的 Landsat系列卫星，商用IKONOS、QuickBird和GeoEye等高分 辨率卫星；俄罗斯的SPIN-2高分辨率卫星；法国的SPOT系 列卫星；加拿大的RADARSAT雷达成像卫星；日本的Aster 卫星；意大利COSMO-

8、SkyMed 1卫星；中国与巴西的CBERS 资源卫星等。 数字正射影像图 美国Landsat(陆地卫星系列) 专题制图仪（TM）系列（1982、1984年发射，Landsat 4、5 号星） 数字正射影像图 美国Landsat(陆地卫星系列) 专题制图仪（TM）系列（1982、1984年发射，Landsat 4、5 号星） 数字正射影像图 美国Landsat(陆地卫星系列) 增强专题制图仪（ETM+）系列（1999年发射，Landsat 7号 星） ETM+的1-5和7波段仍然保持3030米的空间分辨率。热 红外波段为6060米的地面分辨率。覆盖范围183公里 170公里。 增加1515米地

9、面分辨率的全色波段(0.520.90)。 三种水平的数据：Level 0R原始数据，未作辐射校正(每景 不多于500美金)。Level 1R为已作辐射校正的数据。Level 1G为经辐射和几何校正的数据。Level 1R和1G更贵。 数字正射影像图 美国Landsat(陆地卫星系列) 增强专题制图仪（ETM+）系列（1999年发射，Landsat 7号 星） 数字正射影像图 法国SPOT 最早的SPOT-1卫星于1986年发射。 最新的SPOT系列卫星为SPOT-5，2001年发射。 全色波段： 0.490.69m，地面分辨率为2.55米。 多光谱图像：有蓝(0.430.47m)、绿(0.49

10、0.61m)、 红(0.610.68m)、近红外(0.780.89m)4个波段，地面 分辨率为10米。 数字正射影像图 法国SPOT 数字正射影像图 美国IKONOS 1999年发射，2000年投入使用。 全色影像 (0.450.90m)，星下点地面分辨率为 l米。 多光谱影像地面分辨率 4米： 波段1：0.450.53m 波段2：0.520.61m 波段3：0.640.72m 波段4：0.770.88m 。 数字正射影像图 美国IKONOS 数字正射影像图 美国QuickBird 2001年发射。 全色波段：0.4450.9m，星下点地面分辨率为0.61米。 多光谱图像：有蓝(0.450.5

11、2m)、绿(0.520.60 m)、 红(0.630.69m)、近红外(0.760.90m)4个波段，地面 分辨率为2.44米。 数字正射影像图 美国QuickBird 数字正射影像图 美国GeoEye-1 2008年发射。 全色波段：0.450.8m，星下点地面分辨率为0.41米。 多光谱图像：有蓝(0.450.51m)、绿(0.510.58 m)、 红(0.6550.69m)、近红外(0.780.92m)4个波段，地面 分辨率为1.65米。 数字正射影像图 美国GeoEye-1 数字正射影像图 田野考古测绘常用卫星影像报价 数据源幅宽（公里）最高地面分辨率（米）单价（元/平方公里） TM/

12、ETM18530/150.0146 SPOT-5602.517.17 IKONOS111230 QuickBird16.50.61285 GeoEye-115.20.41650 数字正射影像图 公开开放卫星遥感影像 Google Earth http:/ Google Maps http:/ World Wind / 数字正射影像图 公开开放卫星遥感影像 Google Earth 数字正射影像图 公开开放卫星遥感影像 Google Maps 数字正射影像图 公开开放卫星遥感影像 World Wind 数字正射影像图 公开开放卫星遥感影像

13、World Wind 数字正射影像图 公开开放卫星遥感影像 World Wind 数字正射影像图 公开开放卫星遥感影像 World Wind 数字正射影像图 公开开放卫星遥感影像 World Wind NASA 火星NASA 月球 数字正射影像图 公开开放卫星遥感影像 Landsat Geocover 目前免费公布了Landsat-5和Landsat-7的7-4-2三个波段的数据， 用作红绿蓝三色假彩数据。 公布的数据有两套：一套拍摄时间为1990年；一套拍摄时间 为2000年。 下载地址：/mrsid，数据均有UTM坐 标。 Geocover数

