考古测量复习资料

考古测量复习资料第第页考古测量是使用测量学的方法手段，对遗迹的位置、分布、形状，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。通过实地测量获得的图形，可以帮助考古工作者记录考古调查发掘资料，以弥补其他记录形式的不足。通过考古测量绘出的遗迹图形，具有极强的科学性，是其他记录手段所不能代替的考古测量的任务主要是测绘大型遗址平面图、遗迹分布图、遗址及其周边地形图、区域的遗址分布图等3、考古测量通常是作为独立的系统来使用的，测量时允许不与大地坐标系相联系，而采用独立平面直角坐标系。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4、考古测量运用的主要技术：①测绘技术（卷尺丈量、罗盘仪测量、平板仪测绘、电子全站仪测绘、卫星定位技术测绘（SPS）、摄影测量技术等）②遥感技术（航空影像（航空照片、红外影像）、卫星图片、水下声纳等）③地理信息系统技术（GIS）（考古中各种遗迹、遗物时空分布特征的综合）④测绘、遥感、地理信息系统的结合5、测量学是研究和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些生活信息和自然信息的地理分布，编制全球和局部地区各种比例尺地图的理论和技术的应用科学，也称为测绘学。研究内容主要包括大地测量学、普通测量学、摄影测量学、工程测量学、海洋测绘学、地质制图学等6、大地测量：在对地表全部或一个较大的区域进行测量时，则必须考虑地球曲率，才能够将地球的表面形状反映到平面图纸上。这种考虑地球曲率的测量方法，称为大地测量7、大地水准面：测量工作中，假想用处于静止状态的平均海水面，形成一个包围整个地球的闭合曲面来表示地球表面。这一假想的地球表面，称为大地水准面8、天文地理坐标系：地球以其短径为轴，自西向东旋转，该轴称为地轴或自转轴。自转轴与地表面的两个焦点叫极点，即地球的南极S和北极N。通过地球表面某一点和两极的平面为子午面，子午面与地表的交线，叫做该点的子午线、真子午线、经线。通过地心并与地轴垂直的平面（赤道面）与地表的交线叫赤道。垂直与地轴的其他平面与地表的交线叫纬线。纬线与赤道平行，与经线直角相交经线和纬线的位置，按经度和纬度来计算。通过英国格林威治天文台的子午线为首子午线、本初子午线、起始子午线，是计算经度的起点。从首子午线向东180度以内为东经，向西180度以内为西经。纬度是从赤道向南和向北计算的，向南为南纬，向北为北纬，各90度至两极。9、大地坐标系是以参考椭球面作为基准面，以起始子午面（通过格林威治天文台和地球两极的平面）和赤道面（通过地心并与地轴垂直的平面）作为在椭球面上确定某一点投影位置的两个参考面。9、球心坐标系：原点设在椭球的中心，x,y轴在椭球的赤道面内，而且x轴轴通过起始子午面，z轴与椭球旋转轴一致。所以地球上任意一点的空间位置都可以用三维直角坐标表示。卫星定位系统一般采用球心坐标系，即WGS-84（WorldGeodeticSystem1984)坐标系，是世界大地坐标系统，其坐标原点在地心10、高斯平面直角坐标系：使用地图投影的方法把球面上的点移到平面上来，目前我国地形图采用的是高斯地图投影。高斯投影是设想有一个圆柱面横套在地球球体外面，规定圆柱面的中心轴与赤道面重合，使它与地球上某一中央子午线相切，然后用投影方法，将中央子午线两侧各一定经差范围内（投影带，带宽分为6°和3°）的地区投影到圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面。故高斯投影又称为横轴椭圆形柱投影11、平面直角坐标系：在小区域内测量时适用，需预先确定坐标原点的位置与坐标轴方向，如附近没有国家控制点，成图面积又较小，可将坐标原点设于测区的西南角。正北方向有真北和磁北两种，考古测量一般采用后者12、地面点高程（高程系）：要建立全国统一的高程系统，必须确定一个高程基准面（一个国家测定的并统一使用的大地水准面标准），高程基准面上的点为大地水准点，用来作为测量海拔高度的起算点。为了维护平均海水面的高程，必须设立与验潮站相联系的水准点作为高程起算点，该水准点叫水准原点。地面某点沿铅垂线方向到大地水准面（高程基准面）的距离，称为该点的绝对高程或海拔，简称高程，用H表示。13、地图是根据一定的数学法则，使用专门符号（包括注记符号），经过制图综合将地球表面缩绘于平面上的图件，有数学基础、制图对象和图面整饰三个组成部分。14、地形图：凡是图上既表示出道路、河流、居民地等一系列固定物体的平面位置，又表示出各种高低起伏形态，并经过综合取舍，按比例缩小后用规定的符号和一定的表示方法描绘在图纸上的正射投影图，都可称为地形图。地形图的内容包括编号、名称、比例、注记（方向系统、坐标系、高程系、图式符号）、绘图、日期、单位等15、探方平剖面图的比例：通常选择1：50的比例，探方平面图中只绘出遗迹的外轮廓，不作细部表现。遗迹图的比例：考古发掘中要求对所发现的遗迹都要现场绘制其平、剖面图。绘制遗迹平剖面图时一般选择1：20的比例，结构复杂的遗迹可用1：10的比例，对于较大型的遗迹可选用1：40或1：50的比例。16、地貌特征线或地性线：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17、地貌特征点：在地面坡度变化的地方，如山顶点、盆地中心最低点、鞍部最低点、谷口点、山脚点、坡度变换点等，都称为地貌特征点。18、等高线：是地面上高程相同的点所连接成的闭合曲线。等高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。19、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20、等高线的种类：（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。如等高距为5米，图上25米、50米、75米、100米等高线即为加粗等高线。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。