手持GPS测绘仪器在考古调查中的应用

   伴随着GPS(Global Positioning System)技术的快速发展，考古研究中GPS技术的应用得到了足够的重视，在长城调查、第三次全国文物普查，以及其他考古调查中都起到了重要作用，并且取得了丰硕的成果。GPS技术的应用为现代考古学研究提供了一整套全新的方法和手段，成为考古学研究中一个独特的研究方向。

   手持式GPS是GPS家族中使用面最广，和个人用户关系最为密切的产品。手持GPS可以独立工作，进行定位、导航、记录航迹等，并且手持GPS具有电子罗盘、速度表、里程表、温度计等功能，方便用户使用。手持GPS除具有所有GPS的特点之外，还有体积小，携带方便;专业外观设计，一般具有防水、防震功能;功能丰富，操作简单;定位精度可以达到5米-10米;可以与PC、PDA、手机等智能化产品连接，实时进行数据更新等特点。此外，手持GPS接收机一般都是12通道的，可以同时接收12颗卫星的信号。GPS接收机收到3颗卫星的信号可以输出2D(就是2维)数据，只有经纬度，没有高度;如果收到4颗以上的卫星，就输出3D数据，可以提供海拔高度，虽然海拔高度数据在一些地方存在较大误差。现在有些GPS接收机内置了气压表，比如etrex的SUMMIT和VISTA，这些机器根据两个方面高度数据综合得出最终的海拔高度，精度较以前有了很大提高。

   手持GPS在考古调查中的具体应用主要包括测点、测距、测面积、高程测量、电子罗盘、航迹、导航等内容。

   使用手持GPS进行区域考古调查Garmin的Venture(奇遇)手持GPS如配有2MB内存，支持最大存储20条航线、10条航迹、2999个航路点，是存点最多的GPS手持机之一。该机的热启动时间在15秒之内，每秒刷新一次卫星信息，定位精度可达7米。我们就以GARMIN手持GPS-奇遇系列对某地进行区域考古调查为例，来说明手持GPS在考古调查中的使用方法和注意事项。

   (1)准备工作

   准备好调查区域的地形图、GPS、对讲机、记录便签等。在充分熟悉调查地区地形图的基础上，根据调查目的地及调查人员分组情况选定调查路线，每3-4人一组，利用GPS的导航及定位功能进行地块现场调查、对现有遗迹位置测量。

   (2)现场调查

   此次调查我们与国家博物馆合作，采用了国内外比较流行的区域系统调查方法，这也是一种一定区域内的全覆盖式调查。与传统的调查方法相比，区域系统调查法收集到的信息更加丰富全面。我们规定：如果条件允许，调查者横向之间应保持30米左右的距离，每人每个测点的距离为20米，这样，每一个测点都代表了一定的面积范围，在此范围内发现的任何遗存都归入该点。在实地调查中，我们以观察地坎为主要调查方式，这样做，主要是考虑到地坎断面上更易于发现遗存或者遗迹。

  (3)数据记录

   每个调查队员除了携带GPS以外还应携带记录便签、记录笔等。在每测一个点位时都应详细地记录点位的编号，比如JN20080101M001;点位坐标，包括经纬度和高程;遗存或者遗迹位置，比如：李庄东;记录遗迹的类别，比如灰坑、文化层、地表等;记录遗存的类别陶片、石器等;记录遗存或者遗迹的文化分期，比如仰韶、庙底沟二期、龙山等;如有其他情况应在备注中详细记录。

   (4)数据处理与分析 根据要求在Access或者SQL

   Sever等数据库软件中建立结构表单，形成我们所需要的数据库，然后将采集的数据输入到数据库中，利用数据库的强大功能来满足我们对数据的查询、修改、调用等一系列操作。

   (5)调查结果

   利用上述数据库可以直接分析得到一些有价值的结果，比如不同时期人类居址的相对高度、不同时期的中心聚落等。但是属性数据库还不能把所有的信息很好地展现。不过，我们可以使用地理信息系统(GIS)技术来处理大量的复合的数据。

   地理信息系统(GIS)是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。

   我们利用GIS软件把GPS所测的点位信息以及调查中的其他信息一起加载，形成了一个比较全面的分析显示系统。我们把不同时期的遗存建立不同的符号体系，用不同的符号或者颜色进行区分，这样每一个时期文化遗存的分布就能区别出来了，自然，每一个遗址的不同文化分布也区别出来了。同样，我们可以根据其他信息进行分类，形成专有信息的专题地图，这样，所有的信息都可以立体地、专题性地呈现出来。通过图表、图廓的显示，对调查的结果就有了一个直观的认识，也为我们分析整个区域内部的聚落变化的规律及其成因提供了依据。我们用MapInfo这个比较专业的地理信息系统软件将GPS所测的点位信息经过转换后形成关于时代的专题图。利用GPS测点的高程我们作出了关于高程的专题图。

   (6)注意事项

   ① 在每天出发之前要检查GPS是否有电，并要携带备用电池;在初次使用GPS时要设置好坐标系统、坐标显示方式等，以使数据格式统一，便于后期数据处理。

   ② 每天第一次启动GPS搜索卫星需要较长的时间，也就是GPS冷启动，为了避免在首次测点时搜索卫星耗费时间，我们可以在去目的地的路上先打开GPS，让其搜索卫星信号，待其信号稳定后关闭，这样做可使再次打开GPS时只需几秒钟就可以搜索到卫星信号;在测点时，应把GPS举过头顶，让其有更好的信号接受，提高测量精度。

   ③ 数据记录是后期分析处理的基础，所以要确保每个点位的信息的正确性。

   ④ 数据库的选择与设计首先要满足一般的数据检索、修改，还要考虑到与GIS软件的兼容性，满足数据的转换与调用。

   ⑤ GPS和GIS的结合可以使调查结果信息化、直观化，但是最基础的是当地矢量化地形图的坐标系统和GPS坐标系统的一致，否则各种信息都将杂乱无章;GIS软件的选用比较灵活，现在市面上常见的ArcGis、SuperMap、MapInfo、MapGis等都可以满足我们的要求。

   ⑥ 手持GPS的应用的确能提高工作效率，但不可否认的是目前GPS的单机定位精度较低，在沟谷中或者其他信号不稳定的地方误差更大，我们能做的就是尽量减少误差。

   手持GPS是一种方便快捷的采集遗址、遗存信息的工具，它的使用打破了传统考古调查的局限性，使得调查收集的数据更为全面，详尽。将收集来的GPS数据结合GIS、RS等先进的空间分析技术，还可以得出很多有价值的结论，比如不同时期古代聚落的分布与自然环境的关系，古代人类活动行为方式等等。随着现代考古学的深入研究以及GPS技术的发展，GPS在考古中的使用将更为重要，但更多的实用功能需要我们探索研究。