遥感技术在GIS考古中的应用


发布日期 : 2017-07-18 07:56:07 UTC

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遥感技术在考古学研究和文化遗产保护中有十分广泛的应用, 目前已经发展成为考古学的一门分支学科一遥感考古。 遥感技术的一大优势是与GPS和GIS技术的有效整合, 形成3S集成技术,是构建“数字地球”的主要手段。 目前,遥感技术在GIS考古中的应用主要体现在为GIS 在考古学研究中的应用提供基础的空间数据资料, 其中既包括从遥感影像获取考古空间信息, 也包括获取支持聚落和景观考古研究的环境、资源和景观等信息。

(一)考古空间信息的获取

遥感影像用于获取考古空间信息有很大的优势, 主要表现在遥感对考古遗迹独特的观察视角上。 由于遥感可以从高空拍摄遗迹的全貌, 因此一些在地面不易被观察和记录的考古遗迹 通过遥感影像可以被明确地辨识出来并得到准确的记录。

经过正射纠正的遥感影像具有严格的数学基础, 可以用来进行大范围的考古制图, 尤其是通过遥感影像解译而辨识出来的考古遗迹 可以在GIS软件中直接提取其空间信息, 是目前GIS与遥感相结合的一个主要途径。

早在20世纪初期,英国考古学家就开始利用气球和飞机 拍摄的航片对著名的Stonehenge遗迹进行观测和记录。 1983年,美洲考古学家使用Landsat卫星影像发现并记录了 墨西哥玛雅时期的农田、聚落和城市体系。2002、2003年Philip、Ur等人 利用美国解密的CORONA卫星资料发现并记录了叙利亚古代聚落的道路系统, 并利用这些道路的分叉特点,复原了古代聚落的农耕范围。

(二)辅助定位与记录

高空间分辨率的遥感影像由于对地表的辨识程度很高, 因此可以用于大范围田野考古中的精确定位, 尤其适合在田野考古调査中,辅助调查人员确定考古遗迹的准确位置。 以考古学研究和文化遗产管理为目标的田野考古调査, 十分强调调査工作的系统性,尤其是系统、准确地记录观察采集区域。 但是传统的拉网式调査方法,按照调查人员之间的固定间距记录调查网格, 既不准确,又缺乏灵活性,而现代田野考古调査可以用高空间分辨率 彩色遥感影像作为背景底图,辅助调査网格的定位和数据记录。

2012年北京大学考古文博学院与河南省文物考古研究所合作, 在河南禹州地区开展的考古区域系统调査中使用了经过数据融合 的GeoEye卫星影像作为底图,并依据影像上的现代土地利用状况 将调査区域分割成若干不规则多边形斑块,生成调査用“记录”(tract)。 由于使用了最新的高分辨率遥感影像,因此在野外可以方便地以此为 参照找到所需调査的地块,填写“记录表”。同时, “记录”的编号在GIS软件中通过计算地块多边形的几何中心坐标来实现。 具体来讲,即分别取X和Y坐标的后6位组合成一个13位数的编号 (取6位是为了保证在调查区域内所有调查记录的编号不重复), 这样,在野外可以方便地依据多边形的编号和GPS 所测量的实时坐标辅助遥感影像找到地块的位置。

(三)环境、资源和景观信息的获取

现代遥感技术提供了丰富的多光谱数字影像, 利用这些多光谱数据可以为辨识特殊的地貌环境、 土地类型、矿产资源、植被分布等信息提供有力的工具, 如果再辅以地面的抽样调查检验,就可以既准确, 又高效地绘制出它们的空间范围。比如, 通过对多光谱遥感影像数据的光谱分析, 提取出重要矿产资源的分布范围, 如制作石器所用特殊石料的岩性分布图、 制作陶器所角特殊羼合料的矿产分布图; 提取出不同的地貌类型的空间分布状况,如河流阶地; 提取出地表植被的覆盖状况,如NDVI归一化地表植被覆盖指数, 并用以评估土壤流失状况等。

通过多光谱遥感影像提取的这些环境、 资源和景观信息可以直接整合到GIS支持的景观考古空间分析。 比如,在GIS景观分析中,我们利用ETM+多光谱数据生成的NDVI 对古代植被分布状况进行分类重建,并以此为基础创建土壤侵蚀模型, 评估古代冶铁活动对植被破坏的不同状况下土壤的流失状况。

总之,遥感包含了丰富的地理信息, 是现代地理信息系统不可或缺的重要资料来源, 充分利用好遥感资料对考古学研究和文化遗产管理有重要的帮助。