14、据也可以在World Wind中直接查看。 数字正射影像图 Landsat Geocover 数字正射影像图 Landsat Geocover 数字地面模型 数字地面模型（DEM）是地球表面高程的数字化形式，是田野考古测绘的 重要内容之一。 数字地面模型主要有两种生成方式： 根据等高线和高程点采用空间插值的方式生成。 采用立体影像对，用摄影测量的方式生成。 田野考古测绘也可以利用已有的数字地面模型 国家基础地理信息中心可购买到精度达1:50,000的DEM。 购买卫星影像的立体影像对生成。 下载免费的公开数据 数字地面模型 ASTER卫星1B数据 共有14个波段，其中3N和3B是一个立体影像对

15、，空间分辨率15米， 可生成30米分辨率的DEM。 通过网络的方式支付，网址： /index.asp 幅宽为50*80公里，一景费用80美圆。 数字地面模型 ASTER卫星1B数据 数字地面模型 ASTER卫星1B数据 ASTER 3N ASTER 3B DEM 数字地面模型 下载SRTM数据 2000年发射的美国“奋进号”航天飞机通过测绘雷达获取的全球 DEM数据（地球表面覆盖达80%），有30米和90米分辨率两种。目 前已公开90米分辨率，可通过网络免费下载使用。 下载地址： /SELEC

16、TION/inputCoord.asp 数字地面模型 下载SRTM数据 数字地面模型 下载SRTM数据 第四章第四章 遗址测绘遗址测绘 遗址测绘的基本内容和要求 建立遗址三维测绘坐标系统 大型遗址的分区规划 碎部测量 利用大比例尺数字栅格/线划图测绘 利用航空/卫星遥感影像测绘 遗址测绘的基本内容和要求 遗址测绘是为了获取反映遗址环境地貌特征的地形图，地形图的 内容应包括：测量控制点、等高线、居民地、工矿建（构）筑物 及其他设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设 施、境界、地貌和土质、植被和其他重要标志性地物等各项地物、 地貌要素以及地理名称注记等。 地形图应全面反映遗址微地貌特征

17、和所处区域的自然、人文景观， 地形图的比例尺不能小于1：10,000。 遗址测绘必须严格遵守中华人民共和国测绘法的相关规定， 做好保密工作。 建立遗址三维测绘坐标系统 遗址测绘必须首先建立三维测绘坐标系统，并在遗址上设立相应 的永久性测量控制点。 大型遗址需设立多个测量控制点，建立有效的测量控制网，以满 足遗址各区域测量精度的要求。 如有条件，重要遗址的三维测绘坐标系统应与国家地理坐标系控 制点建立有效关联。 建立遗址三维测绘坐标系统 小型遗址的三维测绘坐标系统 面积小于16万平方米的小型遗址测绘，可直接按照平面直角 坐标系的方式建立三维测绘坐标系统。 坐标系可采用自定义的方式，取正北方向（可

18、以是磁北或真 北），北方向为X轴、东方向为Y轴。 坐标系的原点应设置在遗址的西南角，保证遗址测绘的坐标 在第一象限，取正值；自定义原点高程应设置较高的数值， 保证遗址测绘坐标的高程值取正。 建立遗址三维测绘坐标系统 小型遗址的三维测绘坐标系统 建立遗址三维测绘坐标系统 小型遗址的三维测绘坐标系统 在遗址上设立相应的永久性测量控制点，用来记录三维测绘 坐标系统。 埋于地下的测量控制点数应不少于2个，以便于恢复三维测 绘坐标系统的坐标和水平角度。 或可在永久性建筑物或其他地物上表注不少于3个永久性测 量控制点，以便于采用后方交汇的方式恢复遗址三维测绘坐 标系统。 建立遗址三维测绘坐标系统 小型遗址

