考古测量 第一章地形图测量概论

考古测量

考古测量第一章地形图测量概论第二章新测量技术在田野考古中的应用第一章地形图测量概论

1.1考古测量概述1.2地形图1.3地貌与等高线1.4基本测量方法——皮尺（卷尺）丈量与罗盘测量1.1考古测量概述考古学是通过考察古代人类活动遗留下来的实物资料来研究古代人类社会历史的科学。考古学研究就是对古代人类历史活动中残留的遗迹、遗物等进行田野调查、发掘，测量和提取各种遗迹、遗物特征及其空间分布状况、周围环境特征等信息，然后运用多种分析手段，对获取的大量数据、资料等信息进行分析和处理，模拟和重建当时的社会、文化特征，探讨历史演变进程。考古测量是使用测量学的方法手段，对遗迹的形状、分布、位置关系，以及遗址的地理特征等考古研究对象进行实测，并按比例绘制成图的一种田野考古技术。考古测量的任务主要是测绘大型遗迹平面图、遗址内遗迹分布图、遗址及其周边地形图、区域内遗址分布图等。唐长安城大明宫含元殿基址平面图汉长安城平面图

浐、灞两河沿岸古文化遗址分布图考古测量的特点考古测量时允许不与大地坐标系相联系，而采用独立的平面直角坐标系。为了测绘上的方便，考古测量通常使用磁北方向作为测量的基本方向，而不考虑磁偏角。考古测量主要针对古代遗址，测量现代地物地貌时不要求太高的精确度。1.2地形图地形图为将地球表面上的地物和地貌通过水平投影，并按一定的比例尺，用规定的符号与表示方法缩绘到平面上的图件，通常指比例尺大于1：100万的着重表示地形的地图。中国东部、朝鲜半岛、日本地形图三星堆遗址地形图

地形图的内容除了地貌与地物外，还包括编号、名称、比例、注记（方向系统、坐标系、高程系、图式符号）、绘图者、日期、单位等。1.2.1地形图的比例尺我国基本地形图系列为1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万等比例尺。不同比例尺地形图，各以相应的几何精度和地理适应性反映绘图区域的地理特征。1:1万～1:10万地形图为大比例尺地形图，主要采取实地测量方法成图，能够全面地反映各种地理要素的分布，有较多的数量和质量注记。大比例尺地形图1：10万地形图1:5万地形图1:25万和1:50万地形图为中比例尺地形图，是根据大比例尺地形图编绘而成，图上以反映地面要素总体特征为主。1:100万地形图为小比例尺地形图，是根据中比例尺地形图编绘而成，地图的概括程度较大，可以较好地表示出绘图区域的地理特征。小比例尺与中比例尺地形图

1:100万地形图1:50万地形图1.2.2地形图的分幅为了便于地形图的测绘、使用和管理，需要将大面积的地形图进行统一分幅，每张图都要有统一的图廓和编号。地形图的分幅可分为梯形分幅与矩形分幅。梯形分幅是按一定的经差和纬差分别作为图幅的边界，由于经线向南北两极收敛，因此整个图呈梯形，一般适用于小比例尺地形图。矩形分幅是以直角坐标网线为图幅边界，一般适用于1:1000、1:500等大比例尺地形图。

1.3地貌与等高线地形图上需要表现的地貌形态由山、盆地、山脊、山谷、鞍部、断崖等基本形态组成。各种地貌的形状虽千变万化，但实际上都可以近似地看成由不同方向和不同倾斜面所组成的曲面。两相邻倾斜面相交的棱线称为地貌特征线或地性线（如山脊线、山谷线等）。地面坡度变化最显著的地方，称为地貌特征点。特征点和特征线构成地貌的框架，确定二者的平面与高程位置后，就能将地貌整个表现出来。1.3.1基本地貌形态山地壳上升地区经受河流切割而成，一般指高度较大，坡度较陡的高地。自上而下分为山顶、山坡和山麓三部分。

盆地四周被山岭、高原环绕，中间为平原或丘陵的盆状地形。

山脊由两个坡向相反，坡度不一的斜坡相遇组合而成条形脊状延伸的凸形地貌形态。山谷与冲沟山谷：两山之间狭窄低凹之处。冲沟：一种较大的，有间歇性流水活动的长条状谷地。鞍部地形当中两山之间比较平缓的部位，因该部位在整个地形体系中似马鞍，故名鞍部。

