传统田野考古发掘时,经常会使用文字、图纸、照片来记录遗迹信息。随着考古学发展,使用传统采集资料的方法,已经无法满足现代考古学研究的需求。《田野考古工作规程》中明确要求,遗址发掘需要建立遗址的考古地理信息,使用统一空间坐标系统,对遗址进行数字化。运用数字化手段全面采集田野考古资料已经成为科学考古发展的必然趋势。
数字化考古是以计算机技术为基础,运用现代多媒体数字技术、测绘技术、遥感技术、三维重建技术、地理信息系统、数据库、虚拟技术、互联网技术及人工智能技术等,将遗迹转换为数字形式,实现对遗址综合性分析和研究的过程。
近几年,数字化技术得到快速发展和普及,为考古学研究提供了新的方法。殷墟遗址采用多种数字化考古技术取得了显著效果,丰富了现代考古学记录信息的形式,同时也确保了遗址的科学化、系统化发掘,为持续开展考古工作及研究遗址整体布局提供了基础保障。
数字化技术的综合运用
目前数字化技术成熟且在殷墟遗址得到广泛应用的有:计算机绘图、RTK测绘、多视角三维重建、考古地理信息系统及人工智能等。
计算机绘图
殷墟遗址常用的计算机绘图软件有:Adobe Photoshop、Adobe Illustrator、CorelDRAW等。计算机绘图软件的使用,实现了由纸质图像转化为数字图像的功能,确保了数据格式的通用性,为数字化考古提供了基础数据及信息。将数字图纸导入绘图软件中,可以完成电子线图绘制工作,已经完全取代传统硫酸纸绘制线图的繁琐方法。
其中Illustrator与CorelDRAW软件通常用于遗迹图及器物的绘制,例如总平面图、探方图、遗迹图及器物轮廓图等。Photoshop主要用于遗物纹饰的绘制与编辑。因其具有专业的笔刷工具,可以非常方便地绘制遗物纹饰,同时兼容数位板、数位笔等硬件设备,相比使用鼠标绘制效率更高,绘制效果更为立体丰富。
RTK测绘
RTK(Real-Time Kinematic)即“实时动态测量技术”,是以载波相位观测量为依据的实时差分测量技术。通过基准站、移动站及GPS协同作业,获取测量点的三维坐标。RTK相比传统考古测量工具,具有精度高、受外界条件干扰少、操作简单、测量范围大、坐标数据符合测绘要求等优点。
殷墟遗址使用TRK“连续运行卫星定位服务(Continuously Operating Reference Stations)”即“CORS”模式进行遗迹测量。其优点是不需要建立基准站,仅通过移动站和卫星信号便可以准确获取遗迹“2000国家大地坐标系”的绝对数据,与国家地理坐标系建立有效关联。
以此技术为基础,在中国社会科学院考古研究所安阳工作站院内设置控制原点,建立“殷墟级差网格系统”,将殷墟遗址分为东北、西北、东南、西南四个象限区域,每个象限内以1000×1000米设置一个独立分区,制定一套以原点距离为依据的探方命名方法。实现了整个殷墟遗址的虚拟布方,同时将已发掘过的探方、遗迹和未来即将发掘的探方准确标注在遗址上,体现殷墟遗址发掘的连续性。
多视角三维重建
多视角三维重建是使用数码相机对物体进行多角度拍摄,获取物体的完整数字影像。然后将数字影像通过计算机计算,生成物体的三维模型。多视角三维重建相较于激光扫描仪、电磁波式扫描仪、超声波式扫描仪等方法,具有操作简单、适用范围广、建模成本低、建模自动化及建模精度高等优点。目前,殷墟遗址常用的多视角三维软件有Context Capture、Agisoft Metashape(原Photoscan)及大疆智图等。
Context Capture、Agisoft Metashape软件常用于遗迹及遗物的三维重建工作,配合计算机绘图软件,可以快速生成考古线图。大疆智图软件结合无人机超低空拍摄,获取殷墟遗址的数字影像,导入软件内可以制作殷墟的正射影像图。殷墟正射影像覆盖40平方公里,精度可达厘米级。使用该技术为殷墟遗址整体布局研究提供翔实的三维基础资料。
考古地理信息系统
地理信息系统即“Geographic Information System”,简称GIS。其功能主要是利用计算机对地理信息数据进行采集、集成、储存、检索和分析,它可以制作出各种地理信息数字化地图。殷墟遗址利用AutoCAD、ArcGIS软件制作遗址地理信息系统。
将殷墟正射影像导入AutoCAD中,设置2000国家大地坐标系数据,赋予正射影像坐标,可以拾取图上任意点的具体坐标数据,配合“殷墟级差网格系统”,实现虚拟布方、测绘数据管理及绘制遗迹位置图。
