测绘技术在文物普查中的应用解析

文物遗址形象准确地绘制在地图上是第三次全国文物普查非常重要的一项工作，吐鲁番地区文物普查队使用了多种测绘技术用于这次文物普查中，并统一制定了文物遗址图纸的标准和规范，科学准确地完成了文物普查中的测绘工作。

概 述

文物是国家不可再生的文化资源。文物普查是国情国力调查的重要组成部分，是确保国家历史文化遗产安全的重要措施，是我国文化遗产保护的重要基础工作。开展文物普查，全面掌握不可移动文物的基本情况及其生存状态，将为准确判断文物保护形势、科学制定文物保护政策和中长期规划提供依据；为构建科学有效的文化遗产保护体系、落实国务院提出的2010年初步建立比较完备的我国文化遗产保护制度提供依据。文物遗址地图是进行文物普查的基础工作，文物遗迹、遗物、现象以及地理、地质、地貌、水文、生态等信息只有在地图上才能形象生动的表达出来，所以测绘工作是我们进行文物普查非常重要的一项工作。目前由于全国各地区经费、测绘设备、测绘人才不尽相同等因素，对文物普查的测绘要求也不一样，也没有制定相应的标准和规范。吐鲁番地区文物局具有一支集测绘设备和人才的专业队伍，长期以来，对不同类别的文物遗址的图纸制定了相应的标准和成图方法，把测绘技术应用于各类文物遗址中，真正成为文物普查中的重中之重。

文物遗址测量的主要工作内容

我们普查队进行这次测量工作，其目的就是要确定文物遗址在地面点的位置。主要工作大致分为：1.确定文物遗址专题图测绘的内容和技术标准；2.前期资料的准备、调查、踏勘和选点；3.文物遗址控制测量；4.文物遗址碎部测量；5.文物遗址图形绘制；6.文物遗址成果图整理；7.质量检查。

规范文物遗迹图的图式

文物遗迹图属于专题地图，除了考古遗迹的情况外，其他内容应该尽量简化。保留全部的等高线与水系，道路则根据情况而定，居民地需要进行合并与简化，每个村庄只需保留几条主要街道，其他与考古遗迹没有什么关系的内容都可以省略。

文物遗址的图式除了参照国家测绘局制定的标准外，还根据文物遗址测绘内容的实际情况，制定了相应图式标准和规范。

1.不可移动文物遗址一般通过村庄来表示其确切的位置，所以遗址范围内的村庄需要测绘到图纸上，一般是准确测绘村庄的外围轮廓线，其内部的主要街道以及较大的空地应区分出来。对散列式的机井房、独立房屋等往往具有方位意义，应分别测绘。

2.铁路、大车路等符号按图式规定表示，公路在图上一律按实际位置测绘，人行小路主要是指居民地之间来往的通道，田间劳动的小路一般不测绘，上山小路应视其重要程度选择测绘。

3.水系包括河流、渠道、湖泊、池塘等地物，往往与考古遗址的关系比较密切，无特殊要求时均以岸边为界。小沟，不必测绘其两岸，只要测出其中心位置即可。渠道比较规则，有的两岸有堤，测绘时可以参照公路的测法。

4.如果地类界与道路、河流、栏栅等重合时，则可不绘出地类界，但与境界、高压线等重合时，地类界应移位绘出。

5.地性线是控制地貌的骨架，地性点是表示地貌的重要依据，测绘地貌时只要选择好地性点，测绘其平面位置和高程，就可以根据具体的地貌形态勾绘出等高线。具体测绘地貌的步骤如下：

①连接地性线。山顶、鞍部、山脚点与地性线，这些地貌因素决定着山脉的大小、形状和走向。自山顶至山脚用细实线连接山脊线上各变坡点，用细虚线将山谷线上各变坡点连结。通常地貌形态是山脊与山谷间隔排列，即两条分水线夹一条合水线，两条山谷线夹一条山脊线。

②确定等高线应通过的点位。地性线上各点均为坡度变换点，即相邻两点之间为同一坡度。通常变坡点高程不等于基本等高线高程，需要先求出等高线通过点，再求出基本等高线的位置。在两个变坡点之间的等高线通过点的高程可按比例内插求得。

③勾绘等高线。在绘图现场图纸上连接地性线，求等高线通过点与勾绘等高线。应边测边绘等高线，对照实地勾绘等高线可逼真地显示地貌形态，并便于检查测绘中的各种错误。对照实地勾绘等高线时要运用概括原则。山坡面上小起伏与变化，按等高线总体走向进行制图综合。

