考古測量 第一章地形圖測量概論

考古測量

考古測量第一章地形圖測量概論第二章新測量技術在田野考古中的應用第一章地形圖測量概論

1.1考古測量概述1.2地形圖1.3地貌與等高線1.4基本測量方法——皮尺（卷尺）丈量與羅盤測量1.1考古測量概述考古學是通過考察古代人類活動遺留下來的實物資料來研究古代人類社會歷史的科學?？脊艑W研究就是對古代人類歷史活動中殘留的遺跡、遺物等進行田野調查、發(fā)掘，測量和提取各種遺跡、遺物特征及其空間分布狀況、周圍環(huán)境特征等信息，然后運用多種分析手段，對獲取的大量數據、資料等信息進行分析和處理，模擬和重建當時的社會、文化特征，探討歷史演變進程?？脊艤y量是使用測量學的方法手段，對遺跡的形狀、分布、位置關系，以及遺址的地理特征等考古研究對象進行實測，并按比例繪制成圖的一種田野考古技術。考古測量的任務主要是測繪大型遺跡平面圖、遺址內遺跡分布圖、遺址及其周邊地形圖、區(qū)域內遺址分布圖等。唐長安城大明宮含元殿基址平面圖漢長安城平面圖

浐、灞兩河沿岸古文化遺址分布圖考古測量的特點考古測量時允許不與大地坐標系相聯系，而采用獨立的平面直角坐標系。為了測繪上的方便，考古測量通常使用磁北方向作為測量的基本方向，而不考慮磁偏角?？脊艤y量主要針對古代遺址，測量現代地物地貌時不要求太高的精確度。1.2地形圖地形圖為將地球表面上的地物和地貌通過水平投影，并按一定的比例尺，用規(guī)定的符號與表示方法縮繪到平面上的圖件，通常指比例尺大于1：100萬的著重表示地形的地圖。中國東部、朝鮮半島、日本地形圖三星堆遺址地形圖

地形圖的內容除了地貌與地物外，還包括編號、名稱、比例、注記（方向系統、坐標系、高程系、圖式符號）、繪圖者、日期、單位等。1.2.1地形圖的比例尺我國基本地形圖系列為1:1萬、1:2.5萬、1:5萬、1:10萬、1:25萬、1:50萬、1:100萬等比例尺。不同比例尺地形圖，各以相應的幾何精度和地理適應性反映繪圖區(qū)域的地理特征。1:1萬～1:10萬地形圖為大比例尺地形圖，主要采取實地測量方法成圖，能夠全面地反映各種地理要素的分布，有較多的數量和質量注記。大比例尺地形圖1：10萬地形圖1:5萬地形圖1:25萬和1:50萬地形圖為中比例尺地形圖，是根據大比例尺地形圖編繪而成，圖上以反映地面要素總體特征為主。1:100萬地形圖為小比例尺地形圖，是根據中比例尺地形圖編繪而成，地圖的概括程度較大，可以較好地表示出繪圖區(qū)域的地理特征。小比例尺與中比例尺地形圖

1:100萬地形圖1:50萬地形圖1.2.2地形圖的分幅為了便于地形圖的測繪、使用和管理，需要將大面積的地形圖進行統一分幅，每張圖都要有統一的圖廓和編號。地形圖的分幅可分為梯形分幅與矩形分幅。梯形分幅是按一定的經差和緯差分別作為圖幅的邊界，由于經線向南北兩極收斂，因此整個圖呈梯形，一般適用于小比例尺地形圖。矩形分幅是以直角坐標網線為圖幅邊界，一般適用于1:1000、1:500等大比例尺地形圖。

1.3地貌與等高線地形圖上需要表現的地貌形態(tài)由山、盆地、山脊、山谷、鞍部、斷崖等基本形態(tài)組成。各種地貌的形狀雖千變萬化，但實際上都可以近似地看成由不同方向和不同傾斜面所組成的曲面。兩相鄰傾斜面相交的棱線稱為地貌特征線或地性線（如山脊線、山谷線等）。地面坡度變化最顯著的地方，稱為地貌特征點。特征點和特征線構成地貌的框架，確定二者的平面與高程位置后，就能將地貌整個表現出來。1.3.1基本地貌形態(tài)山地殼上升地區(qū)經受河流切割而成，一般指高度較大，坡度較陡的高地。自上而下分為山頂、山坡和山麓三部分。

盆地四周被山嶺、高原環(huán)繞，中間為平原或丘陵的盆狀地形。

山脊由兩個坡向相反，坡度不一的斜坡相遇組合而成條形脊狀延伸的凸形地貌形態(tài)。山谷與沖溝山谷：兩山之間狹窄低凹之處。沖溝：一種較大的，有間歇性流水活動的長條狀谷地。鞍部地形當中兩山之間比較平緩的部位，因該部位在整個地形體系中似馬鞍，故名鞍部。