19、的三维测绘坐标系统 建立遗址三维测绘坐标系统 小型遗址的三维测绘坐标系统 建立遗址三维测绘坐标系统 大型遗址的三维测绘坐标系统 面积大于16万平方米的大型遗址测绘，需首先建立测量控制 网进行控制测量。 测量控制网的导线须进行平差。 常用的测量控制网有：星形、三角网形。 必要时可与国家测绘坐标系各级控制网进行联测，并逐级加 密到遗址测绘的需要。 建立遗址三维测绘坐标系统 大型遗址的三维测绘坐标系统 星型测量控制网三角网型测量控制网 建立遗址三维测绘坐标系统 大型遗址的三维测绘坐标系统 GPS组网测绘 建立遗址三维测绘坐标系统 大型遗址的三维测绘坐标系统 导线平差 大型遗址的分区规划 大型遗址考虑

20、到田野考古工作和文物保护工作的需要,须进行分 区规划。 考虑到考古发掘探方编号系统的方便，遗址分区每区以 400*400平方米大小为宜。 面积小于64万平方米的大型遗址，可将遗址分为四区，分别作 为四个象限。NE区、NW区、SE区和SW区。 面积大于64万平方米的大型遗址，可根据需要，按每区 400*400平方米采用开放的方式分区，设置分区号。 大型遗址的分区规划 碎部测量 碎部测量的主要内容：各种自然地物和人工地物。 地物在地形图上的表现原则是：凡是能依比例尺表示的地物，则将它们水 平投影位置的几何形状，相似地描绘在地形图上，如房屋、双线河流等。 或是将它们的边界位置表示在图上，边界内在绘上

21、相应的地物符号，如森 林、沙漠等。对于不能依比例尺表示的地物，在地形图上以相应的地物符 号，表示在地物的中心位置上，如水塔、烟囱、单线河流等。 虽然地物轮廓的几何形状千差万别，但都是由直线和曲线构成的，而且这 些直线和曲线又是由一些特征点所构成的，因此地物的测绘主要是测量决 定地物形状的特征点。如城墙与建筑基址的转折点、壕沟与河流弯曲的变 换点等，最后用直线或平滑曲线连接这些特征点，便得到与实地相似的地 物形状。 测绘地物必须根据规定的测图比例尺，按规范和图式的要求，经过综合取 舍，将各种地物准确地测绘在图纸上。 碎部测量 全站仪测量 全站仪测量须设置测站点坐标、后视点坐标、后视角度、 仪器高

22、和棱镜高等参数，这些参数的设定须以遗址三维测 绘坐标系统为准。 迁移测站前，应该测量下一个测站点的坐标和方位角。在 上图中，如果需要将测站从NA点迁移至NA点，首先应该在 NA点测量NB点的三维坐标与NA-NB连线的方位角AB 。 在NB点架设仪器后，将NA点作为后视点，NB-NA连线的 方位角： BAAB180 碎部测量 常用全站仪测量软件介绍： 清华山维 碎部测量 常用全站仪测量软件介绍： 南方测绘 碎部测量 碎部测量 利用大比例尺数字栅格/线划图测绘 利用已有的大比例尺地图（比例尺大于1:10,000）为底图， 补充重要地物和考古遗迹。 大比例尺地图一般带有坐标（北京54或西安80），使

23、用前需 首先将其矢量化。 使用大比例尺地图须与遗址测绘三维坐标系统建立有效关联。 利用大比例尺数字栅格/线划图测绘 利用航空/卫星遥感影像测绘 利用已有的航空/卫星遥感影像测绘须首先布设地面控制点 (GCP)。控制点的数量和密度须满足对航片/卫片校正的精度 需求。 根据地面控制点(GCP)进行几何校正,获取满足一定精度要求 的正射影像。 使用航空/卫星遥感影像测绘须与遗址测绘三维坐标系统建立 有效关联。 等高线可采用立体影像对的方式提取。 利用航空/卫星遥感影像测绘 原始航片 设置测量地面控制点 正射校正 利用航空/卫星遥感影像测绘 提取地物、考古遗迹信息成图 第五章第五章 田野考古调查中的测

