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浅谈秦始皇帝陵考古信息管理系统

2020-04-30 290 上传者：管理员

摘要：通过采用GIS、三维建模、高效存储管理及多用户并发访问技术，更好地对秦始皇帝陵进行研究与保护。为了实现了更加科学和规范的考古信息管理和文物保护，提高了考古工作人员的工作效率，对考古工作进行调查、勘探、发掘，对文物进行登记、保护、展示等的研究与探索十分重要，这样既可以满足了公众对考古知识及历史文物的探索和认知，又可以为其它考古研究工作提供参考和借鉴。

关键词：
GIS
文物保护
秦始皇帝陵
考古信息管理
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1、引言

秦始皇陵是中国历史上第一个皇帝陵园，由秦始皇帝陵及其众多陪葬坑组成，是中国第一批世界文化遗产和第一批全国重点文物保护单位[1]。秦始皇帝陵的考古调查、发掘、文物保护等工作积累了大量的考古资料，但是存在考古资料查询统计效率低下、文物展示和保护力度不够等问题[2]。为了更好地对考古遗址本体、文物及环境的保护与展示，节约人力资源，提高工作效率，提出了建设秦始皇帝陵考古信息管理系统。

系统采用B/S（Browser/Server）架构，运用GIS、三维建模等技术，在地理空间数据库的基础上，以地理信息空间服务为框架，为考古工作人员搭建一个统一集中的考古信息管理系统，系统主要包括考古过程管理子系统、文物保护管理子系统、权限管理，能够实现考古调查、勘探、发掘、文物保护、查询、展示、统计分析等功能，为使用者提供了考古管理和文物保护数字化的解决方案。

2、系统设计

2.1架构设计

系统的总体框架由网络与硬件层、基础软件层、数据服务层、应用服务层、用户层等组成，总体框架图如图1所示

图1总体框架图

（1）网络和硬件层：主要是硬件、网络环境等基础设施支撑。

（2）基础软件层：系统所必须的基础软件环境。

（3）数据服务层：相关数据服务支撑环境。具体包括基础地理信息数据库和考古专题数据库。应用服务层：软件开发主要包括考古过程管理子系统、文物保护管理子系统、权限管理等核心功能。

（4）用户层：系统用户有秦始皇帝陵博物院用户、系统管理员、其他部门用户及普通用户。

2.2关键技术

2.2.1地理信息开发技术架构

地理信息服务由GeoServer进行发布，后台要素处理使用GeoTools，前台要素处理使用Cesium。

2.2.2SOA-面向服务的架构

SOA(Service-OrientedArchitecture)，是一种面向企业级服务的系统构架。利用SOA架构已经封装好的功能模块来构建所需要的程序或系统，以便提供不同的服务。

2.2.3高效存储管理与多用户并发访问

属性数据与空间图形数据采用不同的数据存储及编辑机制，保证了不同系统用户以及同一系统不同用户的并行操作，提高了多用户并发访问的效率。

3、数据建设

数据建设主要包括基础空间数据和考古专题数据建设，这些数据存在时空关联关系，通过索引技术，充分挖掘各类数据的内在关系，为考古研究提供数据基础。

基础空间数据是考古信息展示和分析的必要支撑，主要包括了基础地形图、矢量图、影像图等数据的处理与建库。考古专题数据主要包括考古勘探的钻孔数据、考古发掘的探方数据、遗物的三维模型数据、图片文件、视频文件、音频文件、各种表单数据、历史文献数据等，采集的考古专题数据要具有全面性和系统性，例如：增加一号坑、二号坑、三号坑等分区数据。

4、支撑环境建设

项目所用服务器配置为IntelXeonE5-26302.30GHz(2处理器)，4G内存，1TB可扩展硬盘。服务器安置在开发现场，通过外网IP的切换，把现有的地图服务地址对接到新的地图服务器，保证项目在开发过程中可以很好进行控制，项目完成后将服务器移置到指定位置。项目所需的软件运行环境如下表1所示。

表1项目所需软件运行环境

5、系统实现

考古信息管理系统规范化的管理了考古调查、勘探、发掘等各项考古工作，同时为考古及文物保护的查询展示、统计分析提供了可视化的技术支撑。

5.1考古过程管理子系统

5.1.1考古调查

对于具体的考古工作，系统提供了地图、文字、音视频结合的信息录入、查询等管理方式，方便信息管理。用户可以对照地图标注考古调查的空间区域以及调查获得的各类文字、图片信息。