④等高线注记的位置、分布要均匀、适当，注记时字头指向上坡方向，而且只是计曲线上注记高程，首曲线不能注记高程。

确定文物普查测量坐标系

我们调查大区域范围的国家级文物遗址时，进行文物普查测量时采用1980国家坐标系和国家高程基准；在调查的自治区级文物遗址小区域范围进行文物普查测量时，我们把球面的投影面当作平面看待，这样就可以采用平面直角坐标系来确定地面点在投影面上的位置。特别在文物普查过程中，如果附近没有国家控制点，考虑到成面积较小，为了工作方便，可以假设坐标系的原点，即选择遗址所在地区真子午线或磁子午线为X轴，向北为正，坐标原点的位置设在测区（遗址）的西南角外，使测区（遗址）内的各点坐标全部为正数；我们一般采用罗盘仪来进行测定磁北方向。

确定文物遗址图纸比例尺

一般在不可移动文物遗址上绘制直线比例尺。因为图纸在不同的干湿情况下具有一定的伸缩性，旧的图纸也有较大的变形，而且考古报告或论文中发表的图形往往需要经过缩小制版，这些情况下使用数字比例尺就会产生很大的误差甚至无法使用，而图纸上的直线比例尺则与图纸一同伸缩变化，可以在各种情况下直接使用。

确定文物遗址图的图幅、图号和图廓标准

1.图幅：指图的幅面大小，即一幅图所测绘地貌、地物的范围。图幅形状有梯形和矩形两种，其确定图幅大小方法各不相同。

2.图名：不可移动文物遗址图的图号可以根据文物遗址的名称来命名，如交河故城地形图，图名写在图幅上方中央。

3.图号：在保存、使用地形图时，为使图纸有序地存放和便于检索，要将地形图进行编号。此编号称为地形图图号。图号标注在图幅上方图名之下。

4.接图表：是本幅图与相邻图幅之间位置关系的示意图，供查找相邻图幅之用。接图表的位置是在图幅左上方，它给出了与本幅相邻8幅图的图名。

5.图廓：有内外图廓之分，内图廓线就是测量边界线。内图廓之内绘有10厘米间隔互相垂直交叉的短线，称为坐标格网。外图廓线是一幅图最外边界线，以粗实线表示。外图廓线外，除了有接图表、图名、图号，尚应注明测量所用的平面坐标系、高程坐标系、比例尺、测绘日期和测绘单位等。

6.图上各种名称、注记的字头一般朝北，位置及排列要适当，既要能表示所代表的内容和范围，又不应遮盖和尽量少遮盖地形符号的线条；考古遗迹的注记应该醒目、清晰，字体和字号都应与其他注记有所区别。

全站仪在文物普查中的野外操作方法

全站仪在文物遗址中具有非常重要的作用，无论从发掘前的探方敷设到各种遗迹陆续出现后的精细测绘，还是文物普查的测量工作，全站仪都是最佳的测绘仪器。我们在文物普查中使用全站仪较多，现以全站仪为例介绍它的测量操作方法。文物遗址中进行细部测量，关键是要建立高精度的测量控制网，即需要在遗址内均匀埋设一定数目的永久测量控制点，然后使用全站仪进行高精度的坐标测量，详细记录每个控制点的三维坐标值，绘制控制点的分布图，控制点遭到破坏后要随时增补。采用的坐标系统可以是国家坐标系，也可以是自己设定的任意坐标系。如果采用国家坐标系，必须在遗址内或者遗址附近找到至少两个已知坐标的控制点，具体的三维坐标值可以在相应省市的测绘部门抄录，抄录时应该注意已知控制点的坐标是1954北京坐标系的坐标，还是1980国家坐标系的坐标。然后再由已知的控制点到未知控制点进行测量，逐步建立起遗址内的测量控制网。如果采用任意坐标系，根据我们的遗址都是以磁北方向为探方的北方，所以一般也是以磁北方向为坐标纵轴方向，坐标原点选择在整个遗址的西南角外侧，目的是使整个遗址中的坐标值都是正数。

进行控制测量时，如果采用国家坐标系统，应该在一个已知控制点上架设电子全站仪，另外一个已知控制点上架设棱镜，其中架设电子全站仪的控制点称为测站点，架设棱镜的控制点称为后视点。待仪器整平、对中、再整平之后，打开电子全站仪，在坐标测量模式下输入测站点的坐标、仪器高与棱镜高，同时还需要设置从测站点至后视点方向的方位角，这个数值需要根据两个控制点的坐标值来计算。一切准备就绪后，就可以在未知点上架设棱镜，坐标模式下测量的三维坐标值就是未知点的三维坐标。