24、绘技术田野考古调查中的测绘技术 田野考古调查测绘的主要内容 遗址调查地形图的测绘 区域系统调查网格的测绘记录 断面观察遗迹现象的测绘记录 佛像、古建、石窟寺等测绘 考古勘探测绘记录 田野考古调查测绘的主要内容 田野考古调查测绘应记录反映遗址环境特征、景观布局、分 布范围、堆积特征、功能结构、文化性质、保存状况等的信 息。 田野考古调查测绘应根据调查的目的和方式的不同，灵活选 择测绘记录的形式，但应包括：地表遗物采集、断面遗迹现 象、重要文物古迹、勘探探孔坐标和记录。 遗址调查地形图的测绘 在缺少高分辨率的航空/卫星影像资料和大比例尺地图的情况 下，可使用具有后处理差分功能的GPS接收机进行简单

25、的遗 址地形图测绘。 GPS测绘须设置基本站（Base）和流动站（Rover），基本 站和流动站的数据采集频率应完全一致，基本站的工作时间 应完全覆盖流动站。 测绘结果成图时需将WGS84大地坐标转换成平面坐标。 遗址上暴露遗迹现象的断面、观察记录点和采样点的位置均 要标注在遗址地形图上。 遗址调查地形图的测绘 区域系统调查网格的测绘记录 网格是区域系统调查中的主要和基本的记录单元，用来记录 地表遗迹、遗物的暴露情况。 区域系统调查中调查成员之间应保持适当距离，在负责人统 一协调、指挥下有序展开。每个或每组成员要按照调查工作 方案所设顶的调查网格观察、采集、记录地表薄露遗迹、遗 物，填写区域系

26、统调查记录表。 调查网格的大小应尽量保持统一，可根据实际情况调整。 区域系统调查网格的测绘记录 区域系统调查必须准备大比例尺地图或高分辨率航/卫片。 大比例尺地图必须是经过矢量化的数字线划图，航/卫片必须 经过正射校正。 调查网格需事先在地图或航/卫片上标注编号，网格中心点坐 标应尽量采用整数，实地调查中按网格编号逐一调查开展。 实地调查中可采用导航型手持GPS初步定位，借助高分辨率 航/卫片确定调查网格的准确位置。 手持GPS必须实现设置好调查用图的坐标系统，如北京54、 西安80或UTM。 区域系统调查网格的测绘记录 手持GPS坐标系统转换参数的设置 高斯投影带 区域系统调查网格的测绘记录

27、 手持GPS坐标系统转换参数的设置 常用的GPS手持机可采用设置用户自定义坐标系的方式， 将WGS84坐标转换为与大比例尺地图相匹配的北京54或 西安80坐标系，以便于田野调查中的空间定位。 以北京54坐标为例，有5个参数需要设置 Da=-108；Df=0.0000005；Dx、Dy、Dz三参数 需到当地测绘部门获得 另需参考使用大比例尺地图是3度带投影，还是6度带 投影，设置中央子午线经度，投影比例为1，东西偏差 为500000，南北偏差为0。 区域系统调查网格的测绘记录 区域系统调查网格的测绘记录 全覆盖式调查网格的设置 区域系统调查网格的测绘记录 抽样调查网格的设置 断面观察遗迹现象的测

28、绘记录 遗址上的地层断面暴露有地层堆积和遗迹现象，对他们应该 进行观察和测绘记录。 观察地层断面时应划分出已暴露文化堆积的层次关系,但不得 随意铲挖,避免对遗址造成破坏。 断面暴露遗迹现象的测绘可采用放置比例尺，摄影测量的方 式测绘记录。由于断面常常并非严格意义上的平面，因此摄 影测量时无须对图形进行过多的正射校正。 断面观察遗迹现象的测绘记录 考古勘探测绘记录 考古勘探测必须有测绘记录的形式。重要探孔必须记录三维 坐标。 以发现为目的的考古勘探，探孔应按等距错列的方式布设。 即“梅花桩”。根据数学计算，这样的方式布设探孔效率最 高。 考古勘探测绘记录 采用手持GPS记录探孔的坐标。 考古勘探