断崖断崖是沙质、土质或石质山坡风化崩落形成的垂直地貌。因地壳运动形成的近于垂直的山坡为峭壁，上部凸出下部凹入的峭壁叫悬崖。1.3.2等高线等高线是地面上高程相同的点所连接成的闭合曲线，也可以看作是不同海拔高度的水平面与实际地面的交线，所以等高线是闭合曲线。在等高线上标注的数字为该等高线的海拔高度。

等高距地形图上相邻等高线之间的高程差（垂直距离），称为等高距（等高线间隔）。在同一幅地形图上等高距是相同的，同一条等高线上各点的高程相等。等高距的设定与地形图比例尺和测区地面起伏情况相关，国家基本地形图的等高距，在测量规范中有统一的规定：比例尺1:10001:50001:1万1:5万等高距（m）0.5-11-55-1010-20相邻等高线间的水平距离叫做等高线平距。等高线平距越大表明坡度越小，等高线平距越小表明坡度越大。等高线的种类地形图等高线按其作用和表现形式分为四种。（1）首曲线也称为基本等高线，是按照测量规范规定的等高距测绘的等高线。首曲线可以显示地形的基本形态。（2）计曲线也称为加粗等高线，为了用图方便从0米起每隔四条基本等高线加粗描绘一条等高线。在计曲线上标记等高线的高程。（3）间曲线也称为半距等高线，为了显示地表的局部特征，在两条首曲线之间用长虚线加绘1/2基本等高距的等高线。（4）助曲线也称为辅助等高线，是按1/4基本等高距用短虚线绘出的等高线。用来显示基本等高线和间曲线都不能表示的地形。等高线的种类等高线的特性（1）在同一幅地形图上，等高距应是相同的。（2）等高线是一条闭合的曲线不能中断，但不一定都在一幅地图内闭合。等高线在图外闭合时其两端要与图廓相接。（3）等高线一般不能重合、相交，也不能分岔。等高线只有在峭壁、悬崖处才会重合或相交，等高线重合处需使用悬崖符号表示。（4）等高线通过山脊、山谷时必须转变方向，山脊线和山谷线应与转变方向处的等高线的切线垂直相交。（5）等高线不能通过地物，如道路、建筑、居民区、河流等。（6）一条等高线毫无意义，只有一组等高线才能表示地形的起伏变化。基本地貌形态的等高线图（1）山头和洼地的等高线图表示山头的等高线是一组闭合曲线。曲线外侧绘出的与等高线垂直的短线叫示坡线，表示坡度下降的方向。山头的示坡线在等高线外侧，指向坡下。山头按形状不同分为尖顶、圆顶、平顶三种。洼地是低于四周地面且经常无积水的地貌，其等高线形状与山头的相似，但示坡线在等高线的内侧。盆地的等高线也是如此。可从高程注记和示坡线区分等高线是表示山头还是洼地。山顶、盆地或洼地的等高线图山顶：等高线闭合，且数值从中心向四周逐渐降低。盆地或洼地：等高线闭合，且数值从中心向四周逐渐升高，如果没有数值注记，可根据示坡线来判断。

（2）山脊、山谷、山坡的等高线图山脊的等高线是一组凸向低处的曲线，各条等高线方向改变处的连线叫山脊线（分水线）。山脊按形状分为尖形山脊、圆形山脊、平齐山脊。山谷的等高线是一组凸向高处的曲线，各条等高线方向改变处的连线叫山谷线（集水线）。山谷按其断面形状分为V形谷、U形谷、槽形谷。山坡是山脊和山谷两侧的部分，近似于一个倾斜的平面。山坡的等高线为一组近似的平行线。山脊与山谷的等高线图山脊：等高线凸出部分指向海拔较低处。等高线从高往低突，就是山脊。山谷：等高线凸出部分指向海拔较高处。等高线从低往高突，就是山谷。（3）鞍部的等高线图鞍部是在两个相对的山脊和山谷的会聚处，其两侧的等高线是大致相对称的两组山脊和山谷的等高线。鞍部：正对的两山脊或山谷等高线之间的空白部分。

（4）陡崖、断崖（峭壁）、悬崖的等高线图断崖、峭壁处等高线非常密集或重合，此处使用断崖符号表示。a.陡崖b.断崖（峭壁）c.悬崖（5）冲沟冲沟为坡面因流水冲刷而形成的陡深沟谷，等高线在接近冲沟边线时向坡上方改变方向，沟边的表示方法与断崖相同。1.3.3地形图在考古工作中的应用确定地面点的高程、经纬度与坐标根据等高线确定点的高程

