考古調(diào)查和發(fā)掘中獲得的資料都具有空間屬性，一個(gè)考古遺址的位置和范圍可以通過空間數(shù)據(jù)（如一系列點(diǎn)的坐標(biāo)）來表示，考古遺址內(nèi)的遺跡、現(xiàn)象乃至每一件器物或陶片，都是在特定探方中的特定位置上，可以用準(zhǔn)確的空間數(shù)據(jù)來表示各自的位置，這些位置數(shù)據(jù)同樣是研究古代社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化和社會(huì)形態(tài)的重要資料。所以，我們運(yùn)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)，根據(jù)遺址中各種遺跡和器物的空間分布的狀況，可以模擬和重建當(dāng)時(shí)的某些歷史及其演變過程。考古地理信息系統(tǒng)技術(shù)是從考古遺跡或現(xiàn)象的空間位置出發(fā)，建立多種空間信息與屬性信息并存的數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形圖像庫(kù)，從而能夠方便地進(jìn)行多重空間分析和模擬，直觀、簡(jiǎn)潔地復(fù)原當(dāng)時(shí)的社會(huì)狀況。

我國(guó)在考古方面有著突出的成就，例如三峽庫(kù)區(qū)文物分布的“電子地圖”；長(zhǎng)江三角洲地區(qū)考古信息管理信息系統(tǒng)；河南省文物考古研究所和美國(guó)密蘇里州立大學(xué)人類學(xué)系于1996年在河南潁河上游兩岸10千米范圍內(nèi)的聚落考古調(diào)查中，使用GPS和GIS對(duì)遺址進(jìn)行了較精確的測(cè)繪；山東沭河上游人地關(guān)系研究中的考古數(shù)據(jù)庫(kù)、考古信息管理系統(tǒng)、考古遺址預(yù)測(cè)模型的建立等等。

GPS在考古中的應(yīng)用研究是多方面的，可以應(yīng)用于從考古數(shù)據(jù)采集到考古數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、解釋以及表達(dá)的各個(gè)方面。綜觀GPS在考古中的應(yīng)用類型，可以歸納一下幾個(gè)方面。

第一：GIS是一種地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)字處理技術(shù)，利用GIS不僅能夠表達(dá)對(duì)地物描述性的屬性信息，而且還能表達(dá)地物諸如位置、空間形態(tài)等的空間信息，用地理特征唯一ID碼的機(jī)制，將空間信息與屬性信息結(jié)合起來，使人們不僅知道存在什么樣的信息，而且知道信息的來源與其在實(shí)踐和空間上的變化。如現(xiàn)階段正在發(fā)展的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)（Object Oriented Database）就為解決相關(guān)問題提供了一個(gè)很好的途徑。具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力，具有空間和動(dòng)態(tài)性。地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間信息顯示和查詢功能，可以實(shí)現(xiàn)包括矢量圖形、柵格圖和遙感圖像等空間信息以及各種描述、記錄、數(shù)據(jù)等屬性數(shù)據(jù)的顯示和查詢。矢量化的圖層文件一般都能夠直接調(diào)入到GPS項(xiàng)目中，然后在GPS軟件中重新編輯或建立地面信息與考古遺跡或遺物的屬性庫(kù)，將相關(guān)的考古信息輸入到屬性庫(kù)中。為了更好地描述各種屬性，又是需要對(duì)一些信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的編碼，以使簡(jiǎn)化工作量，提高工作效率。有些信息可能存在與專門的數(shù)據(jù)或網(wǎng)頁(yè)上，這時(shí)就需要制作特定的連接，以便在使用中能夠通過GPS項(xiàng)目就可以直接訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)頁(yè)，充分發(fā)揮GPS技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。在GPS軟件中，利用漫游和縮放工具能夠改變圖形顯示的大小和位置。而且，各個(gè)圖層既可以單獨(dú)顯示，也可以根據(jù)需要，進(jìn)行不同組合的顯示或者通過比例尺的變化，來顯示局部地區(qū)考古遺址的分布特征或整個(gè)研究區(qū)域不同時(shí)期遺址的分布情況。GPS軟件還可以按照一定的限制來進(jìn)行查詢和顯示，提取距河流、中心聚落一定范圍內(nèi)的遺址的分布特征。②其次，各圖層可以被重新排列、編輯、剪切和粘貼；或者添加新的圖層，每一個(gè)圖層中的特征也可以進(jìn)行編輯或移位，同時(shí)能夠打開對(duì)應(yīng)的屬性表，進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)的編輯，如創(chuàng)建數(shù)據(jù)表、定義表的結(jié)構(gòu)、添加或刪除字段、添加或刪除記錄、編輯修改圖層數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)等。一定區(qū)域的考古研究往往需要很多年的時(shí)間才能完成，每次的考古調(diào)查和發(fā)掘都會(huì)有新的收獲，這就有要求所建立的考古信息系統(tǒng)具有不斷修改原有數(shù)據(jù)和增加新數(shù)據(jù)的能力，使考古信息系統(tǒng)始終擁有最新的數(shù)據(jù)和記錄，及時(shí)反映考古研究的進(jìn)展情況。而使用GPS可以很方便地?cái)[脫這些問題給我們帶來的困擾。