21、等高线地形图测绘：⑴地貌测绘：测定地性点（山顶、鞍部、山脊、山谷的地形变换点，地形复杂的地方应多测碎部地性点）；连接地性线（通常以实线连成山脊线，以虚线连成山谷线）；确定等高线应通过的点位（所有等高线的高程都是等高距的整数倍，碎部点的位置往往不是等高线通过的点位）；勾绘等高线⑵地形图检查：作业时检查（地物遗漏、地貌表示、符号使用、线条清晰、注记齐全）；测图结束后的检查（室内检查、野外巡视检查、野外仪器检查）⑶地形图清绘22、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；根据点的经纬度与坐标值在地形图上进行标绘；绘制地形图上已知方向的横断面图；编绘考古遗迹分布图23、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）24、卷尺丈量所用工具：钢卷尺或皮尺，测钎、标杆、垂球、水准器等25、测钎：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。26、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。27、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。28、倾斜地面上水平距离测量⑴水平线法测量在坡度不大的情况下，可以采用。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。⑵互不通视地形29、探方的排序考古发掘布设的探方，需要对其进行编号。探方的编号按其排序方式而定，探方的排序通常采用坐标法（以发掘区的西南角为总坐标基点（原点），以第一象限覆盖整个遗址，序号由探方的纵横坐标构成，如T0203表示横排第2个、纵列第3个探方。坐标法排序，只要读出探方编号就能够迅速查出其在发掘区的准确位置）和排列法（按探方分布次序编号，从发掘区西南角算起，横向或纵向依次从1号开始，如T1、T2···。发掘面积较大或遗址有自然地形或人为分割时，可以采用分区编号。如T101表示第一区的第1个探方；T201表示第二区的第个探方。也可以用A、B、C···或Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ···等形式来表示区号，如AT1，ⅡT1。多次发掘的遗可以将发掘次数或发掘年份编入探方序号，如T301表示第三次发掘的第一个探方，98T1表示98年发掘的第一个探方）两种30、地质罗盘仪：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核水准器和长核水准器31、方位角与象限角的换算关系：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32、罗盘仪测量方法⑴磁方位角测量：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。⑵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。⑶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，应在所测坡地上差33、卫星定位系统（SatellitePositioningSystem)是利用在空间飞行的卫星不断向地面广播发送加载某些特殊定位信息的无线电信号来实现定位测量的定位系统。34、卫星定位系统一般包含三个部分：空间部分（卫星星座）、地面控制部分（地面监控系统）与用户设备部分（信号接收机）。35、.作为新一代的卫星导航定位系统，在航空、航天、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有的领域中，都被作为一项非常重要的技术手段和方法，用来进行导航、定时、定位、地球物理参数测定和大气物理参数测定等36、GPS接收机的分类按用途分：：导航型接收机，测地型接收机，授时型接收机，姿态测量型接收机按接收机通道分类：多通道GPS接收机，序贯通道GPS接收机，多路复用通道接收机。37、GPS控制测量：主要特点：(1)全天候；(2)全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)观测处理自动化，快速省时高效率；(5)应用广泛多功能。38、考古发掘中GIS建设1、表现在考古发掘中，发掘中获得的所有数据都可以在GIS中进行组织，建立考古发掘的图文数据库。2、建立探方格网、发掘区范围图层；各类遗迹的图层（房址、墓葬、灰坑、建筑基址、水利设施、道路等）。3、每个遗迹图层有对应的属性表，存储属性信息。如墓葬图层可以设置编号、位置、方向、层位、文化属性、年代、尺寸（长、宽以及深度）、发掘经过、堆积层次、形制与构造、葬具、人骨、随葬品、相关遗迹、保存状况、兆域、地面建筑、工具痕迹、取样情况、附图号、附表号、摄像号、备注、记录者、记录日期等。其他遗迹可以根据实际情况具体设置相关属性。4、在设置属性表各字段时，需要根据每个字段的内容选择字段类型（如数字类型、日期类型、文本类型等）。5、考古发掘中各遗迹的详细图形也都可以通过GIS表示，甚至可以表现墓葬中的器物、陶片分布等细节特征。6、系统建成后，可根据需要进行空间叠置、查询、分析、研究、输出。生成的图形文件可转换为DXF甚至TIF格式，满足报告发表和展示缓冲区分析：缓冲区又称影响区或影响带，是指围绕地理要素的一定宽度的区域。缓冲区分析是用来确定不同地理要素的空间邻近性和邻近程度的一类操作。坡度与坡向：地面的坡度是表示地表面斜坡的倾斜程度。也可以定义为过地面点的切面与水平面的夹角。地面的坡向就是坡面的朝向，是坡面法线在水平面上的投影与正北方向的夹角，可细分为8个方向。在地学领域中，通常根据法线在水平面上的投影位置，将其分成阳坡、阴坡、半阳坡和半阴坡。可视性分析：属于对地形最优化处理的范畴，分两种情况，其一为通视性分析，现实两点之间的通视情况，从而判断从一个观察点是否能看到目标物；其二是可视域分析，分析从一个或多个观察点可以观察的区域。