地理信息系统在考古研究中的应用类型3
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(三 ) 考古信息系统研究与建立 考古数据库和考古信息管理系统的建立 是开展各种考古分析的基础 。目前 , 考古研
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究和文物管理单位面对纷繁复杂并迅速积累 的考古 、文博资料 , 主要采用档案的人工管 理方法 , 这种方法不仅费时费力 , 效率很 低 , 而且信息安全和共享程度不足 , 查询和 表达手段更是不能满足信息时代的要求 。只 有将 GIS和 M IS技术结合起来应用到考古信 息管理中 , 才能实现对考古信息进行高效的 科学管理 , 使考古资料的效益得到充分有效 的发挥 。欧美考古界在这一研究领域内已取 得了很大的进展 , 国内现在也已经有人对这 个问题进行了初步的尝试 。如长江三角洲地 区考古信息管理系统 [ 6 ] 、山东沭河上游史 前文化考古信息系统等 。山东沭河上游考古 信息管理系统的设计和制作是以 GIS技术为 支撑 , 初步建立了该区古文化遗址数据库 , 对该库目前所含 112 处史前遗址的空间分 布 、文化分期 、保存程度等基本资料以及有 关的文本和图形 、图像 、现场录像等信息进 行科学的管理和分析 , 以对今后的考古研究 及 GIS在考古中的应用分析提供了基础和保 障。
要建立考古数据库时 , 可以将考古遗址 抽象为点 , 也可以抽象为面 , 这将根据表达 的需要以及数据的可获取性和数据源的比例 尺而定 。数据库的字段和记录可根据自己的 需要而定 , 如选择每一遗址的位置 、文化性 质 、海拔高度 、坡度 、坡向 、遗址与河流之 间的距离等等 。
目前西方不少国家和组织正在寻求以标 准的考古数据记录格式 , 通过基于 GIS的网 络数据库来达到信息的共享 ; 以电子出版物 和虚拟考古遗址的形式在国际互连网上实现 无 “时差 ”的信息交流 [ 5 ] 。
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华夏考古 2005年第 2期
地理信息系统在考古研究中的应用类型 3
齐乌云 1 周成虎 2 王榕勋 3
(11中国社会科学院考古研究所 , 北京 100710; 2、31中国科学院地理科学与资源研究所 , 北京 100101)
关键词 : 考古研究 ; 地理信息系统 ; 应用类型 摘 要 : 本文简单介绍了地理信息系统的基本概念及 GIS考古学的国内外研究状况 , 并结合国家自然科学基金项目 “GIS支持的山东沭河上游聚落考古研究 ”课题和 “基于 GIS的黄河上游官亭盆地史前文化人地关系研究 ”课题所完成的 工作 , 初步总结了地理信息系统在考古研究中的应用类型 。
Key words: archaeol ogicl research, GIS, app lication sphere Abstract:Based on her two p roiects,“Settlement archaeological research of the upper Shu R iver valley based on GIS”and“Researches on man - land relationship s in Guanting Basin of the upper Yellow R iver valley supported by GIS”, the author tries to sum up the ap2 p lication Sphere of the GIS in archaeological studies.