用任意坐标系时，首先应该在遗址内选择一个地势较高、视野开阔的位置架设全站仪，整平仪器后，使用光学对中器在地面上确定测站点的位置，并精确插入木桩（上面应该钉上小钉子）或铁钎，使全站仪光学对中器的中心与木桩上的小钉子或铁钎重合。然后由测站点向磁北方向拉一条细线，使用罗盘反复测量细线的方向，确保磁北方向线具有足够的精度。最后转动全站仪照准细线，使十字丝的竖丝与磁北方向线重合，设置全站仪的水平角为0°00’00’’即可。如果测站附近有高压线通过，或者其他原因对罗盘的方向造成影响时，需要在夜晚测定北极星的方向（真北方向），再根据当地1:50000地形图上磁北与真北方向的夹角（磁偏角）的数值，将全站仪转动一个磁偏角的角度，磁偏角为正数时向东转动，负数时向西转动，确定磁北方向，并在磁北方向上插一铁钎，使其与全站仪十字丝的竖丝重合。

确定测站点坐标时，可以先测量测站点到遗址最南端和最西端的距离，或者是在其他现有的地形图上大致量取这两段距离，并以此数值作为参考，以稍大一些的数值作为测站点的平面坐标，确保整个遗址中所有点的坐标都是正数。一般情况下，为了便于记录和使用，第一个测站点的平面坐标值取至整数，比如（3万，2万），其他测站点的坐标值则根据实际测量而得。高程值可以随意确定，也可以根据全球定位系统测量或在现有地形图确定大致的高程值。进一步的控制测量则如同前文描述的采用国家坐标系统的情况一样。

各类文物遗址的绘图方法的难点与创新点

在这次文物普查中，文物遗址的类别较多，我们进行普查时根据文物遗址的实际情况采用不同的绘图方法，我们通常采用全站仪对比较规则的文物遗址进行测绘；对于不规则且难以绘制的文物遗址，我们只能采用影像图或地形图与遗址符号结合的方式来绘图。细石器遗址、石窟寺及石刻，在绘制平面图上是我们这次文物普查中的难点。

我们野外测量首先使用了GPS、全站仪、数码相机、测距仪、塔尺等设备全程参与这次文物普查工作，使用了多种测量方法相结合的方式，取得了很好的效果，现将文物普查过程中总结的较为成熟的绘图方法简述如下：

1.对于文物遗址位置图的绘制，我们普查队主要收集文物遗址所在区域的1:50000地形图，根据野外采集的文物遗址的GPS点，对文物遗址所在地形图位置上进行标注，所选区域最好在所属的行政村内。

2.使用全站仪进行文物遗址的野外数据采集，坐标系可以根据实际情况进行确定国家坐标系或自由坐标系；高程可以使用GPS的海拔高程，也可假定高程；对于野外地物数据采集，我们一般采集地物拐点、特征点等，草图根据实地地物绘制相应的地物符号，并进行必要的文字注记等。

3.对于较大面积范围的古墓葬、细石器遗址，我们使用GPS进行野外测点，根据野外采集控制点收集遥感影像资料，然后对影像地物信息进行纠正和符号标注；对于不清晰遥感影像资料，我们采用地形图和地物符号进行绘图。

4.对于长城资源的烽火台和戍堡，我们需要绘制其平面图和四面墙体立面图，平面图绘制方法我们不再叙述；四面墙体立面图的绘制我们采用数码相机对文物遗址立面墙体进行正拍摄，同时做好文物遗址的控制点，并对控制点进行测量，然后使用控制点对立面墙体进行校正和配准，最后按照影像比例尺对其进行素描成图。

5.对于吐鲁番地区坎儿井图形绘制，我们普查队采用GPS对其坎儿井进行采集数据点，我们主要用集思宝GPS进行野外采集蓄水池、明渠、出水口、竖井口、村委会等数据点，使用ActiveSync软件将采集的数据连接计算机，然后使用PDA数据导出小程序导出野外采集的数据，再使用数据模板程序将数据转成MapSource软件需要的?葚.gpx文本格式，使用MapSource软件将数据按照UTM坐标转换成?葚.dxf格式，然后导入南方CASS7.1成图系统软件进行绘制成图。我们不仅可以查询到坎儿井的相对位置及分布状况，而且还可以计算蓄水池的面积、竖井口长度、数据点的坐标等数据。

6.数字摄影测量随着摄影技术和计算机技术的发展在文物调查中应用越来越广泛，主要是确定目标大小、形状和几何位置的技术；三维激光扫描仪随着激光技术的快速发展，已应用于各个领域，可以获得文物遗址较高的精度，也可以建立立体模型。在这次文物普查中，以上设备较为昂贵，未能使用，仅作介绍。

在室内成图方面，我们按照文物遗址专题图的绘制要求将更多的文物信息形象准确的汇集在图上，在这次普查中我们采用多种专业绘制地图软件将文物遗址的空间位置及基本属性都反应在图上，便于大家浏览、查询、分析及决策。我们文物普查队采用多种绘图软件相结合的方法，将实地的文物遗址清晰的绘制在图上，这些测绘技术和方法在三普中起到了非常重要的作用。