第二：以地理研究和地理模型方法為手段，具有區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)能力、產(chǎn)生高層次的地理信息。使用GPS軟件，可以生成各種各樣的圖形和圖像產(chǎn)品，為區(qū)域考古研究提供生動(dòng)、美觀、簡(jiǎn)介的研究模型，對(duì)考古遺址及其所處的環(huán)境進(jìn)行三維模擬和顯示。③這些圖形既能夠反映整個(gè)研究區(qū)域的總體概括，又可以根據(jù)需要，靈活地反映任何一個(gè)特定區(qū)域的遺址分布特征；同時(shí)，還能夠根據(jù)研究的需要，顯示單個(gè)圖層、多個(gè)圖層乃至所有圖層的信息。GPS生成的圖形和圖像可以直接輸出到打印機(jī)或繪圖儀上，打印出精美的圖件用于印刷制版；也能夠以多種格式輸出到的文件中，供其他軟件調(diào)用，以便作進(jìn)一步的處理和分析；或編輯到超文本等格式的文件中，制作光盤或放置于網(wǎng)站之上供他人查詢使用。在考古過程中，經(jīng)常出現(xiàn)正北方向與實(shí)際地形不符造成十分別扭的發(fā)掘探方，只要能很好的使用GPS技術(shù)，我們?cè)诓挤綍r(shí)可以很隨意按照地形、地勢(shì)來布方，一般這種情況下出土的遺址現(xiàn)象都與探方的方向大體相近，在繪圖時(shí)也較容易。布方時(shí)我們選擇左下角（即傳統(tǒng)的西南向）作該探方區(qū)的基點(diǎn)，同時(shí)量探方縱軸方向的方位的度數(shù)。我們不用擔(dān)心是否在設(shè)方時(shí)有磁干擾，在整個(gè)發(fā)掘季節(jié)我們可以經(jīng)常地測(cè)一下探方軸的方向。經(jīng)過多次的測(cè)繪，基本上最多次最接近的方位角度數(shù)，就是我們?cè)谡�理資料時(shí)所采用的探方方位角的度數(shù)了。然后測(cè)得該發(fā)掘的基點(diǎn)的準(zhǔn)確經(jīng)緯度坐標(biāo)即可。另外根據(jù)遺址的情況，我們選擇一個(gè)相對(duì)顯著的地點(diǎn)作為該遺址的總基點(diǎn)，這個(gè)基點(diǎn)與遺址有否關(guān)系無所謂，但以在該遺址的西南方向?yàn)楹茫瑴y(cè)得該基點(diǎn)的經(jīng)緯度。這個(gè)總的探方區(qū)的野外工作即算完成，十分簡(jiǎn)單。在回到駐地后，只要將總基點(diǎn)設(shè)在大的探方區(qū)圖中的左下角，而發(fā)掘地點(diǎn)只需通過經(jīng)緯差就可以十分容易地標(biāo)注出來。發(fā)掘的探方分布圖與總圖比例相同，將基點(diǎn)和正北方向標(biāo)重合在總圖的標(biāo)注點(diǎn)與縱坐標(biāo)上，即可將任意方向的探方圖準(zhǔn)確地標(biāo)注于總圖上，這樣對(duì)總體發(fā)掘過程中不同隊(duì)伍和不同的發(fā)掘季節(jié)進(jìn)行的發(fā)掘都十分清晰，決不會(huì)發(fā)生失誤的情況。

