西安半坡博物館遺址圖的測制

——一次使用超低空垂直攝影技術(shù)的嘗試

《測繪通報(bào)》 1987年05期 趙培洲 宋德聞 沈燿成

一、方案的設(shè)計(jì)

保存在半坡博物館展覽大廳中的半坡遺址是一個(gè)復(fù)雜而不開闊的考古發(fā)掘現(xiàn)場，分前、中、后三廳，最大的相對比高為5.5m,平均約1.0mo圖件精度要求平面中誤差±1.5cm,高程中誤差為土lcmo由于遺址地面不準(zhǔn)設(shè)置儀器，為獲得預(yù)期而均勻的精度,減少攝影死角，顯然采用以往的氣球攝影或借助升降機(jī)攝影均有困難，權(quán)衡結(jié)果采用低空垂直攝影是較為合適的。

根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件，選用大廳頂部（基本成一個(gè)平面）鋼木構(gòu)架作為支承物，用木板架設(shè)空中走廊，以安置攝影站，支承物距遺址表面約6m,為了進(jìn)行面積攝影，根據(jù)攝影參數(shù)，計(jì)算出攝站點(diǎn)的位置；以保證象片間必要的重疊。另外，為了滿足立體測圖儀的限差要求，同時(shí)還設(shè)計(jì)出一種適合垂直攝影條件的裝置，它由兩部分蛆成：裝置上部裝有SMK-120立

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電子快門裝置，即使攝影時(shí)有輕微振動，亦能正直攝影獲得清晰的影象，同時(shí)可借助寬角取影器及磁準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡在多航線攝影中定向，以保證必要的象片旁向重疊；裝置的下部是攝影機(jī)的基架，它由支承板、底板、基座及連接裝置組成，底板可相對支承板旋轉(zhuǎn)，通過定向、置平的協(xié)調(diào)操作，使象片間保持必要的重疊度和3疑以內(nèi)的傾斜，以達(dá)到預(yù)期的要求。

非量測象機(jī)采用日本Mamiya RB67型，焦距50mm,使用ILFORD HP5黑白膠卷（ASA 400〉。

二、外業(yè)施測

根據(jù)施測方案在鋼木構(gòu)架支承物上敷設(shè)航線，并將攝站位置標(biāo)記。攝影程序包括；攝影機(jī)座架對中，、磁準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡定向以及基線管置平，通過寬角取景器觀察所攝范圍是否符合要求，最后觸發(fā)同步快門，依次對各攝影站連續(xù)拍攝。本工程共拍攝14條航線，57個(gè)立體象對，完成對遺址的整體覆蓋。

供照明用的是四付雙聯(lián)碘鴇燈，盡量均勻分布，以達(dá)到適中的照度。使用天津膠片廠出產(chǎn)的紅特硬干板，微粒顯影。曝光時(shí)間一般在1秒之內(nèi)，曝光時(shí)間較長會影響攝影效果。

實(shí)踐證明，選擇自然目標(biāo)作為控制點(diǎn)，其判讀和量測精度不能滿足特大比例尺成圖的要求，人工覘板標(biāo)志將取得較好的效果。這類控制覘板是用浸漬防水涂料的硬質(zhì)纖維板制作，其大小視攝影比例尺而定，一般使覘板的影象尺寸為0.2?0.6mm為宜。工作中我們釆用了6 x6cm十字形覘板，將其固定在預(yù)選的位置上。每個(gè)立體象對應(yīng)保證均勻敷設(shè)四個(gè)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)位置應(yīng)根據(jù)攝影的特點(diǎn)選擇在旁向及航向重疊范圍內(nèi)。照明光線不應(yīng)直射在覘板上，以免標(biāo)志影象出現(xiàn)光暈，影響量測精度。

非量測象機(jī)攝取的象片，除作量測象機(jī)象片的補(bǔ)充之外，同時(shí)用于測圖的試驗(yàn)，我們把象機(jī)安裝在帶有萬向關(guān)節(jié)的一個(gè)長方形的箱子中，預(yù)先調(diào)整象機(jī)重心位置使其水平，攝影時(shí)靠重力作用可使光軸處在近似垂直狀態(tài)。

控制測量共施測96個(gè)平高控制點(diǎn)，平面釆用直角坐標(biāo)導(dǎo)線法，高程按二等精密水準(zhǔn)施測。實(shí)踐證明，在博物館特定的測量作業(yè)現(xiàn).場（游客絡(luò)繹不絕），完全按常規(guī)交會法是很難在不受外界干擾的條件下完成大量的精密控制測量的施測任務(wù)?？紤]到攝影的特點(diǎn)，控制點(diǎn)位置在小范圍內(nèi)按特定的標(biāo)準(zhǔn)距離方陣（5X7 m，）配置的。因此，釆用直角坐標(biāo)導(dǎo)線法測量平面位置是一種簡單且能保證精度的施測方法。

在大廳走廊內(nèi)沿航線方向敷設(shè)一條直角主導(dǎo)線，導(dǎo)線按標(biāo)準(zhǔn)距離設(shè)置14個(gè)測站點(diǎn)并埋設(shè)固定標(biāo)志。假設(shè)主導(dǎo)線西南角No.1點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，主導(dǎo)線為y軸，垂真于主導(dǎo)線取x軸，即可建立遺址的假定坐標(biāo)系。之后，逐個(gè)測站整置經(jīng)檢校的 T。經(jīng)緯儀，按 直 角主導(dǎo)線照準(zhǔn)法逐個(gè)調(diào)整相應(yīng)的控制點(diǎn)覘板，使覘板中心通過經(jīng)緯儀視準(zhǔn)線，為了消除差錯(cuò)，用倒鏡檢查。距離是用經(jīng)檢校的鋼尺丈量，以高差作斜距改正。高程用Ni007自動安平水準(zhǔn)儀銦鋼水準(zhǔn)尺施測，測量結(jié)果∶控 制點(diǎn)平面精度為± 4 mm，高程精度為±0.7mm，遺址內(nèi)部的象控點(diǎn)仍采用短邊交會法進(jìn)行。