遗址或聚落的可视范围，或一组遗址间能否互相通视，在考古学的景观结构中有着极为重要的作用（军事要塞与墓塚的位置选择）。水文分析：水文分析就是研究地表水流等情况。GIS软件可以根据地形数据模拟生成局部区域中水流的方向，计算出最小沟谷的集水区域。集水区域间的分界线就是分水岭，分水岭包围的区域称为一条河流或水系的流域。由流域产生的地形特征对古代聚落的分布、人类生产活动等具有最直接的影响。空间信息的可视化：可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术，将测量或科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。空间信息可视化是科学计算可视化在地学领域中的应用和体现，指利用地图学、计算机图形图像技术、将地学信息输入、查询、分析、处理，采用图形、图像，结合图表、文字，以可视化形式，实现交互处理和显示的理论、方法和技术。空间信息可视化特点1、可视化过程的交互性。要为用户提供使用、操作、控制、管理和开发系统的功能。表现为界面、信息查询与可视化过程控制的交互性。2、信息表达的可视性。数据可以通过图像、曲线、二维图形、三维图形和动画来显示，并可以对其模式和相互关系进行可视化分析。3、信息表达载体的多维性。指空间信息可视化表达涉及多种载体。空间信息三维可视化三维可视地面模型在三维仿真和三维图形的基础上，实现三维测量和分析。基于多媒体技术（图、文、声、光、电技术）的可视化，也是空间信息可视化的重要内容。虚拟现实是空间信息可视化的新方式，是对现实或虚幻现实的仿真模拟，通过人与计算机的交互操作，产生与现实世界相同的反馈信息，生成一个逼真的视觉、听觉、触觉及味觉等三维感官世界。虚拟现实具有交互性、想象性、沉浸感三个特征。虚拟现实技术在考古学中的应用就是使用计算机技术生成逼真的三维古代环境、古代城市、考古遗址、考古发掘现场等，并配以相关的声音等信息，动态重现古代历史。GIS在考古中的应用全景展望1、在考古空间信息管理中的应用。2、在考古信息重组、整合、综合分析方面的应用。揭示人类社会在不断发展过程中的社会特征、人地关系及其发展、演变规律。3、输出功能在考古制图中的作用。可根据不同需要进行不同信息图层的分层输出，如遗址分布图、遗址中各类遗迹分布图、考古遥感专题制图以及三维地形图等。4、测绘、遥感、GIS、虚拟现实等的综合应用。全站仪全站仪，即全站型电子速测仪（ElectronicTotalStation），是一种集光学、机械、电子元件为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，同时具备了电子经纬仪与光电测距仪的功能。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于控制测量、细部测量、施工放样、变形观测等的测量作业中。全站仪的发展历程1、光学速测仪测距，高程由光学经纬仪测得，适用于短距离，低精度的测量。2、电磁波测距仪出现，使得测距更长，时间更短，精度更高。同时电子经纬仪也已出现。3、半站仪，即光电测距仪与电子经纬仪的组合。4、积木式全站仪，即电子速测仪、电子经纬仪、电子记录系统各是一个整体，可以分离使用，也可以通过电缆或接口把它们组合起来，形成完整的全站仪。5、整体式全站仪，即将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪。全站仪分类：1、经典型全站仪。也称为常规全站仪，它具备全站仪电子测角、电子测距和数据自动记录等基本功能，有的还可以运行厂家或用户自主开发的机载测量程序。2、机动型全站仪。在经典全站仪的基础上安装轴系步进电机，可自动驱动全站仪照准部和望远镜的旋转。在计算机的在线控制下，机动型系列全站仪可按计算机给定的方向值自动照准目标，并可实现自动正、倒镜测量。3、无合作目标性全站仪。无合作目标型全站仪是指在无反射棱镜的条件下，可对一般的目标直接测距的全站仪。因此，对不便安置反射棱镜的目标进行测量，无合作目标型全站仪具有明显优势。4、智能型全站仪。在机动化全站仪的基础上，仪器安装自动目标识别与照准的新功能，因此在自动化的进程中，全站仪进一步克服了需要人工照准目标的重大缺陷，实现了全站仪的智能化。在相关软件的控制下，智能型全站仪在无人干预的条件下可自动完成多个目标的识别、照准与测量，因此，智能型全站仪又称为“测量机器人”。徕卡超站仪：带有强大GPS功能，RTK定位精度厘米级一键确定测站坐标建站方便，无需控制点完成定向后可立即测量，更容易，更快捷所有数据储存于一个数据库中全站仪特性1、自动检测和改正功能，在一定误差范围内，仪器可以将校正后的轴系残留误差通过软件修正。2、双向数据传输功能，和计算机可以双向传输数据3、程序化特性，内置有坐标、悬高、偏心等测量模式4、特殊性，带伺服马达的全站仪可以自动跟踪目标，超站仪甚至可以实现无人值守的测量。5、统一性和开放性，仪器间具有统一的储存介质、数据接口和数据格式，达到相互间的数据共享和开放全站仪的安置1、对中。将仪器中心安置在测站点上，使仪器中心与测站点标志中心在同一铅垂线上。2、整平。使仪器竖轴竖直，水平度盘安置成水平位置。使用圆水准器初步整平，而后用管水准器精确整平。3、精确对中与整平。精确整平后再观察是否对中，而后重复整平，直至仪器中心与测站点中心重合。几种测量距离测量坐标测量悬高测量放样测量偏心测量与对边测量使用全站仪的注意事项1、操作时只用手指接触仪器，观测时不要用双手扶持仪器或三脚架。避免在恶劣自然条件、高粉尘、无良好排风设备或靠近易燃物品环境下使用仪器，以免发生意外，避免强烈震动。2、不能自行拆卸和重装仪器，以免影响测量精度。3、不得直接用望远镜观察太阳，以免造成失明。也不能直接用望远镜观察经棱镜或其他反光物体反射的阳光，以免损伤视力。4、在免棱镜测量状态下，不能从正面观察望远镜中的激光束。同时要防止激光束照准他人眼睛和面部。全站仪在考古工作中的应用1、布设探方。精度高，定位准确，不受地形限制。2、细部测量。测量遗迹各细部点的坐标，而后在坐标纸上逐点描绘，最终绘制成图。3、控制测量。可采用已知控制点作为坐标原点，也可设定任意点作为坐标原点。4、地形测量（等高线）。