全站儀在考古田野測繪中的應(yīng)用(

1、全站儀在考古田野測繪中的應(yīng)用（全站儀是全站型電子速測儀的簡稱，主要由光電測距儀、電子經(jīng)緯儀和微處理器等部分構(gòu)成，它通過測量斜距、豎直角、水平角，可以自動記錄、計算并顯示出水平距、斜距、高差、高程、坐標(biāo)等相關(guān)數(shù)據(jù)。因為安置一次便可完成一個測站上的所有測量工作，故被稱為全站儀。全站儀目前已是如建筑、水利、環(huán)保等多個行業(yè)的通用測量工具，但在國內(nèi)考古行業(yè)中的應(yīng)用才剛剛開始，只有少數(shù)高校和文博單位在田野工作中使用了全站儀，全站儀在考古田野測繪中的廣闊前景尚待考古工作者去開發(fā)和應(yīng)用。一、考古田野用全站儀數(shù)字化測繪工作站的配置一個實用的考古田野用全站儀數(shù)字化測繪工作站可參考如下配置：全站儀主機：應(yīng)把握的性能

2、指標(biāo)主要是：精度，最重要的性能參數(shù)，應(yīng)采用2秒級測角，5毫米測距偏差；測程，3000米左右即可；最好有免棱鏡功能，即通過激光測距實現(xiàn)200米左右的無棱鏡測量，對于需要頻繁進(jìn)行碎部測量的考古測量非常實用；IP54級以上的防塵防水性能，以經(jīng)受較惡劣的野外工作環(huán)境的考驗。附件：三腳架兩副以上，用于架設(shè)全站儀或棱鏡，架設(shè)全站儀的三腳架最好采用較鋁合金腳架穩(wěn)定性更好的木質(zhì)腳架；棱鏡、對中桿，棱鏡分單棱鏡和三棱鏡兩種。三棱鏡測程在3000米左右，但安裝麻煩，用得較少。單棱鏡可安設(shè)在對中桿上工作，能夠進(jìn)行2000米左右的測量，可選兩套以上，以實現(xiàn)多點同時測量，提高工效；反射片多張，可方便地貼在不便架設(shè)棱鏡的

3、遺跡上。電腦和成圖軟件：電腦最好選用帶串口的商用筆記本電腦或臺式機（全站儀數(shù)據(jù)傳輸口幾乎都是串口）；成圖軟件用于處理測量數(shù)據(jù)，繪制矢量地圖，目前有多款優(yōu)秀的國產(chǎn)成圖軟件如南方開思等可供選用。另為方便起見，還需安裝AutoCAD、Photoshop等通用軟件。繪圖儀等輸出設(shè)備：考慮到田野條件的限制，一臺A3的噴墨機是比較便利的。以上全部配置的市場行情不會超過六萬元，大多文博單位完全可以考慮購置。二、全站儀在考古田野測繪中的主要用途及作業(yè)方法簡介全站儀測繪的主要工作流程是：首先，野外踏勘、選擇測站、架設(shè)儀器、跑桿，完成外業(yè)工作；其次，測繪數(shù)據(jù)下載，編輯成圖，完成內(nèi)業(yè)工作。成圖可在室內(nèi)也可在現(xiàn)場完成

4、，可依實況而定。全站儀在考古測繪中的主要用途有：1布方傳統(tǒng)布方的工具是羅盤和皮尺，在地形復(fù)雜的地區(qū)或者布方量大時很難保證布方的精度。全站儀內(nèi)置了放樣程序，能實現(xiàn)復(fù)雜圖樣的快速精確放樣?？脊挪挤骄且?guī)則的矩形，只需利用全站儀距離和角度放樣功能就可將探方精確放樣到毫米，對全站儀而言布方實在是最簡單的應(yīng)用了。2剖面圖的測繪傳統(tǒng)的剖面圖測繪是利用水準(zhǔn)尺測設(shè)一條水準(zhǔn)線，再以水準(zhǔn)線為參考測量各地層特征點，最后在米格紙上成圖。剖面圖測繪多是分探方獨立操作，加之水準(zhǔn)線的精度只能到1度，各探方剖面圖常常不能拼合，即使強行拼合，往往不能精確地量化反映地層形態(tài)。用全站儀測繪剖面圖，只需將豎直度盤水平置零，結(jié)合對中桿

5、就能一次性地給所有的探方指定一個統(tǒng)一的水準(zhǔn)面，然后再獲取各地層特征點到該水準(zhǔn)面的距離，最后在電腦上編輯成圖。由于全站儀測設(shè)的水準(zhǔn)面精度在2秒左右，生成的剖面圖能夠精確地量化反映地層的各種形態(tài)。3地形圖的測繪考古發(fā)掘用的地形圖多是利用現(xiàn)有的地形圖，而且很難獲得萬分之一以上的大比例尺地圖。對于精細(xì)的考古地形研究而言，萬分之一以下的地圖用途有限，很多在現(xiàn)場可見的地物地貌在地圖上根本得不到反映。由于技術(shù)和人力的原因，大多數(shù)發(fā)掘者難以用傳統(tǒng)測量方法制作滿足使用要求的地圖，以致在發(fā)掘報告中用大量的文字描繪發(fā)掘區(qū)的地物地貌，所附地形圖卻非常粗略，使得讀者只能依靠文字去想象當(dāng)?shù)氐匦危鼰o從以量化的角度作進(jìn)一步