3 国家自然科学基金 (批准号 49801001 ) 和国家自然科学基金 “中国西部环境和生态科学 ”重大研究计划 (批准号 90202004) 资助项目 。
地理信息系统在考古研究中的应用类型
并且主要的工作集中于利用 GIS进行考古数 据库建立 , 例如三峡库区文物分布的 “电 子地图 ”; 长江三角洲地区考古信息管理信 息系统 [ 3 ] ; 河南省文物考古研究所和美国 密苏里州立大学人类学系于 1996 年在河南 颍河上游两岸 10 千米范围内的聚落考古调 查中 , 使用 GIS和 GPS对遗址进行了较精 确的测绘 [ 4 ] ; 山东沭河上游人地关系研究 中的考古数据库 、考古信息管理系统 、考古 遗址预测模型的建立等等 。
二 、 G IS考古学的国内外研究状况
综观欧美 GIS考古学研究的发展 , 可大 致分为三个历史阶段 : 20 世纪 70 年代末 , 计算机图形学 、数据库和统计分析等技术开 始应用于考古研究 ; 80年代 , GIS在北美兴 起 , 遗址预测成为考古 GIS的主要研究方 向 ; 90年代初 , GIS开始被欧洲考古界所认 识并接受 , 景观考古 GIS分析逐渐盛行 [ 2 ] 。 关于 GIS在中国考古研究中的应用 , 现在的 资料还非常的缺乏 , 实际的工作更是稀少 。
地理信息系统在考古研究中的应用类型
考古信息管理系统的设计以数据库为核 心 , 共有三个基本模块构成 , 即数据采集模 块 、数据管理模块和系统应用模块 。在系统 设计方面 , 系统的硬件和软件要求配置合 理 , 体现效率 ; 系统的数据源要求精确 , 在 系统设计的数字化 、数据编辑 、数据转换等 过程中减少误差 , 提高数据的精确性 。整个 系统力求层次清晰 , 功能分割条理清楚 , 用 户界面简明易懂 , 便于系统操作人员的管理 和使用 。系统提供的数据管理功能要求能够 体现方便 、快捷的特点 。系统设计要留有接 口 , 随着社会经济条件 、科学技术的发展 , 如欲增加新的功能模块 , 要求现有模块不做 大的改动或不影响整个系统的结构 。作为一 种基于 GIS的系统 , 本系统除了具有空间数 据库的查询 、检索 、输入 、输出的通用功能 外 , 还能为科研部门提供空间模拟 、空间分 析等功能 。
三 、 G IS在考古研究中的应用类型
GIS在考古中的应用研究是多方面的 , 可以应用 于 从 考 古 数 据 采 集 到 考 古 数 据 存 储 、分析 、解释以及表达的各个方面 。综观 GIS在考古研究中的应用类型 , 可以归纳以 下几个方面 。
(一 ) 计算机制图 空间性是考古研究的关键特性 , 它涉及 到考古研究在理论 、方法以及实践中的各个 层次 。考古数据的时空特征是 GIS应用的基 础 。 GIS的空间数据管理和空间数据分析功 能为解决考古学空间性和多变量问题提供了 一种有效的方法手段 。 G IS在考古研究中的最直接的应用就是 利用考古数据制图 , 这方面的应用包括区域 内遗址分布图 、古水系分布图 、古植被分布 图 、古地貌分布图 、三维地形图等 。利用 G IS处理地图的优势在于它可以将考古资料 分成不同的图层 , 如遗址 、遗物 、水系 、地 貌图等 , 然后根据不同的研究需要可进行图 层叠加 , 制成各种专题地图和综合地图 。 进一步 , 可把 GIS作为管理和决策的工 具 , 如山东沭河上游史前文化遗址分布图 , 既可按多种条件进行查询 , 也可将查询结果 制图输出 。 (二 ) 考古数据库建设 G IS是一种地理空间数据的数字处理技 术 , 利用 GIS不仅能够表达对地物的描述性
查 、环境评估 、区域发展规划 、公共设施管 理 、交通安全等领域 , 成为一个跨学科 、多 方向的研究领域 [ 1 ] 。 GIS无论在哪个研究领 域中的应用 , 它都包括三个研究阶段 : 11 原始数据的数字化及其制图 ; 21建立模型 ; 31模拟 、分析 、预测 。 GIS因为其特殊的组 织和使用信息的方式 , 逐渐成为考古信息管 理和考古研究分析的强有力的工具 。