第三：空間性是考古研究的關(guān)鍵性特征，它涉及到考古研究在理論、方法以及實(shí)踐中的各個(gè)層次。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生用于信息，完成人類大腦難以完成的任務(wù)。GPS軟件具有對(duì)多重?cái)?shù)據(jù)的訪問和顯示功能。④利用熱連接功能，可以直接訪問或打開圖形、圖像、數(shù)據(jù)庫(kù)、聲音、視頻乃至其它GPS文件，使地理信息系統(tǒng)能夠與多重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行廣泛而快捷的聯(lián)系。我們可以建立全國(guó)范圍內(nèi)的考古信息系統(tǒng)，并應(yīng)用熱連接功能調(diào)用各省、局部區(qū)域直接單個(gè)考古遺址的考古信息，形成多級(jí)信息數(shù)據(jù)的使用與管理。具體來說，GIS在考古研究中的最直接的應(yīng)用就是利用考古數(shù)據(jù)制圖，主要包括區(qū)域遺址分布圖、古水系分布圖、古植被分布圖、古地貌圖、三位地層圖等，利用GIS處理地圖的優(yōu)勢(shì)在于它可以將考古資料分成不同的圖層，如遺址、遺物、水系、地貌圖等，然后根據(jù)不同的研究需要可進(jìn)行圖層的疊加，制成各種專題地圖和綜合地圖。進(jìn)一步深入，還可以把GIS作為管理和決策的工具，如山東沭河上游史前文化遺址分布圖，既可按多種條件查詢，亦可將查詢結(jié)果制圖輸出。

第四：建立考古數(shù)據(jù)庫(kù)，GIS是一種地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)字處理技術(shù)，利用GIS不僅能夠表達(dá)對(duì)地物描述性的屬性信息，而且還能表達(dá)地物諸如位置、空間形態(tài)等的空間信息，用地理特征唯一ID碼的機(jī)制，將空間信息與屬性信息結(jié)合起來，使人們不僅知道存在什么樣的信息，而且知道信息的來源與其在實(shí)踐和空間上的變化。對(duì)于建立考古數(shù)據(jù)庫(kù)，可以將考古遺址抽象為點(diǎn)，也可以抽象為面，這將根據(jù)表達(dá)的需要以及數(shù)據(jù)的可獲取性和數(shù)據(jù)源的比例尺而定，如選擇每一遺址的位置、文化性質(zhì)、海拔高度、坡度、坡向、以至于河流之間的位置等等。目前，西方不少國(guó)家和組織正在尋求以標(biāo)準(zhǔn)的考古數(shù)據(jù)記錄格式，通過基于GIS的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到信息的共享；以電子出版物和虛擬考古遺址的形式在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)無“時(shí)差”的信息交流。⑤