斷崖斷崖是沙質、土質或石質山坡風化崩落形成的垂直地貌。因地殼運動形成的近于垂直的山坡為峭壁，上部凸出下部凹入的峭壁叫懸崖。1.3.2等高線等高線是地面上高程相同的點所連接成的閉合曲線，也可以看作是不同海拔高度的水平面與實際地面的交線，所以等高線是閉合曲線。在等高線上標注的數字為該等高線的海拔高度。

等高距地形圖上相鄰等高線之間的高程差（垂直距離），稱為等高距（等高線間隔）。在同一幅地形圖上等高距是相同的，同一條等高線上各點的高程相等。等高距的設定與地形圖比例尺和測區(qū)地面起伏情況相關，國家基本地形圖的等高距，在測量規(guī)范中有統一的規(guī)定：比例尺1:10001:50001:1萬1:5萬等高距（m）0.5-11-55-1010-20相鄰等高線間的水平距離叫做等高線平距。等高線平距越大表明坡度越小，等高線平距越小表明坡度越大。等高線的種類地形圖等高線按其作用和表現形式分為四種。（1）首曲線也稱為基本等高線，是按照測量規(guī)范規(guī)定的等高距測繪的等高線。首曲線可以顯示地形的基本形態(tài)。（2）計曲線也稱為加粗等高線，為了用圖方便從0米起每隔四條基本等高線加粗描繪一條等高線。在計曲線上標記等高線的高程。（3）間曲線也稱為半距等高線，為了顯示地表的局部特征，在兩條首曲線之間用長虛線加繪1/2基本等高距的等高線。（4）助曲線也稱為輔助等高線，是按1/4基本等高距用短虛線繪出的等高線。用來顯示基本等高線和間曲線都不能表示的地形。等高線的種類等高線的特性（1）在同一幅地形圖上，等高距應是相同的。（2）等高線是一條閉合的曲線不能中斷，但不一定都在一幅地圖內閉合。等高線在圖外閉合時其兩端要與圖廓相接。（3）等高線一般不能重合、相交，也不能分岔。等高線只有在峭壁、懸崖處才會重合或相交，等高線重合處需使用懸崖符號表示。（4）等高線通過山脊、山谷時必須轉變方向，山脊線和山谷線應與轉變方向處的等高線的切線垂直相交。（5）等高線不能通過地物，如道路、建筑、居民區(qū)、河流等。（6）一條等高線毫無意義，只有一組等高線才能表示地形的起伏變化?；镜孛残螒B(tài)的等高線圖（1）山頭和洼地的等高線圖表示山頭的等高線是一組閉合曲線。曲線外側繪出的與等高線垂直的短線叫示坡線，表示坡度下降的方向。山頭的示坡線在等高線外側，指向坡下。山頭按形狀不同分為尖頂、圓頂、平頂三種。洼地是低于四周地面且經常無積水的地貌，其等高線形狀與山頭的相似，但示坡線在等高線的內側。盆地的等高線也是如此?？蓮母叱套⒂浐褪酒戮€區(qū)分等高線是表示山頭還是洼地。山頂、盆地或洼地的等高線圖山頂：等高線閉合，且數值從中心向四周逐漸降低。盆地或洼地：等高線閉合，且數值從中心向四周逐漸升高，如果沒有數值注記，可根據示坡線來判斷。

（2）山脊、山谷、山坡的等高線圖山脊的等高線是一組凸向低處的曲線，各條等高線方向改變處的連線叫山脊線（分水線）。山脊按形狀分為尖形山脊、圓形山脊、平齊山脊。山谷的等高線是一組凸向高處的曲線，各條等高線方向改變處的連線叫山谷線（集水線）。山谷按其斷面形狀分為V形谷、U形谷、槽形谷。山坡是山脊和山谷兩側的部分，近似于一個傾斜的平面。山坡的等高線為一組近似的平行線。山脊與山谷的等高線圖山脊：等高線凸出部分指向海拔較低處。等高線從高往低突，就是山脊。山谷：等高線凸出部分指向海拔較高處。等高線從低往高突，就是山谷。（3）鞍部的等高線圖鞍部是在兩個相對的山脊和山谷的會聚處，其兩側的等高線是大致相對稱的兩組山脊和山谷的等高線。鞍部：正對的兩山脊或山谷等高線之間的空白部分。