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的属性信息 , 而且还能表达地物诸如位置 、 空间形态等的空间信息 , 用地理特征唯一 ID 码的机制 , 将空间信息与属性信息结合 起来 , 使人们不仅知道存在什么样的信息 , 而且知道其发生在什么地方 , 及其在空间与 时间上的变化 。当今流行的商业 GIS软件 中 , 实体的空间数据和属性数据是分开存储 的 , 目前正在发展一种面向对象的数据库 (Objeot O riented Database) , 根据地理景观 的结构特点 , 设计空间数据结构 , 实现属性 和图形在数据结构上的统一 : 对于考古遗址 的描述 , 考古学家不仅关注其诸如文化层时 代 、文化层埋深 、文化内容以及面积等属性 信息 , 而且还关注其诸如空间位置 、遗址间 分布关系等空间信息以及这些内容随时间的 变化等等 。另外 , 在 GIS中 , 客观世界各种 地理现象或空间实体被抽象成点 、线 、面三 种基本的地理特征类型 , 从而实现在统一的 地理空间中 , 去认识 、理解和分析各种复杂 空间现象和过程 ; GIS的这种数据组织方 式 , 实现了考古遗址同其周边环境的无缝集 成 , 对于考古研究提供了极为有利的条件 。 所有这些 , 都使得 GIS成为考古数据库建立 的最理想的平台工具 。
一 、引 言
地理 信 息 系 统 ( Geographic lnform ation System s, 简称 GIS) 是上世纪 60 年代中期 开始逐渐发展起来的一种采集 、存储 、管 理 、分析 、显示与应用地理信息于一体的计 算机系统 , 是分析和处理海量地理数据的通 用技术 。作为一种通用技术 , GIS按一种崭 新的方式去组织和使用地理信息 , 以便更有 效地分析和生产新的地理信息 ; 同时 , GIS 的应用也 改 变 了 地 理 信 息 分 发 和 交 换 的 方 式 。因此 , GIS提供了一种认识和理解地理 信息的新方式 , 从而使 GIS进一步发展成为 一门处理空间数据的学科 。作为一种空间决 策支持系统 , GIS不仅拥有信息系统所具备 的一般特征 , 而且具有处理和分析空间信息 的能力 。正因为 GIS这种通用的空间信息分 析处理能力 , 使其在近 30 年内得到惊人的 发展和长足的进步 , 已广泛地应用于资源调
(四 ) 考古遗址预测模型的建立 考古遗址预测模型的研究是迄今 GIS在 考古应用中开展的最为广泛和最为主要的研 究 [ 7 ] 。其基本的方法就是对研究区域建立 一个数学模型 , 该模型能够根据研究区域任 何给定位置的一些环境变量对该位置存在考 古遗址的概率进行预测 。考古学和地理学是 姊妹学科 , 他们所关心的对象都是人类活动 在空间和时间上的模式 。这充分说明了将 GIS应用于考古研究的直观性和必然性 。 从本质上讲 , GIS与考古遗址预测模型 的结合是一个 GIS与应用模型集成的问题 。 GIS是建立考古遗址预测模型的理想工具 。 首先 , GIS使得大范围高精度的海量考古信 息和环境信息的集成成为可能 ; 第二 , GIS 技术提供了预测文化资源分布的复杂模型的 实现方法和能力 ; 最后 , GIS提供了对预测 结果进行显示和检测的方法和能力 。 (五 ) 景观考古 GIS分析研究 G IS在景观考古的理论建立方法方面的 应用有着极大的潜力 。我们知道 , GIS最大 的优势在于其强大的空间分析和模型分析功 能 , 许多原来无法或难以应用于景观分析的 方法 如 可 视 域 分 析 ( V iew shed Analysis) 、 累积 可 视 域 分 析 ( Cumulative V iew shed A2 nalysis) 、成本或消耗曲面分析 ( Cost Sur2 face Analysis) 、虚拟现实 (V irtual Reality) 技术以及神经网络 (Neural Network) 中的 有关理论由于 GIS的引入而使其在景观考古
