從2009年開(kāi)始，為實(shí)施國(guó)家文物局課題——“信陽(yáng)地區(qū)先秦城址考古學(xué)調(diào)查”，我們陸續(xù)對(duì)黃國(guó)故城、城陽(yáng)城等城址進(jìn)行了系統(tǒng)的考古學(xué)調(diào)查、勘探。同 時(shí)，按照課題的任務(wù)的要求，結(jié)合現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，對(duì)此類(lèi)城址的工作方法進(jìn)行了探索，總結(jié)出一種 “虛擬分區(qū)”的記錄方式，對(duì)手持GPS測(cè)量在考古學(xué)調(diào)查、勘探中的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)踐與思考，積累了大遺址工作經(jīng)驗(yàn)。

       一、課題任務(wù)與現(xiàn)實(shí)困境

       信陽(yáng)地區(qū)先秦城址尚未進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的科學(xué)測(cè)繪、調(diào)查與發(fā)掘，基礎(chǔ)工作十分薄弱。因此，作為完成課題的第一步，首先需要對(duì)城址進(jìn)行測(cè)繪、調(diào)查、勘探，確定城址的范圍與布局，為城址的深入研究提供基礎(chǔ)資料。

       如何記錄勘探發(fā)現(xiàn)的遺存是我們遇到的棘手問(wèn)題。以黃國(guó)故城為例，面積達(dá)280萬(wàn)平方米，地勢(shì)北高南低，現(xiàn)代建筑眾多。12名探工平均每天1000個(gè)探孔左右，如何能保證有效、實(shí)時(shí)記錄勘探信息呢？

       無(wú)論是采用傳統(tǒng)的皮尺測(cè)量，還是精準(zhǔn)的電子全站儀測(cè)量，都不能夠準(zhǔn)確、快捷地測(cè)繪遺存。傳統(tǒng)測(cè)量方法誤差大，不能快速成圖；全站儀雖然在測(cè)量精度和快速成 圖方面有優(yōu)勢(shì)，但需頻繁架設(shè)、轉(zhuǎn)站，攜帶也不方便。這兩種方法都不能適應(yīng)大面積勘探中遺存大量出現(xiàn)，準(zhǔn)確、快捷測(cè)繪的需要。

       二、虛擬分區(qū)的基本方法及其應(yīng)用

       按《田野考古工作規(guī)程》的要求，在利用已有測(cè)繪成果和現(xiàn)代科技的基礎(chǔ)上，我們引入“虛擬分區(qū)”這一概念，使用手持GPS進(jìn)行測(cè)量，達(dá)到了高效、相對(duì)準(zhǔn)確地 進(jìn)行考古測(cè)繪的目的，為今后大規(guī)模遺址的調(diào)查、勘探工作積累了經(jīng)驗(yàn)。這一方法的核心是建立遺址坐標(biāo)系統(tǒng)及測(cè)量控制網(wǎng)。由于遺址分區(qū)也僅是圖紙上的分區(qū)，故 稱(chēng)“虛擬分區(qū)”。主要包括以下5點(diǎn)：

       1.使用矢量化的大比例尺全要素地形圖；2.敷設(shè)控制點(diǎn)，建立遺址坐標(biāo)系統(tǒng)；3.合理進(jìn)行遺址分區(qū)，建立測(cè)量控制網(wǎng)；4.正確設(shè)置參數(shù)，使用手持GPS進(jìn)行測(cè)量；5.使用相關(guān)軟件處理GPS數(shù)據(jù)，繪制成圖。

       建立遺址坐標(biāo)系統(tǒng)及測(cè)量控制網(wǎng)

       全要素地形圖輔以必要的控制點(diǎn)即可建立虛擬分區(qū)的測(cè)量基礎(chǔ)。首先需敷設(shè)必要的控制點(diǎn)，然后將地圖矢量化，使用軟件對(duì)遺址進(jìn)行分區(qū)，建立精確的測(cè)量控制網(wǎng)。 以黃國(guó)故城為例，我們首先建立城址的坐標(biāo)系統(tǒng)，并與所用地圖的坐標(biāo)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。總基點(diǎn)設(shè)在城址西南約1.1千米處，遺址分為63個(gè)400×400米區(qū)，每個(gè) 區(qū)布設(shè)10×10米的探方。

       設(shè)置GPS參數(shù)

       本次所用手持GPS接收機(jī)定位精度±3米，只需輸入相關(guān)參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)后臺(tái)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，建立遺址坐標(biāo)系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用中可參照城址矢量圖的坐標(biāo)數(shù)據(jù)校正GPS實(shí) 測(cè)數(shù)據(jù)，正確設(shè)置投影方式、偏移量、中央經(jīng)線等參數(shù)，直至實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)一致或十分接近。至此，我們完成了遺址坐標(biāo)系統(tǒng)與WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的關(guān) 聯(lián)，也完成了遺址坐標(biāo)系統(tǒng)的建立和測(cè)量前的準(zhǔn)備工作。

       調(diào)查、勘探方法

       我們首先對(duì)城址進(jìn)行初步調(diào)查，了解城址的保存狀況，為勘探方案的制訂提供基礎(chǔ)。遺址勘探方面，城墻、城壕等長(zhǎng)距離遺跡，大體沿遺跡走向，每隔10米打一組 探孔，以確定其寬度；其他城內(nèi)遺跡的勘探，則采用每隔10米等距錯(cuò)列布孔的方式進(jìn)行普探。發(fā)現(xiàn)遺跡，則加密探孔，探出其形制和走向。