地形起伏大的区域多测点，地形较为平坦的区域少测点。摄影测量学是研究利用摄影影像测定目标物的形状、大小、空间位置、性质和相互关系，从几何和物理方面进行分析处理，对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。·摄影测量的主要特点：不必直接量测物体一般在室内进行，很少受自然和地理条件的限制静态、动态物体均可测量，信息丰富，形象直观可以进行立体量测智能化、自动化，适用于大范围的地形测绘，成图快，效率高产品形式多样，可生成纸质地图、数字线划地图（DLG）、数字高程模型（DEM）、数字正射影像地图（DOM）等产品。·摄影测量的出现（感觉不要可略）·1851—1859年法国陆军上校劳赛达特提出的交会摄影测量，被称为摄影测量学的真正起点。最早的航空摄影照片是1858年纳达在气球上从空中拍摄地面的照片。·1903年莱特兄弟发明飞机，使航空摄影的应用成为可能。第一次世界大战期间第一台航空摄影机问世。·航空摄影测量比地面摄影具有明显的优越性，是20世纪以来大面积测绘并绘制地形图的最有效、快速的方法。·摄影测量的原理·前方交会方法在两个已知控制点A、B上架设仪器，分别测量水平角与AP、BP方向竖直角，然后根据观测数值与A、B点的坐标值，计算未知点的坐标。摄影测量是在被测物体前的两个已知位置（摄站）摄取两张影像（左影像与右影像），然后在室内利用摄影测量仪器量测左右影像上的同名点（空间同一个点在左、右影像上的像点）的影像坐标，交会得到空间点的三维坐标。摄影测量不仅仅可以测量一个空间点，而且能利用影像重建和测量空间三维物体的模型，即可以对“面”（影像）进行测量。·摄影测量学的分类1.根据摄影机所处位置的不同：地面摄影测量、航空摄影测量、航天摄影测量①地面摄影测量是指利用安置在地面上基线两端点处的摄影机向目标拍摄立体像对，对所摄目标进行测绘的技术。用于险阻高山区、小范围山区和丘陵地区测图，还用于地质、冶金、采矿、水利、铁道等方面的勘察。②航空摄影测量指的是在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。③航天摄影测量是指利用航天摄影资料所进行的摄影测量。2.根据应用领域不同：地形测量、非地形测量①地形测量简单而言，指以测制地形图为目的的摄影测量（参照摄影测量的概念）。②非地形摄影测量是摄影测量的一个分支，不以测制地形图为目的，主要研究物体的形状和大小的理论和技术，可以直接运用航空摄影测量与地面摄影测量的理论，或稍加改变。非地形摄影测量的资料既可用解析法处理，也可用模拟法处理，由于这些灵活性，使得非地形摄影测量广泛应用于科学技术的各个领域和国民经济的各个部门，其中以近景摄影测量(摄影距离在300米以内)使用最普遍，而近景摄影测量在建筑、生物医学、工业方面的应用最为成熟，从而形成了建筑摄影测量、工程和工业摄影测量、生物医学与生物工程摄影测量等新的分支。3.根据技术处理手段（发展阶段）的不同：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量摄影测量的发展阶段（1）模拟摄影测量通过光学/机械方法模拟摄影过程，使两个投影器恢复摄影时的位置、姿态和相互关系，形成一个比实地缩小了的几何模型，即所谓摄影过程的几何反转，在此模型上的量测即相当于对原物体的量测，并通过机械或齿轮传动的方式将量测结果直接绘成各种图件。上世纪30年代—70年代，主要测量仪器工厂所研制和生产的各种类型模拟测图仪器都是针对航空摄影测量。（2）解析摄影测量解析摄影测量是以电子计算机为主要手段，通过对摄像影片的量测和解析计算的交会方法来研究和确定被摄物体的几何与物理信息，并提供各种摄影测量产品的科学。解析测图仪是世界上首先实现测图数字化的仪器。在机助测图软件控制下，将立体模型上测得的结果首先存储在计算机中，然后再传送到数控绘图机上绘制成图。解析摄影测量的发展，使得非地形摄影测量不再受模拟测图仪的限制，提高了成果的精度和可靠性。其中近景摄影应用尤为广泛（不规则物体的外形观测、动态目标的轨迹测量、燃烧爆炸、病灶变化与细胞生长等）（3）数字摄影测量数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字摄影测量产品和目视化产品的科学。定义的不同：（1）在数字摄影测量过程中，不仅产品是数字的，而且中间数据的记录以及处理的原始资料均是数字的。（2）强调其中间数据记录及最终产品是数字形式的，即数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从影像（包括硬拷贝，数字影像或数字化影像）提取所摄对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量分支学科。点云是在同一空间参考系下表达目标空间分布和目标表面特性的海量点集合。6.2数字摄影测量产品在考古工作中的应用（1）历史遗迹摄影测量大型城址、古老城镇、居民点的航拍（平面结构、整体布局、城址内遗迹的形态与相互关系、历史变迁），提供制定整体保护或发掘规划的影像资料。（2）考古现场的摄影测量（中心投影）发掘区全景航拍、重要遗迹单位的摄影测量（3）文物摄影测量·不可移动文物(如：古代建筑、桥梁、寺庙、佛塔、造像、石刻等)的结构和形状等方面的资料，如：平面图、截面图、等值线图、立面图、侧面图等，为珍贵的历史文物提供详尽而系统的资料，以备修复和重建提供方案。摄影时尽量采用正直摄影方式，基线与建筑物平面平行，可以用正射影像制作，当文物结构、纹理复杂时，用此法效果好；也可以用立体测图仪测制。·可移动文物（调查、发掘、征集的遗物）等值线图又称等量线图。是以相等数值点的连线表示连续分布且逐渐变化的数量特征的一种图型。是用数值相等各点联成的曲线(即等值线)在平面上的投影来表示被摄物体的外形和大小的图，如等高线图、等温线图等。因等值线图资料基础的数量化，使其成为较早实现计算机辅助制图的一种图型。此外，等值线图的发展，在加强精确量变表现的同时，也注意质的区分，以及形象与数量关系的反映。