為了使遺址完整，對文物 稀 少的中廳用SMK-120進(jìn)行了地面立體攝影，在自動立體測圖儀上進(jìn)行了補(bǔ)測。

非量測象機(jī)的低空攝影獲取了遺址各房屋單元及坑穴的近似垂直象片約50片。為進(jìn)行測圖試驗(yàn)，布設(shè)了兩條航線共8個(gè)立體象對，攝影比例尺約1∶120，除原有的人工標(biāo)志外，又布設(shè)了11個(gè)控制點(diǎn)，并與遺址假定坐標(biāo)系連測。根據(jù)現(xiàn)場用羅盤儀測定的結(jié)果，在圖幅標(biāo)定指北方向。

三、內(nèi)業(yè)處理

1. 立體測圖

用于大比例尺測圖并具有大量復(fù)雜目標(biāo)的象片，用解析法處理是不現(xiàn)實(shí)的，這種象片只能在立體測圖儀上進(jìn)行處理，這時(shí)應(yīng)考慮到基線的布設(shè)，攝影機(jī)的定向及測圖定向點(diǎn)的配置，應(yīng)使象片的傾角不超過允許值且控制點(diǎn)在象片上具有明顯的影象及較準(zhǔn)的位置。在立體測圖儀上加工文物考古象片，原則上與通常的航空攝影象片類似，但應(yīng)考慮攝影距離、景深大小、攝影機(jī)焦距以及象幅等因素的影響，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

本工程采用民主德國蔡司B型儀器作業(yè)，攝影比例尺為1∶50，成圖比例尺1∶25，等高距為2cm（見圖）。模型外定向高程較差一般在0.4mm以內(nèi)，平面較差為圖上0.2～0.3mm。

圖幅按文物的完整性自由分幅。圖面注記除按常規(guī)地形圖外，引用了倒懸符號以及文物中慣用的說明符號。

這里必須提出的是：

（1）覘板厚度的處理：對于等高距為厘米級的成圖，當(dāng)覘板厚度大于5mm時(shí)，測圖時(shí)必須顧及，否則就會造成點(diǎn)線矛盾。

（2）個(gè)別象對由于景深較大，即相當(dāng)“高山區(qū)"地貌時(shí)，象片在安片框內(nèi)必須仔細(xì)

對中，必要時(shí)還應(yīng)考慮主點(diǎn)的改正和焦距改正。

（3）為加速象片定向，最好釆用象片相對定向和模型置平同時(shí)進(jìn)行的方法。

非量測象片按類似的方法在精測儀上進(jìn)行處理，首先在室內(nèi)對攝影機(jī)進(jìn)行了不完全的檢定，即利用量測象機(jī)（19/1318攝影經(jīng)緯儀）對非量測象機(jī)檢校[2],求出所攝物體為6m距離時(shí)的主距以及象主點(diǎn)坐標(biāo)，再按類似方法測制文物地形圖，最后將非量測象片成圖與量測象機(jī)成圖比較°假設(shè)量測象片成圖為真值時(shí)，則地物（柱洞及陡坡）平面中誤差為圖上±0.65 mm,同名點(diǎn)高程中誤差為28mm。

2.解析空中三角測量試驗(yàn)

和航測作業(yè)一樣，對于面積攝影，為減少野外工作量，或在特定的任務(wù)中，對目標(biāo)物進(jìn)行精密的三維量測，應(yīng)研究近景攝影測量中控制點(diǎn)加密的方法。在半坡遺址的面積攝影中，我們已考慮到這個(gè)問題，在攝影站的布設(shè)，象片間的重疊、控制點(diǎn)目標(biāo)的配置等方面采取了滿足空三的一些措施。

試驗(yàn)是在ACS-68000微機(jī)上進(jìn)行，采用獨(dú)立模型法作了單航帶平差計(jì)算，其結(jié)果是令人鼓舞的：平面精度為±1.5cm,高程精度為±2.5cm。為了提高加密精度，下面幾點(diǎn)應(yīng)引起足夠重視：近距離攝取特大比例尺象片應(yīng)考慮地形起伏對重疊度的影響，連接點(diǎn)盡量全部設(shè)置人工標(biāo)志以及釆用5fim以內(nèi)的高精度量測儀器等。

四、結(jié)論

（1）近景攝影測量用于館藏遺址的面積攝影是可行的，我們通過兩幅文物地形圖的現(xiàn)場檢測，其明顯目標(biāo)的高程中誤差為±5mm,其地貌、地物顯示的'詳盡，準(zhǔn)確。

（2）超低空面積攝影，同樣可用解析空中三角測量加密方法來減少野外工作量。

（3）非量測象片用于測圖，當(dāng)攝影機(jī)進(jìn)行不完全的檢校后，亦能取得較好的精度,同時(shí)由于非量測象機(jī)的攝站靈活，并可采用不同焦距的鏡頭以及黑白、彩色、彩紅外等感光材料，還能夠提供多種成果。