考古GIS研究的必要性

考古GIS研究的必要性
发布时间:2013-10-23文章出处:中国考古网作者:点击率:

地理信息系统属于空间信息系统,是20世纪六七十年代迅速发展起来的一门新兴的科学技术。它作为计算机技术、地理、遥感、测绘、统计、规划、管理学和制图学等学科交叉运用的产物,代表了现代计算机应用技术和其它学科相互渗透的发展方向。GIS是由计算机硬件、软件、地理数据和人设计的有效地获取、存贮、更新、操作、分析和显示所有地理信息的集成应用系统。
考古调查和发掘中获得的资料都具有空间属性,一个考古遗址的位置和范围可以通过空间数据来表示,考古遗址内的遗迹、现象乃至每一件器物或陶片,都是在特定探方中的特定位置上,可以用准确的空间数据来表示各自的位置,这些位置数据同样是研究古代社会经济、文化和社会形态的重要资料。所以,我们运用地理信息系统技术,根据遗址中各种遗迹和器物的空间分布的状况,可以模拟和重建当时的某些历史及其演变过程。考古地理信息系统技术是从考古遗迹或现象的空间位置出发,建立多种空间信息与属性信息并存的数据库和图形图像库,从而能够方便地进行多重空间分析和模拟,直观、简洁地复原当时的社会状况。
考古研究中运用GIS技术能够建立局部区域、全国乃至全球范围内的考古信息系统,现在主要还是用于区域性的考古学研究,如一个流域内不同时期考古遗址的分布特征研究。用于考古研究的地理信息系统能够有效地表示遗址范围内的各种遗迹,这些遗迹可以大致抽象为点、线、面三种类型。点可以确定遗址和遗址中遗物的位置,较大区域的空间分析中可以将遗址、古城抽象为点;线具有一定的长度和走向,表示古代的城墙、道路、河流等相互间或与遗址、遗迹之间的联系;面确定遗址范围和形状,表示遗址的范围或各种面状的遗迹。
考古信息的输入包括空间数据的输入和属性数据的输入,以及空间数据与属性数据的连接。空间数据是指各种遗迹所处的空间位置,包括地形图、专题地图、遥感影像等,空间数据的输入就是将这些图形或影像运用数字化仪、扫描仪等设备输入到计算机中的过程。属性数据是指遗迹的内容、说明等。考古研究中的空间数据往往很多,因此需要对空间数据分层放置,比如在一个区域考古信息系统中,第一层表示这个区域的地形,第二层表示石器时代的遗址,第三层表示商周时期的遗址,第四层表示秦汉以后的遗址。空间数据的分层方法多种多样,在实际工作中应根据具体情况而定。属性数据包括现有的各种考古资料,即考古钻探、发掘的所有记录等,在GIS中属性数据与空间数据有着内在的联系。
考古信息系统的分析和研究方法很多,可以统计一定范围内某个时期或某种类型遗址的数目,量算遗址的面积、遗址与遗址以及遗址与水系、山谷、道路等之间的距离,还可以进行多种空间分析与操作。
资料的查询是一项非常繁琐的工作,有时还可能一无所获。但是,在考古信息系统中,查询考古信息却极为便利。如果已经建立起全国范围的考古信息系统,便可以在计算机上按省、县和遗址的顺序查询所需的信息;还能够根据遗址的年代、类型、重要器物等进行查询。另外,多个查询条件之间还可以进行逻辑运算,以便准确地提供考古研究中所需的资料。
地理信息系统具有很强的空间分析功能,对文物、古地貌、古城址、文物分布特征等,都可以根据研究需要进行多方位的三维分析和模拟复原,显示并打印出非常直观的图形和图像,便于研究人员进行分析和比较,有利于考古研究的深入。同时,GIS能够将考古遗址的遥感影像覆盖在遗址的三维模型上,形成多种视角的遗址地面景观图形,形象生动,便于进行遗址环境方面的考古研究。
我们曾运用GIS的空间分析技术,对河南洹河流域、陕西七星河流域、山西襄汾县等区域新石器时代至东周时期的遗址进行研究。在河流缓冲区分析中,发现各时期的遗址基本上都分布在小型河流两边约700米的缓冲区内,超大规模的聚落遗址或都城遗址往往位于有众多河流汇合的地方,由此显示出古人对河流的强烈依赖关系。在坡度分析中,发现古代遗址基本上位于1度~3度的地带上,平坦区域与地势起伏大的区域很少有遗址。据此我们认为,平坦地区的河流往往很不稳定,经常改道,使人类无法长期生存。同时,这些研究地区属于半干旱地带,人们为了在旱季也有足够的水源用于生存,可能会在河流上修筑很多堤坝,使河流成为一串串小型水库,以此保证生存的水源不至于枯竭。大型河流的水源难以控制,所以沿大型河流的遗址较少。
总之,考古研究中运用地理信息系统技术,可以对考古信息进行多条件、多方式的查询检索,或者进行多种空间分析和统计,提供研究所需的多种数据、统计图形、图表、影像甚至多媒体资料等,直观地表现出考古遗址和遗迹的特征。未来,有望在GIS中运用模式识别、人工智能和专家系统等技术,综合众多考古学家的知识和经验,模拟专家的思维推理过程,对输入的考古资料进行复杂的推理和判断,回答人们提出的咨询问题,甚至提出遗址发掘和文物保护的方案。

考古调查、发掘中发现的各种遗迹、遗物的时空分布情况是研究古代社会经济、文化与社会形态,保护文化遗产的基本信息。传统的考古学研究方法在运用这些信息时存在一定不足,如记录时空分布情况的遗迹分布图在后期查询、收集时可能存在一定的繁琐,且很难将大量资料综合在一起进行定性定量研究和三维空间模拟分析。在考古学研究中引入GIS,可以很好地解决上述问题。

GIS从考古遗迹或现象的空间位置出发,建立多种空间信息与属性信息并存的数据库和图形图像库,方便进行分层或综合显示、查询、模拟各类数据信息,直观、简洁地复原当时的社会状况,在区域考古研究中分析不同时期的人地关系,揭示很多被传统考古学研究方法所忽略的信息和认识。

运用GIS能够建立局部区域、全国乃至全球范围内的考古信息系统,也可以建立单个遗址内不同时期遗物的分布特征方面的考古信息系统。考古GIS能有效地表示遗址范围内的各种遗迹及其所处的地理环境,这些遗迹可以大致抽象为点、线、面三种类型。点可以确定遗址或遗址中遗物的位置,大范围的空间分析中可以将遗址、古城抽象为点;线具有一定的长度和走向,表示古代的城墙、道路、河流等相互间或与遗迹之间的联系;面确定遗址范围和形状,表示遗址的范围或各种面状的遗迹。

参考文献:中国社会科学院考古研究所:《科技考古的方法与应用》,文物出版社,2012年。

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