第五：GPS在考古信息系統(tǒng)研究與建立中的應(yīng)用，考古數(shù)據(jù)庫(kù)和考古信息管理系統(tǒng)的建立是開展各種考古分析與研究的基礎(chǔ)。目前，考古研究和文物管理單位面對(duì)紛繁復(fù)雜并且加速積累的考古、文博資料，主要采取檔案的人工管理辦法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且信息安全度低，查詢和表達(dá)手段更不能滿足信息時(shí)代的要求。只有將GIS和MIS技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用到考古信息管理中，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)考古信息進(jìn)行高效的科學(xué)管理，使考古資料的效益得到充分有效地發(fā)揮。在此方面，國(guó)內(nèi)的相關(guān)工作已初步展開。如，長(zhǎng)江三角洲地區(qū)考古信息管理系統(tǒng)、山東沭河上游史前文化考古信息系統(tǒng)等都在考古信息系統(tǒng)建設(shè)方面進(jìn)行了相關(guān)的嘗試。隨著考古研究進(jìn)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，方便增刪相關(guān)的功能模塊且不更改系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。作為一種基于GIS的系統(tǒng)，本系統(tǒng)除了具有空間數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、檢索、輸入和輸出的常用功能之外，還能為科研部門提供空間模擬、空間分析等功能。⑥查詢檢索功能是所有管理信息系統(tǒng)的基本功能，但一般的管理信息系統(tǒng)只能對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和檢索，而GIS支持的管理信息系統(tǒng)除具有此項(xiàng)功能外，還可以對(duì)空間信息進(jìn)行方便的查詢和檢索，從而大大方便了考古研究中的資料查詢。總之，考古信息管理系統(tǒng)的模擬與分析功能有很廣泛的內(nèi)涵，可以從不同的角度和具體的研究目出發(fā)，調(diào)用系統(tǒng)中部分甚至全部空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)內(nèi)部所包含的模擬分析工具或者連接外部有關(guān)的模擬分析模型加以實(shí)施。

展望GIS在考古中的研究，考古學(xué)的相關(guān)成果現(xiàn)階段暫處在業(yè)內(nèi)人士孤芳自賞的階段，公眾考古學(xué)不僅一次被提上考古學(xué)亟待解決的問題日程，結(jié)果卻不甚理想。在此，考慮到GIS考古研究中的相關(guān)應(yīng)用，筆者不禁萌生出這樣一種想法：通過GIS的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)把考古學(xué)推向廣大公眾的平臺(tái)，真正朝著公眾考古學(xué)的方向上發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和GIS技術(shù)的發(fā)展，GIS的用戶不僅可以形象地觀察考古數(shù)據(jù)，而且可以與三維模擬的對(duì)象相互交融，具有從外到內(nèi)或從內(nèi)到外觀察考古數(shù)據(jù)空間結(jié)構(gòu)的特征。比如用手（通過傳感器或跟蹤裝置）或其他三維工具來操縱古代模型、感知模擬對(duì)象的觸覺乃至氣息等等。這樣，不僅方便于考古學(xué)家的各項(xiàng)研究，而且可以使廣大非考古人士以非常直觀的角度感知古代文明的存在，從而達(dá)到擴(kuò)大公眾考古學(xué)的宣傳范圍。而且從這方面深入考古，我們可以將考古事業(yè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)相結(jié)合，以媒介傳播的方式，把考古與影視、新聞等相結(jié)合，走考古與商品經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的道路，做到考古學(xué)自養(yǎng)自供的目標(biāo)。

總之，隨著考古研究的不斷深入和研究領(lǐng)域的不斷拓展，GIS的運(yùn)用將會(huì)不斷與考古研究的各方面產(chǎn)生具體的聯(lián)系。到時(shí)，科學(xué)的大熔爐也會(huì)融化出一些具體的應(yīng)用模式及解決方法。這些在業(yè)內(nèi)人士所進(jìn)行的努力下均會(huì)實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

①魯鵬、楊瑞霞、田燕《GIS考古研究綜述與前景展望》，《中院文物》2008年第二期

②張穎嵐《GIS在考古學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望》，《西北大學(xué)學(xué)報(bào)》（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版）2006年11月，第36卷第六期

③李安波、畢碩本、裴安平、閭國(guó)年《田野考古地理信息系統(tǒng)研究與建設(shè)》，《地理與地理信息科學(xué)》2004年1月，第20卷第一期

④曹兵武《GIS與考古》，《考古與文物》1997年第四期

⑤肖彬、謝志仁、閻國(guó)年、朱曉華《GIS支持的考古信息管理系統(tǒng)——以長(zhǎng)江三角洲地區(qū)為例》，《南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)》（自然科學(xué)版）1999年22卷第三期

⑥熊平、劉亞起《RS技術(shù)和GIS技術(shù)在考古領(lǐng)域的應(yīng)用》，《測(cè)繪與空間地理信息》2005年10月，第28卷第五期