轮廓线图数字高程模型（DigitalElevationModel）数字高程模型是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(DigitalTerrainModel，简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。一般认为,DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。建立DEM的方法有多种。从数据源及采集方式讲有：直接从地面测量,例如用GPS、全站仪、野外测量等;根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取,如立体坐标仪观测及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等等;从现有地形图上采集，如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集然后通过内插生成DEM等方法。DEM分辨率是DEM刻画地形精确程度的一个重要指标，同时也是决定其使用范围的一个主要的影响因素。DEM的分辨率是指DEM最小的单元格的长度。因为DEM是离散的数据，所以（X，Y）坐标其实都是一个一个的小方格，每个小方格上标识出其高程。这个小方格的长度就是DEM的分辨率。分辨率数值越小，分辨率就越高，刻画的地形程度就越精确，同时数据量也呈几何级数增长。所以DEM的制作和选取的时候要依据需要，在精确度和数据量之间做出平衡选择。目前我国已经完成了１：５００００地形图的制作DEM的数据库的建设。DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、气象、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础;在无线通讯上，可用于蜂窝电话的基站分析等等。正射影像图（ortho-photomap）用正射像片编制的带有公里格网、图廓内外整饰和注记的平面图。正射影像就是地面在地平面上的垂直投影，其生成过程是首先将地面上的DEM网格点投射到影像上，每四个DEM的网格在影像上的投影将原始影像分成一个个影像块，然后将每个影像块内插到对应的DEM方块中，即得正射影像。若将等高线与正射影像叠合，就得到带等高线的正射影像图。正射影像图具有量测性，文物的正射影像叠加等值线与轮廓线之后，能够为文物保护与研究提供丰富的信息。三维模型是物体的三维多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。显示的物体是可以是现实世界的实体，也可以是虚构的东西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。三维模型包括网格和纹理。网格是由物体的众多点云组成的，通过点云形成三维模型网格。点云包括三维坐标（XYZ）、激光反射强度（Itensity）和颜色信息RGB），最终绘制成网格。纹理既包括通常意义上物体表面的纹理即使物体表面呈现凹凸不平的沟纹,同时也包括在物体的光滑表面上的彩色图案。目前物体的建模方法，大体上有三种：第一种方式利用三维软件（如3DMAX）建模；第二种方式通过仪器设备测量建模（如三维扫描仪）；第三种方式利用图像或者视频来建模（如数字摄影测量），成本最为低廉。6.3遥感技术基础遥感（remotesensing）是一种非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波（如电场、磁场、电磁波、地震波等）的辐射、反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。遥感分为广义遥感与狭义遥感。广义遥感泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。因此航海测探、航海物探、航空物探、航空摄影测量、地震测量、环境监测都包括在其范畴之内。狭义遥感是单指以电磁波作为媒介的遥感手段。包括可见光遥感、红外遥感、微波遥感、紫外遥感和多波段遥感。6.3.1遥感的发展历程遥感是以航空摄影技术为基础发展起来的。二战期间，彩色摄影、红外摄影、雷达技术、多光谱摄影、扫描技术以及运载工具和判读成图设备的研制成功与应用，形成了航空遥感技术系统。1957年，前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星，使卫星摄影测量成为可能。1968年，阿波罗飞船从月球附近发回了有关地球的第一张图像，开创了人类活动的新纪元。当代遥感技术的发展（多传感器、高分辨率、多时相特征）20世纪60年代：美国发射了TIROS、ATS、ESSA等气象卫星和载人宇宙飞船。1972年，美国发射了地球资源技术卫星ERTS-1（后改名为Landsat-1），装有MSS（多光谱扫描仪）传感器，分辨率79米。1982年Landsat-4发射，装有TM（专题绘图仪）传感器，分辨率提高到30米。1986年法国发射SPOT-1，装有PAN（全色态）和XS（多光谱态）遥感器，分辨率提高到10米。1999年美国发射IKONOS卫星，空间分辨率提高到1米。6.3.2遥感的类别·遥感的平台与传感器遥感中搭载传感器的工具称为平台。遥感平台包括人造卫星、航天航空飞机、气球以及地面测量车等。传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。一般包括收集系统、探测系统、信号处理系统与记录系统。只有胶片摄影方式的传感器探测与记录同时完成，无需进行内部处理。·遥感的类别根据遥感平台分类：航天遥感、航空遥感、地面遥感根据传感器接受信息方式的不同分类：主动遥感、被动遥感·主动遥感是指在遥感平台上，发射机主动发出电磁波、超声波等信号，并接受和记录 从目标物或现象反射回来的信号，对其信息的特征进行分析和解译。如机载合成孔径测 试雷达扫描。·被动遥感是指遥感过程中所接收的信息是目标物或现象对太阳辐射的反射与散射，或 在一定温度下，目标物或现象自身向外辐射的能量信息。多数的遥感探测属于被动遥感。