确定点的经纬度地形图在考古工作中的应用根据点的经纬度与坐标值在地形图上进行标绘可以采用全球定位系统测量目标点的经纬度。绘制地形图上已知方向的横断面图横断面在研究墓葬的封土情况、遗址沿山坡的分布特征等考古工作中很有意义，所以经常需要根据遗址的地形图来绘制其一定方向的横断面图。编绘考古遗迹分布图

1.4皮尺（卷尺）丈量与罗盘测量

丈量就是用已知长度的尺子对一直线进行直接的比较，从而获得直线的长度。皮尺（卷尺）丈量的工具简单，适用于平坦地区的近距离测量，不适于地形起伏较大地区或测量较长的距离。丈量所用工具：皮尺或钢卷尺，测钎、标杆、垂球、水准器等。皮尺分为刻划尺（用尺上所刻的零分划线作尺的零点）与端点尺（以尺头最外端作零点）。卷尺与皮尺测钎与标杆测钎是用来标记尺段和计算已丈量过的整尺数量的。一段磨尖，另一端弯成回环，全长约40厘米，每组测钎为11根。标杆为木质圆杆，长2米、2.5米或3米，一端装有铁尖，便于插入地面。全杆用红白油漆区分为20厘米长的格区，以便于远方辨认，也可作粗略的距离测量。水准器1.4.1平地丈量距离当测量距离较近时，可使用皮尺、丈绳等丈量工具，在测点之间直接进行测量。如果所测量的两点相距较远，丈量就要分段进行。为了保证每一段的丈量都是在连接两端点的直线上，首先要用标杆敷设通过两端点的直线。使用测杆敷设直线的方法，称为三杆法。要测量平地上AB两点间的距离，需由甲、乙两名测量员持皮尺、标杆、测钎等工具从A点向B点放尺测量。三杆法举例：（1）AB处各垂立一个标杆，甲将皮尺零端固定在A处，乙持皮尺向B点放尺至皮尺的终端。甲指挥乙将一标杆垂立在AB直线上皮尺终端处P。（2）甲、乙分别用测钎分别标明A、P两点的位置，持测杆、皮尺两端继续向B点移动。（3）甲至P点垂立标杆，将皮尺零端固定于P点，并指挥乙将标杆垂立在AB直线上皮尺终端处P1点处。（4）如此往复直至B点。最后将各测段长度相加，求出AB的距离。