5.1.2考古勘探

对考古勘探的每个钻孔的位置及对应的地下土样信息进行数字化处理。勘探地图展示如图2所示。

5.1.3考古发掘考

古发掘每一个探方相应的各类出土物等信息，也可以借助系统进行考古勘探、考古发掘的空间分区进行规划，指导具体的考古工作。

5.1.4附件信息管理

对于考古过程中所产生的照片、影音资料、标本、拓片等各类历史资料，也同样可以进行快速的录入，信息录入过程中，系统自动将各类信息进行时空索引编码，方便后续考古附件的查询和分析。

5.1.5考古项目管理

系统引入项目管理的思维，按照项目的方式对各项考古工作进行管理。用户可以通过系统方便地录入项目的信息、标段的信息，可以借助平台进行项目位置、标段位置的规划。

5.1.6查询展示

系统为用户提供项目类型、考古工作表单、考古工作日志、通用记录表单、考古专题资料等的查询和展示；可以通过表单的空间属性信息查询相对应的地理位置信息或通过空间位置关联查询对应的属性信息，实现图形和属性互查[3][4]；系统提供按照土壤性质、土壤颜色、致密度、包裹物等分类进行空间搜索与区域定位，并将具有目标特征的特定区域进行模拟展示，以便查找特定人类活动区域；同时可以根据系统中的钻孔数据，按照二三维的方式更加直观的展现地下地质构造（不同颜色代表不同的土壤层）。综合查询如图3所示。

图3综合查询

5.1.7考古统计分析

系统提供局部或全局的各类遗址、遗迹、遗物的数量、分布位置等的统计及报表输出。用户可以将同种类型的遗物或遗址数据添加至对比列表中，在对比结果页中查看各种数据对比分析结果；也可统计某一时间段内挖掘数量的变化，生成柱状图等；统计某一区域内不同类别的数量，生成饼状图。

5.2文物保护管理子系统

系统通过考古调查、勘探、发掘后，为了更好地实现对文物保护及分类管理，建设了文物保护管理子系统，实现文物的入库、查询、定位、展示、移交的全过程的管理与保护。

5.2.1地图基本功能系统提供针对地图的放大、缩小、平移、地图与影像的切换、图层控制、图层对比等功能。如图4所示。

图4图层对比

5.2.2文物信息登记与入库系统提供了规范化的陶俑、器物、骨骼等各类文物的入库登记功能。

5.2.3文物空间查询与定位

系统提供了基于空间位置的方式对各类资料的快速直观的查询方式，用户可以划定查询区域，从而快速查询区域内的出土物等各类信息，通过地图定位每一个文物的出土位置。5.2.4文物三维立体展示系统结合三维建模技术，对重点文物进行三维重建，记录了各个出土物的大小规格，并在平台上进行直观展示，让用户获得更真实的观感体验。文物立体展示如图5所示。

图5文物立体展示

5.2.5精品展示

为了增进科研人员、社会公众对遗址保护情况的认识，系统提供重要的文件资料在线展示功能，形成在线文物展览馆，进行精品展示。

5.3权限管理

由于系统涉及的用户众多，有考古工作人员、系统管理人员、其它相关部门用户、社会公众等，为了方便用户使用，保障数据安全，系统提供了灵活的用户、权限管理功能。考古工作者是系统的主要使用者；系统管理者可进行系统的运维管理；其它相关部门用户及社会公众主要可以使用查询、浏览系统的表单、数据、生成统计报表等功能。

6、结束语

通过调查、勘探、发掘等真实地记录了考古的一系列工作流程，便于对考古工作进行管理、查询、展示及统计。通过激光扫描、拍照等多种方式，对各类文物进行快速的三维重建，将各类文物的信息直观地记录下来，为文物的研究、保护和线上展示提供必要的技术支撑服务。文中对秦始皇帝陵的研究与实践使考古工作变得更加科学和规范，不仅为科研人员提供了更好的信息承载平台，同时也为公众提供了更为生动的历史展现平台。

参考文献：

[1]张翼.基于GIS的秦陵考古信息系统实现研究[D].西安:西安科技大学,2012.

[2]许彦朝.基于WebGIS的秦陵考古信息系统实现研究[D].西安:西安科技大学,2014.

[3]张春森,许彦朝,张卫星.基于B/S模式秦陵考古GIS系统设计与实现[J].文物保护与考古科学,2015,27(4):83-87.

[4]马涛.基于GIS的人民胜利渠灌区渠系优化配水系统研究[D].郑州:郑州大学,2013.

刘云鹤,胡俊勇,梁娜,等.秦始皇帝陵考古信息管理系统研究与实践[J].测绘技术装备,2020,22(1):9-12.