考古学理论与方法
查询检索功能是所有管理信息系统的基 本功能 , 但是一般的管理信息系统只能对属 性数据进行查询和检索 , 而 GIS支持的管理 信息系统除了具有此项功能外 , 还可以对空 间信息进行方便的查询和检索 。
考古信息管理系统的模拟与分析功能有 很广的内涵 ,Biblioteka Baidu可以从不同的研究目的出发 , 调用系统中部分甚至全部空间数据和属性数 据 , 利用系统内部所包含的模拟分析工具或 者链结有关的外部模拟分析模型加以实施 。
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究和文物管理单位面对纷繁复杂并迅速积累 的考古 、文博资料 , 主要采用档案的人工管 理方法 , 这种方法不仅费时费力 , 效率很 低 , 而且信息安全和共享程度不足 , 查询和 表达手段更是不能满足信息时代的要求 。只 有将 GIS和 M IS技术结合起来应用到考古信 息管理中 , 才能实现对考古信息进行高效的 科学管理 , 使考古资料的效益得到充分有效 的发挥 。欧美考古界在这一研究领域内已取 得了很大的进展 , 国内现在也已经有人对这 个问题进行了初步的尝试 。如长江三角洲地 区考古信息管理系统 [ 6 ] 、山东沭河上游史 前文化考古信息系统等 。山东沭河上游考古 信息管理系统的设计和制作是以 GIS技术为 支撑 , 初步建立了该区古文化遗址数据库 , 对该库目前所含 112 处史前遗址的空间分 布 、文化分期 、保存程度等基本资料以及有 关的文本和图形 、图像 、现场录像等信息进 行科学的管理和分析 , 以对今后的考古研究 及 GIS在考古中的应用分析提供了基础和保 障。
要建立考古数据库时 , 可以将考古遗址 抽象为点 , 也可以抽象为面 , 这将根据表达 的需要以及数据的可获取性和数据源的比例 尺而定 。数据库的字段和记录可根据自己的 需要而定 , 如选择每一遗址的位置 、文化性 质 、海拔高度 、坡度 、坡向 、遗址与河流之 间的距离等等 。
目前西方不少国家和组织正在寻求以标 准的考古数据记录格式 , 通过基于 GIS的网 络数据库来达到信息的共享 ; 以电子出版物 和虚拟考古遗址的形式在国际互连网上实现 无 “时差 ”的信息交流 [ 5 ] 。
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华夏考古 2005年第 2期
地理信息系统在考古研究中的应用类型 3
齐乌云 1 周成虎 2 王榕勋 3
(11中国社会科学院考古研究所 , 北京 100710; 2、31中国科学院地理科学与资源研究所 , 北京 100101)
关键词 : 考古研究 ; 地理信息系统 ; 应用类型 摘 要 : 本文简单介绍了地理信息系统的基本概念及 GIS考古学的国内外研究状况 , 并结合国家自然科学基金项目 “GIS支持的山东沭河上游聚落考古研究 ”课题和 “基于 GIS的黄河上游官亭盆地史前文化人地关系研究 ”课题所完成的 工作 , 初步总结了地理信息系统在考古研究中的应用类型 。
Key words: archaeol ogicl research, GIS, app lication sphere Abstract:Based on her two p roiects,“Settlement archaeological research of the upper Shu R iver valley based on GIS”and“Researches on man - land relationship s in Guanting Basin of the upper Yellow R iver valley supported by GIS”, the author tries to sum up the ap2 p lication Sphere of the GIS in archaeological studies.