分段测量时应注意：1、各测段的终点均应在AB直线上。2、各测段的丈量要力求精确（皮尺、丈绳应拉直并且水平）。必要时可往返测量，取两次测量的平均值。

1.4.2倾斜地面上水平距离的测量在坡度不大的情况下，可以采用水平线法进行测量。这种方法使用皮尺、测杆、水平尺、垂球等工具直接或分段进行丈量。如图：要测量坡上A点和坡下B点之间的水平距离，图示如下：注意：采用此方法丈量水平距离时，每一测段的测量长度不要超过20米，否则皮尺会产生较大的下垂，影响测量的准确性。1.4.3特殊地形中水平距离的测量在比较复杂的地形中丈量两点之间的距离，最重要的是要确保丈量始终是在通过这两点的直线上进行的。所以，准确丈量的前提是布设施测点之间的直线。（1）洼地中的测量（1）在AB两点处各垂立一测杆。由甲、乙两名测量员在AB之间将两个测杆垂立于靠近AB直线上的P、Q两点处。（2）乙在Q点指挥甲左右移动P点测杆，使Q、P、A成一条直线。（3）甲在新P点位置指挥乙移动测杆，使P、Q、B成一条直线。（4）乙在新Q点位置再指挥甲移动测杆，使Q、P、A再次成一条直线。（5）如此往复调整P、Q、的位置，直至P、Q、B和Q、P、A均在一条直线上为止。（6）最后分段测出AP、PQ、QB的水平距离，相加后得出AB间的水平距离。（2）不通视地形中的测量1.4.4罗盘仪测量罗盘仪的种类与构造罗盘仪主要分为地质罗盘仪、森林罗盘仪与五一式罗盘仪。地质罗盘仪体积较小便于携带，其构造一般由三部分组成：指示方向的磁针和刻度盘；瞄准方向的照准觇孔、照准准星及反光镜；观测水平及倾斜角的圆盒水准器和长盒水准器。田野考古工作通常使用地质罗盘仪。罗盘仪的注记形式罗盘仪的方向刻度标记有方位角和象限角两种方式。标记方位角的叫做方位罗盘仪，标记象限角的叫做象限罗盘仪，有的罗盘仪同时标记方位角和象限角。方位角与象限角之间的换算关系Ⅰ象限内：方位角=象限角Ⅱ象限内：方位角=180度-象限角Ⅲ象限内：方位角=180度+象限角Ⅳ象限内：方位角=360度-象限角方位罗盘仪的注记与度数方位罗盘仪的方向刻度方法是：以0度和180度直线为视准轴，视准轴的一端标记为0，另一端标记为180，按逆时针方向标记刻度一周至360度。刻度盘标记方向的顺序与方位角相反，这样磁针所指的刻度数值恰好就是所测目标的方位角。使用方位罗盘仪测量方位，当照准方向为0度时应以磁针指北一端读数，当照准方向为180度时应以磁针指南一端读数。象限罗盘仪的注记与度数象限罗盘仪的方向刻度方法是：将视准轴的南北两端均标记为0度，由0度分别向两侧标记刻度至90度，并在0度处标记南、北，在90度处按与实际方向相反的位置标记东、西。使用象限罗盘仪测量方位，当刻度盘视准方向为北时以磁针指北一端读数，如果以“南”标记照准目标则以磁针指南一端读数。罗盘仪测量方法（1）磁方位角测量测量方位有两种情况：一是测定远方目标与所在位置之间的方位；一是测定遗迹和探方边线的方向。当观测目标的仰角小于45度或俯角小于15度时，从反光镜中可看到目标，并使水准器的气泡居中，直至长觇板和目标的像同时被镜面的中线所平分，即可按磁针北端读数来读取磁方位角。当目标俯角大于15度，反光镜中不易看到目标时，需要将罗盘仪调转180度，再参照上述方法，按磁针南端来读出方位角。（2）水平线测量考古测量中绘制遗迹及探方剖面图时，首先要敷设水平基线，以水平基线为基准来测定遗迹及地层的剖面形状。使用地质罗盘仪测量时，将罗盘仪侧立通过长盒水准器游标及测斜刻度盘测定水平。（3）倾斜角测量测量倾斜角时，应该关闭磁针制动开关。如果测量一个倾斜边的角度，直接将罗盘侧立于斜边上，用手调整罗盘仪后面的手把，使长盒水准器居中，水准器下的指针所指的底盘刻线读数即为倾斜角度。使用地质罗盘仪测量坡地倾斜角时，应在所测坡地上敷设一条与坡面平行的测量基线，将罗盘仪侧立通过长盒水准器游标及测斜刻度盘测定基线的倾斜角。通过倾斜角、斜率以及两点之间的水平距离、倾斜距离可以计算出高差。注意事项罗盘仪使用时，应注意避免任何磁铁接近仪器，选择测站点应避开高压线，车间、铁栅栏等，以免产生局部吸引，影响磁针偏转，造成读数误差。使用完毕，应立即固定磁针，以防顶针磨损和磁针脱落。4.3.3磁偏角磁偏角会随着不同的时间地点而不断地移动。目前磁北极在加拿大境内，距地理北极大约相差1500km。考古测量通常使用磁北方向作为测量的基本方向，而不考虑磁偏角。1.4.5以皮尺与罗盘进行探方布设考古发掘首先需要布设探方或者探沟。考古发掘探方、探沟通常是布设成南北向的规则矩形，规格以5m×5m和10m×10m为多。一般以发掘区西南点作为平面坐标系的原点。布设探方的方法和步骤：

（1）首先在发掘区的西南角打下一木桩，使该木桩作为整个发掘区的测量基点（O），即独立平面直角坐标系的坐标原点。（2）从O点向北敷设一条南北方向线P，长度应略超出发掘区北端。由O点沿南北方向线P向北量取5米，打下一木桩（A）。（3）在A点固定一皮尺取7.07米，在O点固定另一皮尺取5米，使两皮尺的7.07米点和5米点相交，并用力拉直拉水平交会出B点，在B点上打下一木桩。使用三杆法或测量仪器敷设OB延长线至发掘区东端。（4）在A点和B点各固定一皮尺，均取5米使两点相交，用力