ArcGIS主要用于制作殷墟遗址整体遗迹分布图。以遗迹正射影像和高精度数字高程模型为底图,配合现有城镇、道路、水系数据,创建殷墟遗址空间地图。依据现有遗迹资料,按照年份、类型、项目名称等信息,录入ArcGIS软件内,与地理属性、文化属性进行关联,构建一体化数据库。同时ArcGIS可以根据需求快速导出所需遗迹种类分布图,且制图规范。
考古地理信息系统的建立,极大方便了殷墟遗址勘探、发掘过程中对资料数据的管理,确保了遗迹在遗址的空间位置,为研究遗址的空间分布,分析遗址布局,展示遗址可视化成果提供了强有力的技术支持。
人工智能
人工智能英文全称为“Artificial Intelligence”,简称 AI。随着AI技术的发展,AI技术在考古中发挥着越来越多的作用,特别是运用AI技术,实现考古数据智能化处理;对破碎陶片扫描输入AI模型,进行自动匹配,修复还原;考古成果的可视化与虚拟修复等功能,逐步为数字化考古提供了新的方法。目前,国内常用的AI软件包括:豆包、DeepSeek、文心一言等。
殷墟遗址使用的AI软件包含豆包、DeepSeek等。以豆包为例,该软件覆盖文本、图像、语音等多模态交互,面向学习、办公、创作等全场景提供智能服务。在实际考古应用中,利用豆包软件可以绘制遗物线图、辅助三维坐标重算及数据处理。
绘制遗物线图:利用AI制图功能,可以非常方便地绘制遗物线图。将遗物正射影像或正投影影像添加至豆包软件,输入“按照考古器物绘图要求绘制成线图”的指令,豆包便会生成遗物线图。但AI考古绘图处于起步阶段,自动生成的线图有时会出现偏差,因此需要人工进行修正。但通过这种方法,可以大大减少绘图人员的工作量。随着AI不断学习和发展,相信今后可以达到考古绘图的要求。
三维坐标重算:遗迹三维模型重建使用的坐标系为坐标北方向,有时会出现不符合考古绘图标准的情况,因此需要将遗迹旋转,并按照旋转角度重新计算新的控制点坐标,以满足考古绘图的要求。将坐标数据和旋转角度输入豆包软件,让AI计算出旋转后的坐标,重新输入到模型内,实现模型方向符合绘图要求,方便对其剖面进行切剖绘制。
数据处理:Excel可以设置筛选分析数据等步骤,但操作复杂,命令繁琐,使用起来较为不便。使用豆包软件,输入需要分析的数据内容指令,系统会将指令进行整理,复制指令至Excel内,生成统计表格,该方法不仅省时省力,同时对操作人员的技能门槛要求较低。
人工智能软件的使用,提升了考古数据的利用率与科学性,为考古学提供全新的技术路径。
数字化技术的优势
数字化技术与传统考古技术相比具有显著优势:
数据格式兼容性强。支持多种图片格式、测绘格式及三维模型格式,可以与软件相互转换,共同使用,保证了数据的可靠性、易用性,也符合考古的科学性。
数据信息的全面性。多学科综合应用,不仅可以获取遗迹、遗物的图片信息,还可以获取遗迹的绝对地理信息,三维数据信息,与遗址的位置关系信息等,实现对遗迹、遗物全方位、多角度的认识和分析。
采集信息操作简单,获取数据精度较高,极大方便在考古学中的实践和应用。数字化技术的发展和更新,使软件和仪器操作越来越简单化和智能化。学习门槛的降低,提高了使用成效。数字化仪器获取的遗迹数据精度保持在毫米级,满足考古学的要求,为考古学提供精确的基础数据。
数字化考古资料易保存,方便检索使用。数字化考古资料可以存储在多种介质之中,如光盘、硬盘,储存容量大,占用空间小,同时也有极强的加密性。
具有丰富的展示效果。借助高科技硬件设备,如VR、AR等,可以还原遗迹、遗物三维动态信息,实现虚拟和真实相结合的展示效果。不仅利于考古学的保护与研究,还可以向公众积极推广展示考古学成果。
人工智能为数字化考古注入全新的方法,显著提升了工作效率。尤其在考古绘图、基础数据处理、算法运算及重复性操作等环节,AI 软件凭借其高效的特性展现出巨大优势。作为新一轮科技革命的核心驱动力,人工智能必将为未来数字化考古的创新发展带来前所未有的机遇。
多种数字化考古发掘技术,为殷墟遗址勘探、发掘提供了新的思路和方法,提高了田野考古工作效率,确保了殷墟考古数据的完整性和精确性,同时也保证了殷墟遗址考古工作的延续性,为研究殷墟遗址提供了数据支持。数字化技术在现代考古中发挥着越来越重要的作用,数字化考古技术的快速发展,让数字化由单一技术向多学科交叉融合发展,并创造出新的技术与方法。数字化考古技术必将成为科学考古不可或缺的重要组成部分。
(作者单位:中国社会科学院考古研究所安阳工作站)





