西安半坡博物馆遗址图的测制

西安半坡博物馆遗址图的测制

——一次使用超低空垂直摄影技术的尝试

《测绘通报》 1987年05期 赵培洲 宋德闻 沈燿成

一、方案的设计

保存在半坡博物馆展览大厅中的半坡遗址是一个复杂而不开阔的考古发掘现场，分前、中、后三厅，最大的相对比高为5.5m,平均约1.0mo图件精度要求平面中误差±1.5cm,高程中误差为土lcmo由于遗址地面不准设置仪器，为获得预期而均匀的精度,减少摄影死角，显然采用以往的气球摄影或借助升降机摄影均有困难，权衡结果采用低空垂直摄影是较为合适的。

根据现场作业条件，选用大厅顶部（基本成一个平面）钢木构架作为支承物，用木板架设空中走廊，以安置摄影站，支承物距遗址表面约6m,为了进行面积摄影，根据摄影参数，计算出摄站点的位置；以保证象片间必要的重叠。另外，为了满足立体测图仪的限差要求，同时还设计出一种适合垂直摄影条件的装置，它由两部分蛆成：装置上部装有SMK-120立

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电子快门装置，即使摄影时有轻微振动，亦能正直摄影获得清晰的影象，同时可借助宽角取影器及磁准直望远镜在多航线摄影中定向，以保证必要的象片旁向重叠；装置的下部是摄影机的基架，它由支承板、底板、基座及连接装置组成，底板可相对支承板旋转，通过定向、置平的协调操作，使象片间保持必要的重叠度和3疑以内的倾斜，以达到预期的要求。

非量测象机采用日本Mamiya RB67型，焦距50mm,使用ILFORD HP5黑白胶卷（ASA 400〉。

二、外业施测

根据施测方案在钢木构架支承物上敷设航线，并将摄站位置标记。摄影程序包括；摄影机座架对中，、磁准直望远镜定向以及基线管置平，通过宽角取景器观察所摄范围是否符合要求，最后触发同步快门，依次对各摄影站连续拍摄。本工程共拍摄14条航线，57个立体象对，完成对遗址的整体覆盖。

供照明用的是四付双联碘鸨灯，尽量均匀分布，以达到适中的照度。使用天津胶片厂出产的红特硬干板，微粒显影。曝光时间一般在1秒之内，曝光时间较长会影响摄影效果。

实践证明，选择自然目标作为控制点，其判读和量测精度不能满足特大比例尺成图的要求，人工觇板标志将取得较好的效果。这类控制觇板是用浸渍防水涂料的硬质纤维板制作，其大小视摄影比例尺而定，一般使觇板的影象尺寸为0.2〜0.6mm为宜。工作中我们釆用了6 x6cm十字形觇板，将其固定在预选的位置上。每个立体象对应保证均匀敷设四个控制点，控制点位置应根据摄影的特点选择在旁向及航向重叠范围内。照明光线不应直射在觇板上，以免标志影象出现光晕，影响量测精度。

非量测象机摄取的象片，除作量测象机象片的补充之外，同时用于测图的试验，我们把象机安装在带有万向关节的一个长方形的箱子中，预先调整象机重心位置使其水平，摄影时靠重力作用可使光轴处在近似垂直状态。

控制测量共施测96个平高控制点，平面釆用直角坐标导线法，高程按二等精密水准施测。实践证明，在博物馆特定的测量作业现.场（游客络绎不绝），完全按常规交会法是很难在不受外界干扰的条件下完成大量的精密控制测量的施测任务。考虑到摄影的特点，控制点位置在小范围内按特定的标准距离方阵（5X7 m，）配置的。因此，釆用直角坐标导线法测量平面位置是一种简单且能保证精度的施测方法。