29、测绘记录 全站仪测绘记录探孔的坐标 佛像、古建、石窟寺等测绘 田野考古调查时佛像、古建、石窟寺的测绘除了传统的测绘 方法之外，提倡使用安全、高效的三维激光扫描和摄影测量 的方式测绘。 三维激光扫描和摄影测量都需要首先使用电子全站仪或高精 度GPS设置遗址的三维测绘坐标系统，对测量数据进行有效 控制。 三维激光扫描测绘精度高，但缺点是材质照片的帖合烦琐， 效果差；摄影测量可采用便携激光测距仪或免棱镜功能的全 站仪采集控制点，经过正射校正成图，优点是材质照片帖合 效果好，但精度有限。 佛像、古建、石窟寺等测绘 三维激光扫描仪测绘 佛像、古建、石窟寺等测绘 摄影测量 佛像、古建、石窟寺等测绘 摄影测

30、量 第六章第六章 田野考古发掘中的测绘技术田野考古发掘中的测绘技术 田野考古发掘探方的编号系统 发掘区测绘的主要内容 发掘区测绘的基本要求 遗迹现象的测绘记录方式 田野考古发掘探方的编号系统 田野考古发掘中探方的编号系统应与遗址的分区和三维测绘 坐标系统建立关联。 编号方式应简捷，便于查阅。 编号系统有两种方式： T+南北向编号+东西向编号，如TS08W06 遗址分区号+探方号（南北向+东西向），如T7274 根据探方的编号系统应该很容易地计算出探方在遗址上的位 置。 田野考古发掘探方的编号系统 田野考古发掘探方的编号系统 田野考古发掘探方的编号系统 田野考古发掘探方编号与遗址三维测绘坐标系统

31、建立关联， 在遗址发掘前即可在遗址地形图上预设探方、编号，计算探 方四角平面坐标，据此使用全站仪在遗址上采用放样测量的 方式布设探方。 比如，探方IT3528的四角坐标为： （175,135）（175,140） （170,135）（170,140） 发掘区测绘的主要内容 发掘区的测绘记录是通过测量、绘图手段记录各类遗迹现象 的空间位置、形状和结构特征的记录方式，以平面图、剖面 图和必要的侧视图的形式体现。 发掘区测绘记录包括：发掘区总平、剖面图，探方总平面图、 四壁剖面图、各层下开口遗迹平面图、遗迹平剖（侧视）图。 发掘区总平、剖面图1：50或1：100 探方总平面图、四壁剖面图、各 层下开口

32、遗迹平面图 1：20或1：50 遗迹平、剖面（侧视）图1：10或1：20 发掘区测绘的基本要求 平面图须在图上注明两个以上测点的三维坐标，有高程变化 的地方须注明高程值；剖面（侧视）图须注明高程值，并在 对应平面图上标注剖面或侧视面的位置。 每幅图须注明图名、图号、比例、绘图方式、绘图者、审核 者、绘图日期、图例、方向等。 发掘过程中对发掘对象的判断如有变化，应重新测绘，但原 图应保留。任何情况下不得更改丢弃原始图纸。 遗迹现象的测绘记录方式 遗迹测绘的数据记录方式 发掘区所有遗迹现象的测绘须统一采用遗址三维测绘坐标系统，所有 遗迹现象测绘点的坐标均取自遗址三维测绘坐标系统。 遗迹测绘的工具

33、电子全站仪采集测量数据具有高效、精确、操作简单便捷的特点，是 最有效的遗迹测绘工具 。 三维激光扫描仪可以方便地采测数据，但数据量过大，处理烦琐，操 作专业性强，不易普及。 没有电子全站仪的情况下，也可采用传统的方法以探方西南角为原点 记录平面坐标，采用水准仪统一记录高程数据。 遗迹现象的测绘记录方式 电子全站仪 水准仪 遗迹现象的测绘记录方式 遗迹现象的绘图方式及要求 现场手绘 摄影测绘 遗迹现象的测绘记录方式 现场手绘 现场手绘是仪器测量与手工绘图相结合的测绘记录方式。 测量点是原始数据，不能更改，它们之间连线时应保留测 点，限制对图纸的过度修饰。 遗迹现象的测绘记录方式 现场手绘 遗迹现象的测绘记录方式 现场手绘 遗迹现象的测绘记录方式 现场手绘 4.2 3.9 2.8