根据传感器工作波长分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感可见光遥感主要研究目标物在可见光波段的反射能量，一般使用常规摄影传感器、多光 谱摄影传感器等。红外遥感指研究和利用物体反射和发射的红外辐射能量。近红外波段一般使用常规摄影 传感器和红外感光材料进行摄影成像，中、远红外波段主要采用热红外扫描成像，可实 现全天候探测。微波遥感是指收集和记录微波能量。微波对一些地物（如云、雾、植被、土壤等）有一 定穿透能力，可以全天候、全天时探测。根据获取的遥感资料分类：影像方式遥感、非影像方式遥感根据研究对象分类：宇宙遥感、环境遥感根据应用领域分类：如海洋遥感、地质遥感、考古遥感等6.3.3遥感物理基础电磁波谱电磁波是在空间传播着的交变电磁场，电磁辐射波长或频率按序排列的总范围，即为电磁波谱。凡是温度高于0K（摄氏-273度）的物体都发射电磁波。电磁波的波长、频率不同，波长从长至短为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。电磁波的波长越短其穿透性越强。遥感技术通过传感器接收目标物发射或反射的电磁波信息，遥感图像会因电磁波能量差异产生不同的色调和亮度，根据影像的色调、亮度以及图斑的形状、大小、位置、阴影等特点，可以对遥感影像进行分析和解译。遥感探测所使用的电磁波波段是从紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段。电磁波谱中，通常把波长范围为0.76～1000微米这一波谱区间称为红外波谱区。其中，又分为近红外（0.76～3.0微米）、中红外（3.0～6.0微米）和远红外（6.0～15.0微米）和超远红外（15.0～1000微米）。也可把近红外和中红外统称反射红外；把远红外称为热红外（8～14微米）或发射红外。常用的微波波长范围为0.8～30厘米。其中又细分为K、Ku、X、G、C、S、Ls、L等波段。电磁波辐射源分为人工辐射源与天然辐射源两种。自然界中最大的天然辐射源是太阳与地球。地球上的一切物体都能够同时反射和发射电磁波，反射的电磁波主要来自太阳，物体本身发射的电磁波也与太阳辐射有关。由于地球表面温度远低于太阳表面温度，因此二者的辐射特征截然不同。太阳辐射的是波长较短的电磁波，地球辐射的是波长较长的电磁波。地面物体的电磁波辐射信息包括两部分，一部分是反射信息，它只能在白天接收；另一部分是发射信息，既能在白天接收，也能在夜间接收。太阳辐射的电磁波谱太阳作为电磁辐射源，它所发出的光也是一种电磁波。太阳光从宇宙空间到达地球表面须穿过地球的大气层。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。大气窗口：大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有:紫外、可见光和近红外、远红外和微波波段。虽然红外波谱区很宽，但由于大气的吸收，实际上仅有几个红外“窗口”可利用。常用的红外波段有近、中红外的0.3～1.3微米、1.5～1.8微米、2.0～2.6微米、3.0～3.6微米、4.2～5.0微米和远红外的7.0～15.0微米。近红外波段主要用于光学摄影，如红外或彩色红外摄影，只能在白天工作；也用于多波段摄影或多波段扫描。远红外（热红外）由于是地物自身辐射的，主要用于夜间红外扫描成像。红外遥感在军事侦察，探测火山、地热、地下水、土壤温度，查明地质构造和污染监测方面应用很广，但不能在云、雨、雾天工作。地物的光谱特性当太阳光从宇宙空间经大气层照射到地球表面时，地面上的物体就会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同，地物就具有不同的反射、发射、透射电磁波的特性，即地物光谱特性。通常以横坐标代表波长，以纵坐标代表地物的光谱反射率或光谱亮度系数作出的相关曲线，称为地物的反射光谱。6.3.4遥感影像的分辨率遥感影像分辨率是衡量遥感影像质量的重要指标，包括空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率和温度分辨率。遥感影像的空间分辨率是用来表征影像能够分辨地面目标细节的能力。遥感影像的光谱分辨率指传感器所用的波段数、波长及波段宽度。一般而言，传感器的波段越多，波段宽度越窄，所包含的信息量越大。遥感影像的时间分辨率指传感器对同一目标区域进行重复探测时的时间间隔。遥感影像的温度分辨率指热红外传感器分辨地表热辐射（温度）最小差异的能力。不同分辨率遥感影像的应用使用遥感影像对遗址进行空间定位时，需要使用高空间分辨率的影像。对重要遗址进行动态监控时，要求影像具有高时间分辨率。研究重要遗址的遗迹、岩石、土壤等类型，分析其存在状况和动态变化，应该使用高光谱分辨率的影像。区分研究区域中植被、林木覆盖类型，监测有关的热特征时，可以应用高温度分辨率的遥感影像。6.3.4常见卫星成像系统美国Landsat（陆地卫星）系列法国SPOT卫星美国IKONOS卫星美国Quickbird（快鸟）卫星意大利COSMO-Skymed高分辨率雷达卫星中巴地球资源卫星对地观测商用小卫星地面分辨率是衡量遥感图像（或影像）能有差别地区分开两个相邻地物的最小距离的能力。遥感器获取整个可见光波区（一般定义在０．４μ——０．７μ间）的黑白影像称全色影像。全色遥感影象也就是对地物辐射中全色波段的影象摄取，因为是单波段，在图上显示是灰度图片。全色遥感影象一般空间分辨率高，但无法显示地物色彩。多波段，又叫多光谱，是指对地物辐射中多个单波段的摄取。得到的影象数据中会有多个波段的光谱信息。对各个不同的波段分别赋予RGB颜色将得到彩色影象。例如，将R，G，B分别赋予R，G，B三个波段的光谱信息，合成将得到模拟真彩色图象。多波段遥感影象可以得到地物的色彩信息，但是空间分辨率较低。全色波与多光谱数据在进行融合时候，根据显示效果以及操作过程中得到的经验，一般设定为多光谱分辨率高于全色分辨率四倍左右为效果最佳。所以卫星影像的多光谱分辨率基本为全色分辨率的四倍。6.3.5勘探地球物理学勘探地球物理学（简称物探）是在地球物理学的基础上，研究矿产资源与周围介质在弹性、磁性、电性、密度、放射性、导热性等物理性质方面的差别，并依据这些物性差别，研究探测这些资源的合适物理方法的一门地球物理分支学科。