田野考古中的测绘技术与要点

田野考古中的测绘技术与要点北京大学考古文博学院2009年6月纲要•田野考古测绘的主要内容•田野考古测绘的装备•田野考古测绘的资料准备•遗址测绘•田野考古调查中的测绘技术•田野考古发掘中的测绘技术•测绘资料的数字化和输出第一章田野考古测绘的主要内容•地图绘制•遗址规划•地层堆积和遗迹现象的测绘地图绘制•线绘地形图•数字地面模型遗址规划•建立三维测绘坐标系统•对遗址进行适当的分区地层堆积和遗迹现象的测绘•发掘区遗迹单位平面图•遗迹单位平、剖面图•佛像、石窟寺测绘三维激光扫描测绘传统方法测绘•古代建筑传统方法测绘•古代建筑摄影测量方法测绘第二章田野考古测绘的装备•传统测绘仪器设备•罗盘、水准器、卷尺•平板仪•水准仪•现代测绘仪器设备•电子全站仪•激光测距仪•GPS接收机•3D激光扫描仪•航空模型+近景摄影测量软件传统测绘仪器设备现代测绘仪设备•电子全站仪•包括红外激光(IR)和可见激光(RL)两种测量模式，价格￥50,000~100,000•田野考古测绘中常用功能包括:距离测量、坐标测量、后方交会和探方放样•全站仪均人工设定水平角现代测绘仪设备•激光测距仪•包括迷你型激光测距仪和手持激光测距仪•迷你型激光测距仪：测量距离短，无测角功能，价格￥2,000•手持激光测距仪：测量距离远，具有复杂的测角等功能，价格￥20,000~50,000现代测绘仪设备•GPS接收机•手持型：精度5~10米，价格￥2,000~6,000•后处理差分型：精度0.1~0.5米，价格￥10,000•测地型：精度0.01~0.03米，价格￥3*30,000•RTK型：精度小于0.01米，价格￥300,000现代测绘仪设备•3D激光扫描仪•中近景三维激光扫描，价格￥300,000•远景三维激光扫描，价格￥1,000,000现代测绘仪设备•航空模型+近景摄影测量软件•航模需配备陀螺仪等稳定设备，价格￥70,000~100,000•测量软件，价格￥200,000•另需配备专业照相机第三章田野考古测绘的资料准备•田野考古测绘可充分利用各类已有资料：•测绘控制点•数字栅格图（DRG：DigitalRasterGraphic）•数字线划图（DLG：DigitalLineGraphic）•数字正射影像图（DOM：DigitalOrthophotoMap）•数字地面模型（DEM：DigitalElevationModel）测绘控制点•三角点•水准点•GPS控制点•4D产品的数字化测绘成果数字栅格图和数字线划图数字栅格图数字线划图数字栅格图和数字线划图•包括1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:1万基本比例尺地图。•1:100万~1:5万数字栅格图和数字线划图可到“国家基础地理信息中心”（北京市海淀区紫竹院百胜村1号）购买，1:1万地图需到省级测绘部门购买。•1:100万~1:25万比例尺地图采用的是WGS84（经纬度）大地坐标系，1:10万~1:1万比例尺地图采用的是北京54或西安80坐标系。•1:400万的数字线划图已免费公开，用户可到“国家基础地理信息系统”网站下载，包括国界、省界、地市级以上居民地、三级以上河流、主要公路和主要铁路。下载地址是数字正射影像图•田野考古测绘使用的数字正摄影像包括各种比例尺的航空遥感照片和卫星遥感影像两类。•航空遥感照片具有分辨率高，发展历史较久的优点，但缺点是照片投影变形较大，包含信息量有限；卫星遥感影像则包含信息量丰富，投影变形小，拍摄时新性强。•无论是航空遥感照片还是卫星遥感影像都需要精确的校正和配准，形成数字正射影像。数字正射影像图•航空照片•我国摄制的航摄像片，像幅主要有18厘米×18厘米（旧航片）(1:6万)和23厘米×23厘米(1:3.5万)两种。同一航线上两张航片有大于60％的重叠度（航向重叠），相邻两条航线的航片有大于30％的重叠度（旁向重叠）。成图比例尺航摄比例尺影像地面分辨率（m）1：50001：10000～1：200000.4～0.81：100001：20000～1：400000.8～1.61：250001：25000～1：600001.0～2.41：500001：35000～1：800001.4～3.2数字正射影像图•航空照片18*18厘米航空照片23*23厘米航空照片数字正射影像图•航空照片•航片可到“国家基础地理信息中心”或省级测绘部门购买。•购买时需同时索取相机焦距、框标参数、拍摄高度等相关航片相机指数，以便于进行照片的正射校正。•如需生成等高线和数字地面模型，还需同时购买同景航片的影像对。数字正射影像图•卫星影像•卫星影像采用彩色、近红外、微波等感光元件记录地表反射的不同光谱信号，形成多波段的卫星遥感影像，包含有丰富的数据信息。•考古测绘中常用的卫星遥感影像数据有：美国NASA的Landsat系列卫星，商用IKONOS、QuickBird和GeoEye等高分辨率卫星；俄罗斯的SPIN-2高分辨率卫星；法国的SPOT系列卫星；加拿大的RADARSAT雷达成像卫星；日本的Aster卫星；意大利COSMO-SkyMed1卫星；中国与巴西的CBERS资源卫星等。数字正射影像图•美国Landsat(陆地卫星系列)•专题制图仪（TM）系列（1982、1984年发射，Landsat4、5号星）数字正射影像图•美国Landsat(陆地卫星系列)•专题制图仪（TM）系列（1982、1984年发射，Landsat4、5号星）数字正射影像图•美国Landsat(陆地卫星系列)•增强专题制图仪（ETM+）系列（1999年发射，Landsat7号星）•ETM+的1-5和7波段仍然保持30×30米的空间分辨率。热红外波段为60×60米的地面分辨率。