在大厅走廊内沿航线方向敷设一条直角主导线，导线按标准距离设置14个测站点并埋设固定标志。假设主导线西南角No.1点为坐标原点，主导线为y轴，垂真于主导线取x轴，即可建立遗址的假定坐标系。之后，逐个测站整置经检校的 T。经纬仪，按 直 角主导线照准法逐个调整相应的控制点觇板，使觇板中心通过经纬仪视准线，为了消除差错，用倒镜检查。距离是用经检校的钢尺丈量，以高差作斜距改正。高程用Ni007自动安平水准仪铟钢水准尺施测，测量结果∶控 制点平面精度为± 4 mm，高程精度为±0.7mm，遗址内部的象控点仍采用短边交会法进行。

为了使遗址完整，对文物 稀 少的中厅用SMK-120进行了地面立体摄影，在自动立体测图仪上进行了补测。

非量测象机的低空摄影获取了遗址各房屋单元及坑穴的近似垂直象片约50片。为进行测图试验，布设了两条航线共8个立体象对，摄影比例尺约1∶120，除原有的人工标志外，又布设了11个控制点，并与遗址假定坐标系连测。根据现场用罗盘仪测定的结果，在图幅标定指北方向。

三、内业处理

1. 立体测图

用于大比例尺测图并具有大量复杂目标的象片，用解析法处理是不现实的，这种象片只能在立体测图仪上进行处理，这时应考虑到基线的布设，摄影机的定向及测图定向点的配置，应使象片的倾角不超过允许值且控制点在象片上具有明显的影象及较准的位置。在立体测图仪上加工文物考古象片，原则上与通常的航空摄影象片类似，但应考虑摄影距离、景深大小、摄影机焦距以及象幅等因素的影响，并采取相应的技术措施。

本工程采用民主德国蔡司B型仪器作业，摄影比例尺为1∶50，成图比例尺1∶25，等高距为2cm（见图）。模型外定向高程较差一般在0.4mm以内，平面较差为图上0.2～0.3mm。

图幅按文物的完整性自由分幅。图面注记除按常规地形图外，引用了倒悬符号以及文物中惯用的说明符号。

这里必须提出的是：

（1）觇板厚度的处理：对于等高距为厘米级的成图，当觇板厚度大于5mm时，测图时必须顾及，否则就会造成点线矛盾。

（2）个别象对由于景深较大，即相当“高山区"地貌时，象片在安片框内必须仔细

对中，必要时还应考虑主点的改正和焦距改正。

（3）为加速象片定向，最好釆用象片相对定向和模型置平同时进行的方法。

非量测象片按类似的方法在精测仪上进行处理，首先在室内对摄影机进行了不完全的检定，即利用量测象机（19/1318摄影经纬仪）对非量测象机检校[2],求出所摄物体为6m距离时的主距以及象主点坐标，再按类似方法测制文物地形图，最后将非量测象片成图与量测象机成图比较°假设量测象片成图为真值时，则地物（柱洞及陡坡）平面中误差为图上±0.65 mm,同名点高程中误差为28mm。

2.解析空中三角测量试验

和航测作业一样，对于面积摄影，为减少野外工作量，或在特定的任务中，对目标物进行精密的三维量测，应研究近景摄影测量中控制点加密的方法。在半坡遗址的面积摄影中，我们已考虑到这个问题，在摄影站的布设，象片间的重叠、控制点目标的配置等方面采取了满足空三的一些措施。

试验是在ACS-68000微机上进行，采用独立模型法作了单航带平差计算，其结果是令人鼓舞的：平面精度为±1.5cm,高程精度为±2.5cm。为了提高加密精度，下面几点应引起足够重视：近距离摄取特大比例尺象片应考虑地形起伏对重叠度的影响，连接点尽量全部设置人工标志以及釆用5fim以内的高精度量测仪器等。

四、结论

（1）近景摄影测量用于馆藏遗址的面积摄影是可行的，我们通过两幅文物地形图的现场检测，其明显目标的高程中误差为±5mm,其地貌、地物显示的'详尽，准确。

（2）超低空面积摄影，同样可用解析空中三角测量加密方法来减少野外工作量。

（3）非量测象片用于测图，当摄影机进行不完全的检校后，亦能取得较好的精度,同时由于非量测象机的摄站灵活，并可采用不同焦距的镜头以及黑白、彩色、彩红外等感光材料，还能够提供多种成果。