不同的物性差异或物性参数（如磁异常、电异常等），可以通过相应的仪器进行观测、记录，然后对勘测数据进行特殊的处理与读取。目前在地面上进行的物探方法大致有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、放射性勘探、地热测量、地震勘探、地质雷达等七种。考古遗迹的勘探属于极其微观的应用，比较适合我国夯土一类考古遗迹的方法一般有磁法勘探与电法勘探，对于砖石、空洞等结构的考古遗迹，也可以使用地质雷达进行勘探。6.4遥感考古遥感考古就是从空中、地面、水下等不同空间位置上，运用摄影机、扫描仪、雷达等成像设备，获取考古遗址的影像资料，然后运用计算机图形图像处理技术，对这些影像进行增强和处理；同时根据遗址范围内地表状况和光谱成像规律等的相互关系，对影像的色调、纹理、图案及其时空分布规律进行研究，判定遗迹或现象的位置、分布、形状、深度等特征，进行遗址探查、考古测量、古地貌和古遗址的复原、重建等工作，为考古研究提供重要线索。（1）目视解译直判法对比法邻比法历史比较法逻辑推理法（2）计算机解译物探方法在考古中的应用（地下遗迹的无损探测）电阻率探测法。运用电阻率探测仪器，探测考古遗迹或现象与周围地层之间的电性差异，来分析考古遗迹或现象的分布范围和几何形状等属性。电法勘探的前提是考古遗迹或现象与周围地层之间存在电性差异，也就是说构成考古遗迹的文化层、夯土、填土、红烧土、砖石等的电阻率各不相同。磁法勘探。考古磁法勘探是运用磁力仪等设备，观测和分析考古遗迹或现象与周围地层之间的磁性差异，由此来研究考古遗迹或现象的分布特征。磁法探测比较容易鉴别的考古目标有窑址、灶坑、窖藏（铁器和陶瓷制品等）。在这些地方与制品中，氧化铁含量成分在长期燃烧作用下，逐渐转化成磁铁以及自身的热顽性磁化。所以它们的磁场强度明显地高于周围土壤。地质雷达。通过一个传感器向地下发射一定波长的脉冲电磁波，通过地层界面或目标物反射之后，反射回来的脉冲电磁波被另外一个传感器接收，记录反射波的强度和旅行时（又叫走时），通过雷达图形来显示地层或目标所在的位置和分布特征。具有屏蔽装置，可以消除地面上电线、树木干扰的地质雷达非常适合于对砖石结构或具有空洞的墓葬、建筑基址、城墙等考古遗迹的勘探，夯土遗迹往往在雷达上会有明显的反映。地质雷达的缺点是比较昂贵、重量较大、携带使用不便。水下遥感考古是水下考古的重要手段。水下遥感考古的传感器由声纳、侧向扫描声纳、海底剖面仪、磁强针与全球定位系统等组成，主要用于探测水下的异常现象。地理信息系统：又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”，属于空间信息系统，是以地理空间数据库为基础，在计算机硬、软件系统支持下，运用系统工程和信息科学的理论，采用地理模型分析方法，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、模拟、显示和描述，为地理研究和地理决策服务提供多种空间地理信息的技术系统。是整个地球或部分区域的资源、环境数据在计算机中的缩影，在当今社会得到空前迅速的发展。GIS的特征具有采集、管理、分析和输出多种空间信息的能力，具有空间性和动态性。2.由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。3.以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段、具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息。GIS的应用领域1.地学研究与应用。地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析。2.自然资源管理。各种自然资源的分布、分级、统计、制图等。3.人力资源与物资配置。保证资源的最合理配置和发挥最大效益。如救灾物资的分配，能源、粮食供应的保障，城市内地上各种公用设施的配置，以及重大灾害发生时的应急响应。4.土地信息系统和地籍管理。高效掌控土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化。5.生态、环境管理与模拟。区域生态规划、环境现状与影响评价、污染物削减分配、环境与区域可持续发展、环境规划等。6.商业、市场及选址。在区域范围内选择最佳的位置。7.网络、管网分析。城市交通网络、地下管网设施分布、事故应急处理。8.可视化应用。城市、风景名胜、遗址等的三维可视化模型。GIS的类型按研究范围的大小：全球性、区域性和局部性的。如区域地理信息系统，主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，可以按行政区划划分，也可以按自然分区或流域为单位划分区域系统。按研究内容的不同：综合性与专题性。专题地理信息系统，是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专业目的服务。许多实际的地理信息系统，是介于二者之间的区域性专题信息系统。GIS软件的主要功能空间数据输入管理图形及属性数字编辑空间数据库管理空间数据查询和分析空间数据输出管理应用模式和应用系统开发地理空间与空间数据GIS中的地理空间概念一般包括地理框架及其所联结的地理空间特征实体。地理空间定位框架：即大地测量控制网，由平面控制网和高程控制网组成。大地测量控制信息的主要要素就是大地测量控制点，其平面位置和高程被精确测定。地理空间特征实体：表示地理空间信息的几何形态、时空分布规律及其相互之间的关系，是指具有形状、属性和时序性的空间对象或地理实体，包括点、线、面、曲面和体，他们构成地球圈层间复杂的地理综合体，也是GIS表示和建库的主要对象。空间数据：GIS常把地理空间数据称为空间数据。是指用来描述空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，以表示地球表层一定范围的地理事物及其关系。