（4）陡崖、斷崖（峭壁）、懸崖的等高線圖斷崖、峭壁處等高線非常密集或重合，此處使用斷崖符號表示。a.陡崖b.斷崖（峭壁）c.懸崖（5）沖溝沖溝為坡面因流水沖刷而形成的陡深溝谷，等高線在接近沖溝邊線時向坡上方改變方向，溝邊的表示方法與斷崖相同。1.3.3地形圖在考古工作中的應用確定地面點的高程、經緯度與坐標根據等高線確定點的高程

確定點的經緯度地形圖在考古工作中的應用根據點的經緯度與坐標值在地形圖上進行標繪可以采用全球定位系統測量目標點的經緯度。繪制地形圖上已知方向的橫斷面圖橫斷面在研究墓葬的封土情況、遺址沿山坡的分布特征等考古工作中很有意義，所以經常需要根據遺址的地形圖來繪制其一定方向的橫斷面圖。編繪考古遺跡分布圖

1.4皮尺（卷尺）丈量與羅盤測量

丈量就是用已知長度的尺子對一直線進行直接的比較，從而獲得直線的長度。皮尺（卷尺）丈量的工具簡單，適用于平坦地區(qū)的近距離測量，不適于地形起伏較大地區(qū)或測量較長的距離。丈量所用工具：皮尺或鋼卷尺，測釬、標桿、垂球、水準器等。皮尺分為刻劃尺（用尺上所刻的零分劃線作尺的零點）與端點尺（以尺頭最外端作零點）。卷尺與皮尺測釬與標桿測釬是用來標記尺段和計算已丈量過的整尺數量的。一段磨尖，另一端彎成回環(huán)，全長約40厘米，每組測釬為11根。標桿為木質圓桿，長2米、2.5米或3米，一端裝有鐵尖，便于插入地面。全桿用紅白油漆區(qū)分為20厘米長的格區(qū)，以便于遠方辨認，也可作粗略的距離測量。水準器1.4.1平地丈量距離當測量距離較近時，可使用皮尺、丈繩等丈量工具，在測點之間直接進行測量。如果所測量的兩點相距較遠，丈量就要分段進行。為了保證每一段的丈量都是在連接兩端點的直線上，首先要用標桿敷設通過兩端點的直線。使用測桿敷設直線的方法，稱為三桿法。要測量平地上AB兩點間的距離，需由甲、乙兩名測量員持皮尺、標桿、測釬等工具從A點向B點放尺測量。三桿法舉例：（1）AB處各垂立一個標桿，甲將皮尺零端固定在A處，乙持皮尺向B點放尺至皮尺的終端。甲指揮乙將一標桿垂立在AB直線上皮尺終端處P。（2）甲、乙分別用測釬分別標明A、P兩點的位置，持測桿、皮尺兩端繼續(xù)向B點移動。（3）甲至P點垂立標桿，將皮尺零端固定于P點，并指揮乙將標桿垂立在AB直線上皮尺終端處P1點處。（4）如此往復直至B點。最后將各測段長度相加，求出AB的距離。

