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考古地层的三维可视化及应用研究

阚瑷珂  
【摘要】:考古地层学是田野考古的基本理论和方法,当前对考古地层的研究更强调地层的层位及层位关系。因此,观察、记录和正确解释遗址的地层结构、分布情况及其包含的信息,成为考古发掘中的重要工作。 考古地层的堆积按时间早晚顺序依次叠压,早期的地层在下,晚期的地层在上,形成的空间关系分为两种,即上下层的“叠压”关系和相互之间的“打破”关系。在传统的考古发掘过程中,一般通过剖面图或数码相片来记录考古地层的层序,或以“Harris Matrix”图来记录地层序列的时间关系,这些方法都无法对考古地层的空间关系做出全面、直观、定量的描述。由于考古地层分布在三维空间,因而三维可视化技术为考古地层的三维重建提供了有效手段。通过建立地层面和地层体的三维可视化模型,并在浏览场景中进行动态交互,可以形象直观地展现考古地层的空间形态和空间关系。 论文基于“科学计算可视化”理论,使用IDL语言编程实现了考古地层的三维可视化模型,并在.NET平台下建立了完整的三维可视化系统。运用该系统,可以方便地实现地层的断面切割,观察地层体内部和地层体之间的空间关系。 本文取得的主要成果和创新有: (1)总结了适合考古地层的三维可视化方法,实现了地层的真三维体模型构建;在可视化系统的开发过程中,对.NET平台与IDL之间的互操作性作了初步探讨和实践。 (2)通过建立考古地层三维可视化系统,在纵向上精确量化了地层的空间分布尺度,在横向上直观表达了地层的空间分布形态;在三维视图中预测地层的空间分布走势,复原地层堆积的原始面貌,从总体上把握了地层层序的空间关系。 (3)将空间数据挖掘与空间分析相结合的方法引入对考古地层的空间特征描述。通过可视化分析定性地完成了对地层空间形态的观察、判断,获取对考古地层空间分布形态的宏观性认识;再通过空间数据挖掘及相应的空间分析结果,获取对考古地层空间特征的微观性理解。


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