3 国家自然科学基金 (批准号 49801001 ) 和国家自然科学基金 “中国西部环境和生态科学 ”重大研究计划 (批准号 90202004) 资助项目 。
地理信息系统在考古研究中的应用类型
并且主要的工作集中于利用 GIS进行考古数 据库建立 , 例如三峡库区文物分布的 “电 子地图 ”; 长江三角洲地区考古信息管理信 息系统 [ 3 ] ; 河南省文物考古研究所和美国 密苏里州立大学人类学系于 1996 年在河南 颍河上游两岸 10 千米范围内的聚落考古调 查中 , 使用 GIS和 GPS对遗址进行了较精 确的测绘 [ 4 ] ; 山东沭河上游人地关系研究 中的考古数据库 、考古信息管理系统 、考古 遗址预测模型的建立等等 。
二 、 G IS考古学的国内外研究状况
综观欧美 GIS考古学研究的发展 , 可大 致分为三个历史阶段 : 20 世纪 70 年代末 , 计算机图形学 、数据库和统计分析等技术开 始应用于考古研究 ; 80年代 , GIS在北美兴 起 , 遗址预测成为考古 GIS的主要研究方 向 ; 90年代初 , GIS开始被欧洲考古界所认 识并接受 , 景观考古 GIS分析逐渐盛行 [ 2 ] 。 关于 GIS在中国考古研究中的应用 , 现在的 资料还非常的缺乏 , 实际的工作更是稀少 。
地理信息系统在考古研究中的应用类型
考古信息管理系统的设计以数据库为核 心 , 共有三个基本模块构成 , 即数据采集模 块 、数据管理模块和系统应用模块 。在系统 设计方面 , 系统的硬件和软件要求配置合 理 , 体现效率 ; 系统的数据源要求精确 , 在 系统设计的数字化 、数据编辑 、数据转换等 过程中减少误差 , 提高数据的精确性 。整个 系统力求层次清晰 , 功能分割条理清楚 , 用 户界面简明易懂 , 便于系统操作人员的管理 和使用 。系统提供的数据管理功能要求能够 体现方便 、快捷的特点 。系统设计要留有接 口 , 随着社会经济条件 、科学技术的发展 , 如欲增加新的功能模块 , 要求现有模块不做 大的改动或不影响整个系统的结构 。作为一 种基于 GIS的系统 , 本系统除了具有空间数 据库的查询 、检索 、输入 、输出的通用功能 外 , 还能为科研部门提供空间模拟 、空间分 析等功能 。
三 、 G IS在考古研究中的应用类型
GIS在考古中的应用研究是多方面的 , 可以应用 于 从 考 古 数 据 采 集 到 考 古 数 据 存 储 、分析 、解释以及表达的各个方面 。综观 GIS在考古研究中的应用类型 , 可以归纳以 下几个方面 。
(一 ) 计算机制图 空间性是考古研究的关键特性 , 它涉及 到考古研究在理论 、方法以及实践中的各个 层次 。考古数据的时空特征是 GIS应用的基 础 。 GIS的空间数据管理和空间数据分析功 能为解决考古学空间性和多变量问题提供了 一种有效的方法手段 。 G IS在考古研究中的最直接的应用就是 利用考古数据制图 , 这方面的应用包括区域 内遗址分布图 、古水系分布图 、古植被分布 图 、古地貌分布图 、三维地形图等 。利用 G IS处理地图的优势在于它可以将考古资料 分成不同的图层 , 如遗址 、遗物 、水系 、地 貌图等 , 然后根据不同的研究需要可进行图 层叠加 , 制成各种专题地图和综合地图 。 进一步 , 可把 GIS作为管理和决策的工 具 , 如山东沭河上游史前文化遗址分布图 , 既可按多种条件进行查询 , 也可将查询结果 制图输出 。 (二 ) 考古数据库建设 G IS是一种地理空间数据的数字处理技 术 , 利用 GIS不仅能够表达对地物的描述性
查 、环境评估 、区域发展规划 、公共设施管 理 、交通安全等领域 , 成为一个跨学科 、多 方向的研究领域 [ 1 ] 。 GIS无论在哪个研究领 域中的应用 , 它都包括三个研究阶段 : 11 原始数据的数字化及其制图 ; 21建立模型 ; 31模拟 、分析 、预测 。 GIS因为其特殊的组 织和使用信息的方式 , 逐渐成为考古信息管 理和考古研究分析的强有力的工具 。