       記錄方法

       起先，我們采用完全記錄法，第一步，每個(gè)探孔都記錄三維坐標(biāo)、堆積狀況。這樣，不是每個(gè)測(cè)量點(diǎn)都跟遺存相關(guān)，有的遺跡邊緣還處于兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間。需在第二步繪制遺存分布圖時(shí)剔除與遺存無(wú)關(guān)的測(cè)量點(diǎn)，然后第三步是根據(jù)記錄連點(diǎn)成線，最終經(jīng)校正才可繪制完畢。

       我們經(jīng)過(guò)思考與探索，采用了遺存記錄法，只有與遺存相關(guān)的探孔才記錄。這樣可略去第一步、第二步，大大提高了工作效率。為彌補(bǔ)不完全記錄的缺憾，我們又引 入 “標(biāo)準(zhǔn)孔”（編號(hào)為“BK”），用以了解每個(gè)區(qū)、遺跡及其周?chē)亩逊e情況，基本完善了網(wǎng)狀記錄結(jié)構(gòu)，盡量全面地記錄調(diào)查、勘探區(qū)域的堆積狀況。

       測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)注

       測(cè)量數(shù)據(jù)主要有手工標(biāo)注和計(jì)算機(jī)成圖兩種方式。

       1.手工標(biāo)注

       手工標(biāo)注涉及遺址坐標(biāo)系統(tǒng)，需將測(cè)量數(shù)據(jù)按一定換算規(guī)則計(jì)算出來(lái)。按上述分區(qū)及探方編號(hào)規(guī)則，分區(qū)號(hào)用兩位數(shù)表示，探方用四位數(shù)表示。舉例來(lái) 說(shuō)，BK18，遺址坐標(biāo)數(shù)據(jù)為X=318.94，Y=2088.29，換算法則及標(biāo)注方式如下：分區(qū)號(hào)的十位數(shù)為X值除以400的商數(shù)加1，個(gè)位數(shù)為Y值 除以400的商數(shù)加1，即16區(qū)。探方編號(hào)則與分區(qū)規(guī)格密切相關(guān)，編號(hào)前、后兩位為Y值、X值除以400，分別取余數(shù)的百位與十位數(shù)，即0831。那 么，BK18的位置可表述為16T0831。

       2.計(jì)算機(jī)成圖

       計(jì)算機(jī)成圖按使用軟件的不同，方法有多種，總體來(lái)說(shuō)要較上述方法簡(jiǎn)單。我們一般將GPS所測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入隨機(jī)附帶的GIS OFFICE軟件，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后輸出為*.dxf文件，用AutoCAD打開(kāi)，將數(shù)據(jù)粘貼到城址矢量圖中。經(jīng)過(guò)與手工標(biāo)注校正后，即可連線成圖。

       三、相關(guān)問(wèn)題探討

       遺址分區(qū)及探方編號(hào)

       分區(qū)規(guī)格要在符合布方要求的前提下，按遺址大小及實(shí)際工作需要設(shè)置。我們采用400×400米，這是考慮了布設(shè)5×5米探方的需要。若只采用10×10米的探方規(guī)格，則分區(qū)可采用800×800米、900×900米等規(guī)格。

       至于分區(qū)編號(hào)，則涉及測(cè)量數(shù)據(jù)的手工標(biāo)注。還舉黃國(guó)故城BK18例，根據(jù)分區(qū)編號(hào)及坐標(biāo)數(shù)據(jù)，很容易算出該點(diǎn)位于向北第1個(gè)區(qū)、向東第6個(gè)區(qū)。黃國(guó)故城的 分區(qū)編號(hào)方式是一種被實(shí)踐證明的方便手工標(biāo)注的方式。其他分區(qū)編號(hào)方式標(biāo)注的位置雖然不會(huì)變，但頻繁的轉(zhuǎn)換、加減數(shù)據(jù)，極易混淆。

       上述探方編號(hào)不是從零開(kāi)始，需將偏移量在實(shí)際數(shù)值的基礎(chǔ)上加上探方規(guī)格所確定的探方邊長(zhǎng)數(shù)。我們建議采用上述黃國(guó)故城的探方編號(hào)方式，以方便測(cè)量數(shù)據(jù)的換算及標(biāo)注。

       全站儀的有效使用

       GPS信號(hào)如遇建筑物、大面積水域，測(cè)量精度會(huì)發(fā)生較大偏差，夯土基址等重要的遺跡現(xiàn)象，需要精確的定位測(cè)繪，這種情況下全站儀的優(yōu)勢(shì)十分明顯。因此，重要遺跡的測(cè)繪以及有障礙物影響測(cè)量精度的情況下，應(yīng)當(dāng)使用全站儀測(cè)量。

       GPS精度

       除參數(shù)設(shè)置外，提高GPS的精度甚為關(guān)鍵。近年來(lái)，GPS RTK在工程中普遍應(yīng)用，由于采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，而非手持GPS的偽距測(cè)量，實(shí)時(shí)定位精度可達(dá)厘米級(jí)，攜帶也方便。2012年以來(lái)，我們也 采用了GPS RTK，帶來(lái)了記錄方式的革命性變革，由于精度高，手工標(biāo)注的參照作用就沒(méi)有多大意義了，省去繁瑣的計(jì)算，直接進(jìn)行計(jì)算機(jī)標(biāo)注，工作效率大大提高。隨著 GPS RTK的價(jià)格不斷降低，在考古工作中的普及指日可待，而手持GPS在單個(gè)遺址精確考古工作中的應(yīng)用范圍則會(huì)不斷降低，甚至被取代。未來(lái)，GPS RTK與全站儀相結(jié)合的測(cè)繪、記錄方式必將得到廣泛推廣、應(yīng)用。