空间实体是空间数据中不可再分的最小单元，是对存在于这个自然世界中地理实体的抽象，主要包括点、线、面、体等基本类型（如墓葬、城墙、城址等）。GIS的空间数据代表着现实世界的地理实体或现象在信息世界中的映射。空间数据描述的是所有呈现二维、三维甚至多维分布的关于区域的现象，具有空间性、专题性与时间性。空间数据的特点1.空间性是空间信息的最主要特征，表示了空间实体的位置或所处的地理位置、空间实体几何特征等等，空间性不但要求进行空间物体位置和形态的分析处理，同时还要求进行空间相互关系的分析处理。2.专题性是指在一个坐标位置上地理信息具有专题属性信息。如在一个地面点上，可取得遗迹、遗物、古环境、古地貌等多种专题信息。专题属性的表达常用表格和图像等方式。3.时间性是指空间数据的空间特征和属性特征随时间变化变化的动态特征。它们可以同时随时间变化，也可以分别独立随时间变化。如果加上时间轴将会大大增加处理的难度。现有的大量GIS系统，常在空间属性中加注时间标注，以表示空间数据的时间性，也称静态GIS，而加时间轴的称为时态GIS（如植物生长过程的记录）。可概括为空间特征与属性特征，其中空间特征数据包括地理实体或现象的定位数据和空间关系数据，属性特征数据包括地理实体或现象的专题属性（名称、分类、数量等）数据和时间数据。空间数据的类型1.地图数据。来源于各种地图，内容丰富，实体间空间关系直观，实体的类别或属性清晰，具有很高精度。2.影像数据。主要来源于卫星和航空遥感，包括多平台、多层面、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的影像数据，也是GIS最有效的数据源之一。地形数据。来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型和其他实测的地形数据等。属性数据。来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。元数据。关于数据的数据，如数据来源、产生的时间、精度、分辨率、比例尺、转换方法等。地理空间的表达矢量表达法集中了地理实体的形态特征以及不同实体之间的空间分布关系。矢量分为〇维矢量、一维矢量、二维矢量、三维矢量。1.〇维矢量表示空间中的一个点。如实体点、注记点等。2.一维矢量表示空间中的线划要素。包括线段、边界、网络等，有长度、弯曲度、方向性三个特征。3.二维矢量表示空间中的一个面状要素，又称多边形，是对岛、湖泊、地块、储量块段、行政区域等现象的描述。目前通过二维矢量对空间曲面的表达主要有等高线和剖面法两种。二维矢量的主要参数为面积，周长，凹凸性，走向、倾角和倾向。4.三维矢量用于表达三维空间中的现象和物体，是由一组或多组空间曲面所包围的空间对象，它具有体积、长度、宽度、高度、空间曲面的面积、空间曲面的周长等属性。栅格表达法则描述了地理实体的级别分布特征及其位置。以规则的像元阵列来表示空间地物或现象的分布。它将研究区域按一定分辨率作行和列的规则划分，形成由网格单元组成的矩阵，每个网格单元称为像素或像元（Cell或Pixel）。栅格中的每个像元是栅格数据中最基本的信息存储单元，其坐标位置可以用行号和列号确定，像元的值表示地物或现象的属性特征。每个单元通过一定的数值表达方式（如颜色、灰度级）表达诸如环境污染程度、植被覆盖类型等空间地理现象。栅格表示法的精度与分辨率有关。分辨率越高，其影像就越能表达地理空间现象的细微特征。面向对象的表达方法是近年来发展起来的一种新的程序设计方法。基本含义就是无论多么复杂的空间实体，都可以用一个对象来准确表示，而无需把复杂对象分解为单一的对象实体（如点、线、面、体），然后利用矢量表达方法加以表示。通过分类、概括、联合、聚集四种数据处理技术就可以实现其各种表达方法。空间数据的关系空间关系：地理信息系统中，为了真实地描述空间实体，不仅需要反映实体的大小、形状及属性，而且还要反映出实体之间的相互关系。分为拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系。拓扑空间关系：描述空间实体之间的相邻、包含和相交等空间关系。在地理信息系统和空间数据库的研究和应用中具有十分重要的意义。拓扑空间关系的建立较为容易。只需利用线段相交和包含分析等算法就可以达到建立拓扑空间关系的目的。顺序空间关系：描述空间实体之间在空间上的排列次序，如实体之间的前后、左右和东南西北等方位关系。度量空间关系：描述空间实体的距离或远近等关系。距离是定量描述，而远近则是定性描述。空间数据模型：是地理信息系统的基础，它不仅决定了系统数据管理的有效性，而且是系统灵活性的关键。空间数据模型是在实体概念的基础上发展起来的，它包含两个基本内容，即实体组和它们之间的相关关系。实体和相关关系可以通过性质和属性来说明。空间数据模型可以被定义为一组由相关关系联系在一起的实体集。空间数据模型的设计主要是构建一个能够用真实世界的抽象提取来代表该真实世界的模型。与GIS设计有关的空间数据模型主要有矢量模型，栅格模型，数字高程模型，面向对象模型，矢量和栅格的混合数据模型等。矢量模型：是利用边界或表面来表达空间目标对象的面或体要素，通过记录目标的边界，同时采用标识符表达它的属性来描述空间对象实体。能够方便地进行比例尺变换、投影变换以及图形的输入和输出。处理的空间图形实体是点、线、面。特点：1.通过对结点、弧、多边形拓扑关系的描述，相邻弧段的公用结点，相邻多边形的公用弧段在计算机中只需记录一次。空间图形实体的拓扑关系不会随着诸如移动、缩放、旋转等变换而变化。通过矢量模型所表达的空间图形实体数据文件占用的存储空间比栅格模型小，可记录更多的地理信息。能够精确地表达图形目标，精确地计算空间目标的参数（如周长、面积），精度高，制图效果好。栅格数据模型：栅格模型直接采用面域或空域枚举来直接描述空间目标对象。在栅格模型中，点(点状符号)是由一个或多个像元，线是由一串彼此相连的像元构成。每一像元的大小是一致的（一般是正方形），而且每一个栅格像元层记录着不同的属性（如植被类型等）。像元的位置由纵横坐标（行列）决定。所以每个像元的空间坐标不一定要直接记录，因为像元记录的顺序已经隐含了空间坐标。特点：1.栅格的空间分辨率指一个像元在地面所代表的实际面积大小（一个正方形的面积）。2.对于