分段測量時應注意：1、各測段的終點均應在AB直線上。2、各測段的丈量要力求精確（皮尺、丈繩應拉直并且水平）。必要時可往返測量，取兩次測量的平均值。

1.4.2傾斜地面上水平距離的測量在坡度不大的情況下，可以采用水平線法進行測量。這種方法使用皮尺、測桿、水平尺、垂球等工具直接或分段進行丈量。如圖：要測量坡上A點和坡下B點之間的水平距離，圖示如下：注意：采用此方法丈量水平距離時，每一測段的測量長度不要超過20米，否則皮尺會產生較大的下垂，影響測量的準確性。1.4.3特殊地形中水平距離的測量在比較復雜的地形中丈量兩點之間的距離，最重要的是要確保丈量始終是在通過這兩點的直線上進行的。所以，準確丈量的前提是布設施測點之間的直線。（1）洼地中的測量（1）在AB兩點處各垂立一測桿。由甲、乙兩名測量員在AB之間將兩個測桿垂立于靠近AB直線上的P、Q兩點處。（2）乙在Q點指揮甲左右移動P點測桿，使Q、P、A成一條直線。（3）甲在新P點位置指揮乙移動測桿，使P、Q、B成一條直線。（4）乙在新Q點位置再指揮甲移動測桿，使Q、P、A再次成一條直線。（5）如此往復調整P、Q、的位置，直至P、Q、B和Q、P、A均在一條直線上為止。（6）最后分段測出AP、PQ、QB的水平距離，相加后得出AB間的水平距離。（2）不通視地形中的測量1.4.4羅盤儀測量羅盤儀的種類與構造羅盤儀主要分為地質羅盤儀、森林羅盤儀與五一式羅盤儀。地質羅盤儀體積較小便于攜帶，其構造一般由三部分組成：指示方向的磁針和刻度盤；瞄準方向的照準覘孔、照準準星及反光鏡；觀測水平及傾斜角的圓盒水準器和長盒水準器。田野考古工作通常使用地質羅盤儀。羅盤儀的注記形式羅盤儀的方向刻度標記有方位角和象限角兩種方式。標記方位角的叫做方位羅盤儀，標記象限角的叫做象限羅盤儀，有的羅盤儀同時標記方位角和象限角。方位角與象限角之間的換算關系Ⅰ象限內：方位角=象限角Ⅱ象限內：方位角=180度-象限角Ⅲ象限內：方位角=180度+象限角Ⅳ象限內：方位角=360度-象限角方位羅盤儀的注記與度數方位羅盤儀的方向刻度方法是：以0度和180度直線為視準軸，視準軸的一端標記為0，另一端標記為180，按逆時針方向標記刻度一周至360度?？潭缺P標記方向的順序與方位角相反，這樣磁針所指的刻度數值恰好就是所測目標的方位角。使用方位羅盤儀測量方位，當照準方向為0度時應以磁針指北一端讀數，當照準方向為180度時應以磁針指南一端讀數。象限羅盤儀的注記與度數象限羅盤儀的方向刻度方法是：將視準軸的南北兩端均標記為0度，由0度分別向兩側標記刻度至90度，并在0度處標記南、北，在90度處按與實際方向相反的位置標記東、西。使用象限羅盤儀測量方位，當刻度盤視準方向為北時以磁針指北一端讀數，如果以“南”標記照準目標則以磁針指南一端讀數。羅盤儀測量方法（1）磁方位角測量測量方位有兩種情況：一是測定遠方目標與所在位置之間的方位；一是測定遺跡和探方邊線的方向。當觀測目標的仰角小于45度或俯角小于15度時，從反光鏡中可看到目標，并使水準器的氣泡居中，直至長覘板和目標的像同時被鏡面的中線所平分，即可按磁針北端讀數來讀取磁方位角。當目標俯角大于15度，反光鏡中不易看到目標時，需要將羅盤儀調轉180度，再參照上述方法，按磁針南端來讀出方位角。（2）水平線測量考古測量中繪制遺跡及探方剖面圖時，首先要敷設水平基線，以水平基線為基準來測定遺跡及地層的剖面形狀。使用地質羅盤儀測量時，將羅盤儀側立通過長盒水準器游標及測斜刻度盤測定水平。（3）傾斜角測量測量傾斜角時，應該關閉磁針制動開關。如果測量一個傾斜邊的角度，直接將羅盤側立于斜邊上，用手調整羅盤儀后面的手把，使長盒水準器居中，水準器下的指針所指的底盤刻線讀數即為傾斜角度。使用地質羅盤儀測量坡地傾斜角時，應在所測坡地上敷設一條與坡面平行的測量基線，將羅盤儀側立通過長盒水準器游標及測斜刻度盤測定基線的傾斜角。通過傾斜角、斜率以及兩點之間的水平距離、傾斜距離可以計算出高差。注意事項羅盤儀使用時，應注意避免任何磁鐵接近儀器，選擇測站點應避開高壓線，車間、鐵柵欄等，以免產生局部吸引，影響磁針偏轉，造成讀數誤差。使用完畢，應立即固定磁針，以防頂針磨損和磁針脫落。4.3.3磁偏角磁偏角會隨著不同的時間地點而不斷地移動。目前磁北極在加拿大境內，距地理北極大約相差1500km?？脊艤y量通常使用磁北方向作為測量的基本方向，而不考慮磁偏角。1.4.5以皮尺與羅盤進行探方布設考古發(fā)掘首先需要布設探方或者探溝?？脊虐l(fā)掘探方、探溝通常是布設成南北向的規(guī)則矩形，規(guī)格以5m×5m和10m×10m為多。一般以發(fā)掘區(qū)西南點作為平面坐標系的原點。布設探方的方法和步驟：

（1）首先在發(fā)掘區(qū)的西南角打下一木樁，使該木樁作為整個發(fā)掘區(qū)的測量基點（O），即獨立平面直角坐標系的坐標原點。（2）從O點向北敷設一條南北方向線P，長度應略超出發(fā)掘區(qū)北端。由O點沿南北方向線P向北量取5米，打下一木樁（A）。（3）在A點固定一皮尺取7.07米，在O點固定另一皮尺取5米，使兩皮尺的7.07米點和5米點相交，并用力拉直拉水平交會出B點，在B點上打下一木樁。使用三桿法或測量儀器敷設OB延長線至發(fā)掘區(qū)東端。（4）在A點和B點各固定一皮尺，均取5米使兩點相交，用力