遥感测绘技术在遗址考古数字化保护中的应用

遥感测绘技术在遗址考古数字化保护中的应用

敖雪勇汪晶

江西省基础测绘院江西南昌330029

摘要：遥感测绘技术是目前先进测绘技术，通过结合已有的卫星地图、旧航片资料，与遥感立体测图和对比分析，对考古遗址点提供遗址分布范围、格局、内涵和布局，为后续遗址开发、考古发掘提供全面资料。论文以泗州城遗址为采集对象，采用低空遥感技术进行实地数据采集并制作测绘成果，为我国的文化遗产大繁荣大发展提供基础数据资料支撑。

关键词：遥感测绘；考古；低空遥感

1概述

遥感测绘技术是目前先进测绘技术，其可以通过不直接接触的方式来获取测绘数据，结合已有的卫星地图、旧航片资料，通过遥感立体测图和对比分析，对考古遗址点提供遗址分布范围、格局、内涵和布局，为后续遗址开发、考古发掘提供全面资料，对于下一阶段的遗址规划、考古发掘具有非常重要的意义，将遥感测绘技术应用在遗址考古数字化保护方面，具有重要的研究价值。

2研究区域

泗州城遗址，是中华人民共和国江苏省文物保护单位之一。2011年12月30日，授予江苏省文物保护单位。目前遗址挖掘情况表明泗州城遗址内城垣平面布局，呈东北—西南走向，其中东北一端稍宽大。另外，各城门位置突出于城墙墙体，尤以北门处突出更为明显，同时在西垣的南部发现有一转折弯点，香华门处有一“S”形弯。城址平面东西长约1900米，南北宽约1000米。外城垣的平面布局形状近似内城垣形状。从目前已探明的结果分析，内外城垣之间距离约40米至330米，外城垣墙体宽约2米至4米。

盱眙古泗州城遗址是我国罕见的保存完整城市形态和结构的中古时代的城市遗存，对研究我国古代城市建筑、城市生活、淮河文化和运河文化等都具有重要价值，南京博物院考古研究所张敏所长说，这是全国惟一一个灾难性古城遗址，它原汁原味地保存下了三百年前的城市状况。遗址经过开发，可以成为中国的“庞贝古城”。

3设备选型

（1）实验选用设备

1）航摄低空无人机

航摄拟采用的单发常规动力无人机：

巡航空速：110-130km/h；

标准作业航程：110km；

巡航抗风能力：13m/s；

起飞滑跑距离：<40m；

降落滑跑距离：<80m；

通讯距离：20km(无遮挡)。

2）航摄相机

像幅：4224×2872

CCD像元大小：5.2um

焦距：24mm

（2）数据采集工艺流程

泗州城遗址遥感考古采用低空遥感从空中视角对泗州城进行高清航摄遥感，其通过在无人平台上（固定翼无人机和无人直升机）搭载非量测单反数码相机。低空无人机航摄平台按照航摄规划，完成测区航摄影像的获取。通过像控点测量、空三加密平差后输出绝对定向立体像对模型，在专业的数字摄影测量软件中完成大比例测图。

地面遥感采用高精度三维激光扫描仪，对遗址重点区域进行三维激光扫描，通过对扫描获得的点云进行拼接、过滤等处理，最后对扫描对象进行精细三维建模。

1）低空无人航摄获取影像

采用低空无人航摄平台获取影像的基本步骤如图1所示：

航线规划根据航摄遥感影像分辨率要求和测图比例尺，在专业软件中制定。

2）空三加密

由于低空摄影测量存在摄影平台稳定性较差，非量测相机像幅小，像片数量多，镜头畸变等不利因素，传统的摄影测量处理软件很难处理无人机影像。无人机影像空三加密的流程如图2所示：

4应用成果

（1）遗址三维地形（DEM）和正射影像（DOM）制作

在空三加密基础上，基于高精度的影像自动匹配，可以快速生成三维密集点云，以此生成测区数字高程模型，进一步利用单片纠正，制作泗州城遗址区域高分辨率的正射影像（图3）。

图3DEM和DOM自动生成

（2）基于正射影像的遗址测量与调查

空三加密完成后，内业操作人员便可通过常规的数字摄影测量软件或直接在正射影像上进行遗址测量、调查工作，量取地物平面和高程信息。

在正射影像上可以根据高分辨的遥感图片，测量遗址的范围、泗州古城基址的布局、规模、城墙及护城河的走向等。

（3）泗州城复原三维可视化

利用低空高清遥感平台立体像对生成出来的高分辨率正射影像和数字地面模型，在三维GIS、虚拟现实和计算机技术的支持下，可以搭建三维可视化数字考古沙盘（如下图）。三维可视化数字考古沙盘可叠加各种考古资料，进行遗址、墓葬等信息定位、查询、量算和分析。通过三维数字技术等先进手段还原古泗州城历史原貌，为遗址规划、考古发掘、遗址展示以及遗址管理提供全可视化的三维考古平台支持。

参考文献：

[1]余旭初,冯伍法,林丽霞,等.高光谱--遥感测绘的新机遇[J].测绘科学技术学报,2006,23(2):101-105.

[2]吴国强,杨俊健,徐鹏,等.现代高新技术用于古老长城遗址保护研究中的思考[C]//遥感技术在长城保护中的应用国际研讨会.2014.