勘探是田野考古工作的重要一环。随着测绘技术的不断发展以及计算机软硬件性能的持续提升，勘探人员在传统洛阳铲的基础上，可以更准确、高效地完成勘探任务，并且能够将所得探孔数据进行多角度的分析，从而达到了解遗址地下埋藏情况的目的。

我们在对夏县东下冯、翼城北撖遗址的考古勘探工作中，从工作实际出发，结合相关软硬件技术，按照《田野考古勘探工作规程》、《田野考古钻探记录规范》的要求，不断摸索，形成了一套较完整的考古勘探作业方法。这套方法，围绕ArcGIS地理信息系统平台，利用RTK实时动态测量技术的精准测样、放样技术，借助奥维地图OmapArcMap插件提供的勘探区卫星底图，再依据探孔记录建立FileMaker数据库，所得数据可以在ArcMap里进行平面分析，在理正勘察软件中进行剖面分析。从而实现“布孔—放样—记录—分析”这样一套较完整的勘探作业流程。下面扼要介绍此方法的操作流程与技巧。

遗址地理信息系统，是我们进行勘探作业的重要平台，也是一处遗址长期持续考古工作的基础平台。

在对遗址进行整体了解的基础上，进行勘探分区，一般最好与遗址的总体工作规划相一致，再在各个勘探区内细分为若干勘探单元。勘探分区与勘探单元是勘探信息管理的空间单位，其中勘探单元是布孔、数据采集、编号和记录的最小单位。分区和分单元，主要依据地形和明显的自然界标，如地埂、地界、断崖和道路等。

勘探分区完成后，在遗址内设立永久坐标点以及各勘探区的测绘控制点，控制点的数量视勘探区的面积而定。之后利用RTK获得各控制点的坐标数据。

勘探地理信息系统平台的构建，主要在ArcMap软件中，借助奥维地图的OmapArcMap插件功能完成。首先将所获得的坐标数据添加到ArcMap中，得到坐标点的平面分布，再通过OmapArcMap插件加载坐标点周围的卫星底图。为方便管理及数据分析，一般以勘探区为单位，在ArcMap中新建shapefile文件，选择面要素，绘制出每个勘探单元的范围轮廓，构建出单个勘探区的地理坐标信息平台，最后可汇总成整个遗址的勘探地理信息系统平台。这样便构建起有遗址区卫星图、明确遗址分区、精准坐标的遗址地理信息系统平台框架（图一）。

图一  ArcMap中建立遗址勘探地理信息系统界面

布孔在遗址勘探地理信息系统平台中进行，每个勘探单元单独布孔、统一编号。

首先，利用ArcMap的“创建渔网”工具，在弹出的对话框模板中选择要布孔的勘探单元范围，像元宽度与像元高度便是探孔的孔间距，这是布孔的关键。以布设5米梅花孔为例，在像元宽度与像元高度中分别填5（默认单位是米），并勾选创建标注点，确定后会以所选勘探单元范围四至为边界生成两个图层，可得到间距为5米的点图层，并移除不需要的网格图层。重复操作，再得到同样间距为5米的点图层。

接下来布设梅花孔，这需要对点图层进行编辑。在ArcMap中利用编辑器，点“开始编辑”，在对话框中选择刚才创建的任意一个点图层，确定后，在刚才选定的点图层上右击，依次点“选择—全选”，再在编辑器中点“移动”，在弹出的“增量X、Y”对话框中均填2.5（5米孔中间加孔），回车确定，便得到错列的点图层，也就是我们需要的梅花孔。

为了统一编号，管理方便，需要对两个点图层进行合并。利用“合并（数据管理）”工具，在输入数据集里依次选择需要合并的两个点图层，输出数据集选择要保存的位置，并将合并后的新图层重命名。

最后，要将合并后的点图层进行裁剪，使其与勘探单元的轮廓相符。利用“裁剪（分析）”工具，输入要素选择合并后的点图层，裁剪要素选勘探单元范围，输出要素选择保存的位置并命名为“勘探X区X单元布孔”。

至此，一个勘探单元的布孔完成，可以移除不用的点图层。如果是布设5米等距的平行探孔，只需创建一个5米的点图层，再利用“裁剪（分析）”工具，裁剪掉勘探单元范围外的点即可。

布孔完成之后，要对探孔进行统一编号，并获取探孔的坐标数据，这是一个技术难点，以下是主要的操作步骤。

在勘探单元布孔图层上右击，打开属性表，在表选项中点“添加字段”，分别添加“点名”（类型选文本），N、E、Z（类型选双精度）字段。接下来，依次右击N、E栏，点“计算几何”，在对话框属性中N栏选“点Y的坐标”、E栏选“点X的坐标”，确定后就可获取探孔点投影平面N、E坐标值，Z值为高程，默认为“0”即可。

探孔编号格式以“年度+遗址字母代码+勘探区+勘探单元+4位数编号”规则命名，如“2020XD120001”，表示2020年度夏县东下冯遗址I区2单元0001号探孔。通过对N、E数值的升序排列，实现勘探单元西南角为探孔编号的起始点，在布孔图层属性表中可看到勘探单元内探孔的总数量，借助Excel表格中下拉自动填充功能，获得与探孔数量一样的编号，复制粘贴到布孔图层属性表的“点名”一栏，再保存便完成了编号操作（图二）。