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的属性信息 , 而且还能表达地物诸如位置 、 空间形态等的空间信息 , 用地理特征唯一 ID 码的机制 , 将空间信息与属性信息结合 起来 , 使人们不仅知道存在什么样的信息 , 而且知道其发生在什么地方 , 及其在空间与 时间上的变化 。当今流行的商业 GIS软件 中 , 实体的空间数据和属性数据是分开存储 的 , 目前正在发展一种面向对象的数据库 (Objeot O riented Database) , 根据地理景观 的结构特点 , 设计空间数据结构 , 实现属性 和图形在数据结构上的统一 : 对于考古遗址 的描述 , 考古学家不仅关注其诸如文化层时 代 、文化层埋深 、文化内容以及面积等属性 信息 , 而且还关注其诸如空间位置 、遗址间 分布关系等空间信息以及这些内容随时间的 变化等等 。另外 , 在 GIS中 , 客观世界各种 地理现象或空间实体被抽象成点 、线 、面三 种基本的地理特征类型 , 从而实现在统一的 地理空间中 , 去认识 、理解和分析各种复杂 空间现象和过程 ; GIS的这种数据组织方 式 , 实现了考古遗址同其周边环境的无缝集 成 , 对于考古研究提供了极为有利的条件 。 所有这些 , 都使得 GIS成为考古数据库建立 的最理想的平台工具 。
一 、引 言
地理 信 息 系 统 ( Geographic lnform ation System s, 简称 GIS) 是上世纪 60 年代中期 开始逐渐发展起来的一种采集 、存储 、管 理 、分析 、显示与应用地理信息于一体的计 算机系统 , 是分析和处理海量地理数据的通 用技术 。作为一种通用技术 , GIS按一种崭 新的方式去组织和使用地理信息 , 以便更有 效地分析和生产新的地理信息 ; 同时 , GIS 的应用也 改 变 了 地 理 信 息 分 发 和 交 换 的 方 式 。因此 , GIS提供了一种认识和理解地理 信息的新方式 , 从而使 GIS进一步发展成为 一门处理空间数据的学科 。作为一种空间决 策支持系统 , GIS不仅拥有信息系统所具备 的一般特征 , 而且具有处理和分析空间信息 的能力 。正因为 GIS这种通用的空间信息分 析处理能力 , 使其在近 30 年内得到惊人的 发展和长足的进步 , 已广泛地应用于资源调
(四 ) 考古遗址预测模型的建立 考古遗址预测模型的研究是迄今 GIS在 考古应用中开展的最为广泛和最为主要的研 究 [ 7 ] 。其基本的方法就是对研究区域建立 一个数学模型 , 该模型能够根据研究区域任 何给定位置的一些环境变量对该位置存在考 古遗址的概率进行预测 。考古学和地理学是 姊妹学科 , 他们所关心的对象都是人类活动 在空间和时间上的模式 。这充分说明了将 GIS应用于考古研究的直观性和必然性 。 从本质上讲 , GIS与考古遗址预测模型 的结合是一个 GIS与应用模型集成的问题 。 GIS是建立考古遗址预测模型的理想工具 。 首先 , GIS使得大范围高精度的海量考古信 息和环境信息的集成成为可能 ; 第二 , GIS 技术提供了预测文化资源分布的复杂模型的 实现方法和能力 ; 最后 , GIS提供了对预测 结果进行显示和检测的方法和能力 。 (五 ) 景观考古 GIS分析研究 G IS在景观考古的理论建立方法方面的 应用有着极大的潜力 。我们知道 , GIS最大 的优势在于其强大的空间分析和模型分析功 能 , 许多原来无法或难以应用于景观分析的 方法 如 可 视 域 分 析 ( V iew shed Analysis) 、 累积 可 视 域 分 析 ( Cumulative V iew shed A2 nalysis) 、成本或消耗曲面分析 ( Cost Sur2 face Analysis) 、虚拟现实 (V irtual Reality) 技术以及神经网络 (Neural Network) 中的 有关理论由于 GIS的引入而使其在景观考古
考古学理论与方法
查询检索功能是所有管理信息系统的基 本功能 , 但是一般的管理信息系统只能对属 性数据进行查询和检索 , 而 GIS支持的管理 信息系统除了具有此项功能外 , 还可以对空 间信息进行方便的查询和检索 。
考古信息管理系统的模拟与分析功能有 很广的内涵 ,Biblioteka Baidu可以从不同的研究目的出发 , 调用系统中部分甚至全部空间数据和属性数 据 , 利用系统内部所包含的模拟分析工具或 者链结有关的外部模拟分析模型加以实施 。