6、的研究。使用全站儀可快速制作五百分之一以上的大比例尺地形圖。在測站上架設(shè)全站儀，開啟坐標(biāo)測量功能，采集足夠的地物地貌特征點，最后利用成圖軟件很快就能生成有各種間距等高線的地形圖，并能進(jìn)一步建立數(shù)字高程模型，為后續(xù)研究提供詳盡的地形數(shù)據(jù)。4探方平面遺跡圖及單個遺跡平剖圖的測繪傳統(tǒng)工作方式是利用羅盤和皮尺測繪在米格紙上，精度低，難以準(zhǔn)確反映遺物的三維關(guān)系。此外由于要制作比例尺不一的單個遺跡平剖面圖、探方分層平剖面圖、探方總平面圖等圖紙，重復(fù)工作量大，勞動強度高，測繪效率低。其實，使用全站儀能夠?qū)崿F(xiàn)探方平面圖和單個遺跡平剖面圖的一體測繪。在適合的最好能夠通視整個發(fā)掘區(qū)的地點，設(shè)立測站、架設(shè)全站儀。當(dāng)

7、有遺跡清理完畢時，即用全站儀逐一照準(zhǔn)若干特征點，獲取三維坐標(biāo)，繼而在電腦上成圖。如有外形復(fù)雜的遺跡，如帶骨架的墓葬，可照準(zhǔn)其中線上的兩個特征點，將其準(zhǔn)確位置落在圖上，至于外形可在電腦上參照遺跡實況手繪而成?？脊艤y繪范圍小，全站儀的測量成果精確到毫米級是沒問題的，因此完全可將所有探方的遺跡一次性測繪在一張總圖上，當(dāng)需要單個遺跡圖時，只需選取相應(yīng)的遺跡，設(shè)定需要的比例輸出即可；另外，該總圖還能非常方便地以探方或地層等單位出圖，從而實現(xiàn)了各類遺跡圖的一體化測繪，省去了重復(fù)制圖的麻煩，大大降低了工作量和勞動強度。5洞穴遺址的測繪洞穴是三維空間，傳統(tǒng)作業(yè)方式定向難，測量不易，很難精確反映洞穴及其堆積的情

8、況。利用全站儀，即使洞穴深度大、彎道多，也可先布設(shè)導(dǎo)線，繼而獲取洞底、洞壁、洞頂?shù)雀鞅谔卣鼽c的三維數(shù)據(jù)，最后在電腦上制作洞穴的平剖面圖和三維立體圖。同理，可用全站儀完成復(fù)雜結(jié)構(gòu)墓穴的測繪。6其他用途全站儀的用途實際上是根據(jù)發(fā)掘需要而加以設(shè)計利用的，很多用途尚待在實踐中去發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，現(xiàn)列舉一些其他用途以供參考。高程點的導(dǎo)入。如某遺址位于半山腰上，山腳有國家測繪部門埋設(shè)的大地高程點，兩者相距數(shù)千米或更遠(yuǎn)?？稍谝呀?jīng)高程點上設(shè)全站儀，向遺址引點就能獲得遺址的確切高程。石刻造像的測繪。石刻造像的型面復(fù)雜，測量制圖難度大，傳統(tǒng)手工作業(yè)需要技能精熟的工作人員耗費大量的時間方能完成。可在全站儀正面的合適位置上

9、設(shè)立測站，由整體到局部，測量特征點，繼而在電腦上編輯成圖，從而獲得精美而又精確的立面圖、剖面圖。三、全站儀測繪的優(yōu)勢高精度、高效率，低強度，傳統(tǒng)作業(yè)需要幾天才能完成的工作用全站儀幾個小時就可能完成；結(jié)果可適時修改，任意比例輸出；矢量圖格式，可進(jìn)行如地層面積、體積，遺跡間距離、方位差等多種數(shù)據(jù)的量算，量化反映某些重要的田野信息，為考古研究提供重要參考。四、全站儀對田野發(fā)掘工作的影響傳統(tǒng)田野測繪體現(xiàn)了一種“發(fā)現(xiàn)f測繪”的工作模式，主要目的是保存資料。發(fā)掘者先發(fā)現(xiàn)、清理各種遺跡現(xiàn)象，繼而進(jìn)行測繪工作，測繪圖紙和文字、圖像、影像資料一樣都是一種記錄形式。傳統(tǒng)測繪在考古發(fā)掘記錄上起到了很重要的作用，但有明顯的弊端：精度低，不能滿足量化研究的需要，后期再研究價值低，非發(fā)掘者，甚至發(fā)掘者都難以再從測繪成果中覓得新發(fā)現(xiàn)。其實，考古測繪的目的不單是保存資料，而是獲得再發(fā)現(xiàn)、再認(rèn)識。全站儀能以其較高精度突破傳統(tǒng)測繪局限，建立一種“發(fā)現(xiàn)f測繪f發(fā)現(xiàn)”的研究型工作模式。為說明問題，舉下例說明：沿某江河流域分布的若干遺址的地層之中夾有洪水形成的淤積層，研究者利用不同的測繪成果使得研究結(jié)論在深度有很大差異，如表所示。從上述例子可以看出，全站儀一定程度上加強了田野信息提取的廣度和深度，研究者能夠利用全站儀組織新的研究方法，獲得更有價值的結(jié)論。作為一種先進(jìn)的測量儀器，尤其是在