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文博中国 -“考古全站仪助手”App来了!

作者:李锋、陈福友、王晓敏、孙德鸿 来源:文博中国 发布时间:2022-11-04 09:08:42 人气:51

科学的田野调查与发掘是考古学的基础,建立于其上的多层次、全方位的田野信息采集是后续研究顺利开展的保障,也是当代田野考古工作的关键内容。时间和空间是考古学研究的关键维度,两者的纠缠构建起考古学研究的骨架。同一层位的横向分布预示了考古遗物的共时性,使得我们可以将其看作一个集合总结人类文化的特点;不同层位的纵向分布则带给考古遗存历时性的特点,让我们得以观察人类文化的演变。遗址的形成过程又是多样的、复杂的,同一层位的遗存并不总是同时,不同层位的遗存也并非一定异时。故而,野外发掘中遗存信息的准确、系统、全面记录是考古工作的重中之重,也是考古学者们努力的方向之一。


考古遗存的空间信息在中国旧石器时代考古学发展的初期便得到了关注。1932年,裴文中先生等对周口店的发掘进行了“革命”,开始了“打格分方”的发掘方式。1933-1934年山顶洞遗址的发掘中,发掘者将关键遗存(人类化石、部分石制品和动物化石等)在遗址内的平面分布位置和纵向深度分布等标绘于遗址不同水平层的平面图和剖面图上,这些关键遗存的三维空间信息得以记录。如今,全站型电子测距仪(全站仪)在旧石器时代遗址的发掘中成为标配,其测量的准确性、快捷性当然胜于近百年前周口店发掘时的手工测量,但其核心思想未出其右。今天,我们受益于全站仪测量准确、迅捷等特点的同时,也常感其应用在考古中时有不便,毕竟它并不是为考古测量所量身打造的。例如学者们对遗存代码的纠结以及遗存背景信息(如地层、探方、遗存性质等信息)录入的繁琐等。


2014年6月9日至13日,在高星研究员的组织下,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与宁夏文物考古研究所于宁夏灵武水洞沟遗址联合举办了“旧石器遗址野外发掘数字化技术研讨班”。研讨班授课老师之一麦克弗伦博士(Shannon McPherron)介绍了他与迪布尔教授(HaroldDibble)早在1985年便开始研发的EDM,并详细介绍了该软件的使用方法(软件的介绍和下载见https://oldstoneage.com/osa/tech/edm/)。


该软件是专为应对考古需求而设计的,可实现搭载微软操作系统的电脑或掌上电脑操控全站仪建站及数据采集的功能,可记录除坐标之外的多项信息,如地层、探方、发掘者、遗物产状等;同时还具有可视化的优势,可实时查看所测遗存的横向和纵向分布情况。该软件在水洞沟遗址2014年度及其后续的发掘中得以使用。随后,在宁夏鸽子山、河北泥河湾盆地东谷坨、内蒙古金斯太等遗址的发掘中也有所应用。然而,在实际使用中因EDM版本更新较慢,且与现在流行的电脑操作系统兼容性差等原因常常出现一些不便。此外,全英文的操作界面也给其在国内的推广带来了一些困难。鉴于此,在国家重点研发计划(2020YFC1521500)的支持下我们着手研发中文版本的全站仪操作助手。结合EDM的使用体验及在河北泥河湾盆地旧石器时代遗址发掘中积累的经验,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、北京大学考古文博学院、中国社会科学院考古研究所等单位的科研人员联合北京华创同行科技有限公司针对徕卡全站仪开发了一款可在移动设备的安卓(Andorid)系统下运行的“考古全站仪助手App”,以便在考古发掘中更为高效、全面地采集遗迹、遗物等的信息。


借助“考古全站仪助手App”,全站仪可通过蓝牙与平板电脑或手机连接,用户可在平板电脑或手机端控制全站仪进行设站和测量操作,所测数据分类保存到项目对应的专属数据库中,项目结束后可将项目数据整体导出,方便用户在其他设备上进行数据汇总、属性修改和数据分析等操作。


软件分为“项目管理”“全站仪控制”和“数据采集”三个模块。


项目管理模块 用于新建和删除项目、控制点浏览、测量数据浏览以及遗存背景信息的预设,如遗存所属层位、遗存属性、遗存所属探方等等。


全站仪控制模块用于全站仪的设站,目前包含两种常用设站方式——已知点设站和后方交会设站;此界面也可输入已有的控制点用于后方交会设站。


数据采集模块 主要用于数据的采集,包括测量测试(仅观察测量后的坐标而不保存)、新建遗存测量(测量并保存)和加点测量(针对轮廓和线的测量,如尺寸较大的遗物、遗迹、地层等)。


考古全站仪助手致力于规范化的野外信息采集,但同时尊重不同发掘场景下的个性化设置。故而,我们在规定了基本的信息采集条目外(遗址名称、发掘年度、探方、亚方、地质层位、考古层位、操作层、测量者、遗存类型、遗迹/层面、长轴、倾向、倾角),预留三个备注项目,以便不同的发掘项目根据遗址特点设置特定的采集条目。


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项目管理界面


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全站仪控制界面


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数据采集界面


考古全站仪助手是针对全站仪测量开发的一款辅助软件(获得免费试用版软件可联系fengli@pku.edu.cn),可更为简单便捷地采集发掘中遗存的空间信息,如遗存的坐标信息、产状及其所属地层、遗迹等信息;同时,可初步录入遗存的性质信息(如石制品、动物化石、人类化石、装饰品、木炭、植物种子等等),以供后续便捷地对数据进行分类分析。此外,用户可预设部分条目的属性值形成下拉列表,实际测量中可在保证准确度的基础上加快数据采集速度。


软件的后续研发中,计划增加云端数据备份和数据共享、数据可视化等功能的开发,开发完成后可进行考古数据的云端备份,并可实现三维可视化检查与分析,同时提供数据共享下载功能,实现团队数据处理的协同工作。本软件虽是针对旧石器时代遗址空间数据采集所研发,但也可应用到其他时段的考古发掘中,尤其是较多地使用全站仪进行空间数据采集的考古发掘。


执笔:李锋、陈福友、王晓敏、孙德鸿

作者单位:北京大学考古文博学院、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等