覆盖范围183公里×170公里。•增加15×15米地面分辨率的全色波段(0.52－0.90)。•三种水平的数据：Level0R原始数据，未作辐射校正(每景不多于500美金)。Level1R为已作辐射校正的数据。Level1G为经辐射和几何校正的数据。Level1R和1G更贵。数字正射影像图•美国Landsat(陆地卫星系列)•增强专题制图仪（ETM+）系列（1999年发射，Landsat7号星）数字正射影像图•法国SPOT•最早的SPOT-1卫星于1986年发射。•最新的SPOT系列卫星为SPOT-5，2001年发射。•①全色波段：0.49－0.69μm，地面分辨率为2.5～5米。•②多光谱图像：有蓝(0.43－0.47μm)、绿(0.49－0.61μm)、红(0.61－0.68μm)、近红外(0.78－0.89μm)4个波段，地面分辨率为10米。数字正射影像图•法国SPOT数字正射影像图•美国IKONOS•1999年发射，2000年投入使用。•①全色影像(0.45－0.90μm)，星下点地面分辨率为l米。•②多光谱影像地面分辨率4米：•波段1：0.45－0.53μm•波段2：0.52－0.61μm•波段3：0.64－0.72μm•波段4：0.77－0.88μm。数字正射影像图•美国IKONOS数字正射影像图•美国QuickBird•2001年发射。•①全色波段：0.445－0.9μm，星下点地面分辨率为0.61米。•②多光谱图像：有蓝(0.45－0.52μm)、绿(0.52－0.60μm)、红(0.63－0.69μm)、近红外(0.76－0.90μm)4个波段，地面分辨率为2.44米。数字正射影像图•美国QuickBird数字正射影像图•美国GeoEye-1•2008年发射。•①全色波段：0.45－0.8μm，星下点地面分辨率为0.41米。•②多光谱图像：有蓝(0.45－0.51μm)、绿(0.51－0.58μm)、红(0.655－0.69μm)、近红外(0.78－0.92μm)4个波段，地面分辨率为1.65米。数字正射影像图•美国GeoEye-1数字正射影像图•田野考古测绘常用卫星影像报价数据源幅宽（公里）最高地面分辨率（米）单价（元/平方公里）TM/ETM18530/150.0146SPOT-5602.517.17IKONOS111230QuickBird16.50.61285GeoEye-115.20.41650数字正射影像图•公开开放卫星遥感影像•GoogleEarth••GoogleMaps••WorldWind•数字正射影像图•公开开放卫星遥感影像•GoogleEarth数字正射影像图•公开开放卫星遥感影像•GoogleMaps数字正射影像图•公开开放卫星遥感影像•WorldWind数字正射影像图•公开开放卫星遥感影像•WorldWind数字正射影像图•公开开放卫星遥感影像•WorldWind数字正射影像图•公开开放卫星遥感影像•WorldWind数字正射影像图•公开开放卫星遥感影像•WorldWindNASA火星NASA月球数字正射影像图•公开开放卫星遥感影像•LandsatGeocover•目前免费公布了Landsat-5和Landsat-7的7-4-2三个波段的数据，用作红绿蓝三色假彩数据。•公布的数据有两套：一套拍摄时间为1990年；一套拍摄时间为2000年。•下载地址：，数据均有UTM坐标。•Geocover数据也可以在WorldWind中直接查看。数字正射影像图•LandsatGeocover数字正射影像图•LandsatGeocover数字地面模型•数字地面模型（DEM）是地球表面高程的数字化形式，是田野考古测绘的重要内容之一。•数字地面模型主要有两种生成方式：•根据等高线和高程点采用空间插值的方式生成。•采用立体影像对，用摄影测量的方式生成。•田野考古测绘也可以利用已有的数字地面模型•国家基础地理信息中心可购买到精度达1:50,000的DEM。•购买卫星影像的立体影像对生成。•下载免费的公开数据数字地面模型•ASTER卫星1B数据•共有14个波段，其中3N和3B是一个立体影像对，空间分辨率15米，可生成30米分辨率的DEM。•通过网络的方式支付，网址：•幅宽为50*80公里，一景费用80美圆。数字地面模型•ASTER卫星1B数据数字地面模型•ASTER卫星1B数据ASTER3NASTER3BDEM数字地面模型•下载SRTM数据•2000年发射的美国“奋进号”航天飞机通过测绘雷达获取的全球DEM数据（地球表面覆盖达80%），有30米和90米分辨率两种。目前已公开90米分辨率，可通过网络免费下载使用。•下载地址：数字地面模型•下载SRTM数据数字地面模型•下载SRTM数据第四章遗址测绘•遗址测绘的基本内容和要求•建立遗址三维测绘坐标系统•大型遗址的分区规划•碎部测量•利用大比例尺数字栅格/线划图测绘•利用航空/卫星遥感影像测绘遗址测绘的基本内容和要求•遗址测绘是为了获取反映遗址环境地貌特征的地形图，地形图的内容应包括：测量控制点、等高线、居民地、工矿建（构）筑物及其他设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植被和其他重要标志性地物等各项地物、地貌要素以及地理名称注记等。•地形图应全面反映遗址微地貌特征和所处区域的自然、人文景观，地形图的比例尺不能小于1：10,000。•遗址测绘必须严格遵守《中华人民共和国测绘法》的相关规定，做好保密工作。建立遗址三维测绘坐标系统•遗址测绘必须首先建立三维测绘坐标系统，并在遗址上设立相应的永久性测量控制点。•大型遗址需设立多个测量控制点，建立有效的测量控制网，以满足遗址各区域测量精度的要求