图二  布孔与编号

再利用ArcMap中的“表转Excel（转换）”工具，得到探孔坐标数据的Excel表格。根据RTK放样点的数据导入规则，探孔坐标数据表格的表头仅需要“点名、N、E、Z”四个数据值，且保存格式为逗号分隔值文件，后缀名为. csv。

最后，将所得到的数据文件导入到RTK手簿中，便可进行实地放样。

面对大量的探孔数据，传统的Excel表格已不能满足工作所需。FileMaker是一款专业的数据库软件，具有操作简单、定制性强的特点，非常适用于考古工作的数据管理。

我们根据《田野考古勘探工作规程》、《田野考古钻探记录规范》的要求，结合工作实际，制定了“考古勘探探孔登记表”。在勘探过程中，对每个探孔进行记录，包括探孔的基本信息、地层堆积状况、堆积性质、照片和采集遗物等信息。根据探孔的记录内容定制FileMaker数据库。

FileMaker数据库录入方便，操作简单，界面可直观反应每个探孔包括照片在内的所有信息。通过简单的算法，依据堆积层次的深度数据可自动生成探孔的柱状堆积图，还可以快速的将所需的信息汇总导出到Excel表格，方便在相应软件中进行数据分析。同时，它还具有强大的检索功能，便于数据查找与归类。我们以勘探区为单位分别建立数据库，大大方便了勘探数据的管理，并为后续的数据分析提供支撑（图三）。

图三  数据库界面

在勘探过程中尽可能详细地记录每个探孔的各方面信息，这样后期的数据分析才有更多视角。我们常用到数据分析主要是平面分析与剖面分析。

平面分析主要在ArcMap中进行，根据分析目的的需要，在FileMaker数据库中导出不同字段数据的Excel表格，与ArcMap中的布孔图层基于“编号”字段进行连接，在图层属性符号系统中，对同一字段的不同值进行分类，再标注成不同颜色，便可得到一个勘探单元内不同遗迹的平面点分布情况（图四）。同时，在ArcMap里也可以进行平面图的绘制，也可以导出其它格式，方便在Adobe Photoshop、Adobe Ⅰllustrator或Autodesk AutoCAD等绘图软件中进行绘制。

图四 北撖遗址勘探单元平面分析

另外，在ArcMap中构建勘探区三角网TIN，也是平面分析的一种，它可直观地展现勘探区遗迹的分布情况。仅需要探孔的N、E、Z三个值即可，其中N、E提供平面坐标，Z值是高程加上探孔深度的数值。在Excel表格中编辑好后，添加到ArcMap中先显示出各探孔点，再利用“创建TIN”工具，便可构建成勘探区的三角网TIN（图五）。

图五  TIN三角网效果图

剖面分析主要借助理正勘察软件，在Autodesk AutoCAD中成图。理正勘察是一款主要用于地质勘察方面进行数据管理、统计分析和剖面制图的软件。其强大的剖面分析功能可对勘探数据进行剖面图、柱状图的绘制。

首先需要在软件的配置平台上建立一套适用于勘探区地层堆积的标准图层，再根据需要对数据录入表格进行编辑，构建起适合勘探数据分析的平台。在理正勘察中要用到的主要数据有探孔编号、坐标数据、堆积层次、堆积层次的厚度等，这些数据同样可以在FileMaker数据库中导出为Excel文件，调整格式后导入到理正勘察软件中，建成所需剖面分析的勘探点表。

剖面图的生成需要在AutoCAD软件中实现，理正勘察可以很好地与AutoCAD进行连接，可方便自动地在AutoCAD中生成单个探孔的柱状剖面信息表，也可以绘制单个遗迹剖面图，还可以生成所需勘探单元的地层剖面矢量图（图六），只需要在勘探点表基础上输入所需系列探孔的编号即可。同时，配合理正勘察三维地质软件还可生成勘探区的地层堆积三维效果图。

图六 理正勘察软件所生成的剖面图

本文介绍的考古勘探作业方法，适用于大遗址长期持续的考古勘探工作。在初始构建遗址勘探地理信息系统平台时，要有成熟的长期工作方案，勘探区、勘探单元的划分，探孔孔间距、编号等都要合理规划布局。我们在ArcMap中布孔，获得各个探孔的地理坐标，利用RTK放样，记录每个探孔的详细数据，所有勘探数据汇总成FileMaker数据库，再进行数据分析。大大提高了勘探的效率和精度，也能获知地下遗存埋藏情况的准确位置，为后期布方发掘提供数据参考。

文中提到的技术与方法作为勘探工作的辅助，可以提高工作效率和精度，但勘探工作最关键的还在于勘探过程中对每个探孔堆积属性的科学判断以及详尽的数据记录，这也是进行后期数据分析的前提。文中介绍的勘探数据分析方法，只是常规的分析方法，相信随着新技术的出现，会有更多的分析视角，这就要求工作人员在勘探过程中尽量详细地记录各类数据。

遗址勘探地理信息系统平台也可以与遗址的发掘、调查等信息进行整合，构建起一处遗址综合的地理信息系统平台，作为遗址长期持续工作的重要平台和遗址考古信息的综合管理平台。