更多信息：

On page 15-5, a call was made for users of the Tutorial (on the NET or with the CD-ROM) to contribute material and illustrations from any GIS study they have made which would exemplify how remote sensing plays a role. On this page, we are pleased to add a GIS study from a respondee who has earlier produced an award-winning Internet site. Dr. Scott Madry and his team associates have for many years been conducting a research project into locating archaeological ruins in a part of the province of Burgundy in France. In recent years they have used a combination of SPOT and radar imagery together with multi-layered GIS analysis to help in finding ancient ruins such as hill forts in the rolling terrain around the Arroux River near Autun, south of Dijon, France. Part of their approach is to derive line-of-sight maps that pinpoint favorable higher locations where these forts may once have been built but are now eroded down or dismantled so as to escape ready visual detection. Remote sensing helps to disclose patterns that may be structure foundations. This add-on page produced by Dr. Madry (see the Overview for his biography) summarizes the results of their fascinating study.

法国地理信息系统/遥感综合案例研究

客座作家： Dr. Scott Madry

CD-ROM用户注意：您必须联机才能访问下面引用的一些链接。

勃艮第考古遗址研究的背景

另一个案例研究可以显示地理信息系统和各种类型的遥感数据的整合，这是一个相当不寻常的应用，考古学。本研究计画是一个长期的分析，运用地理统计学来研究法国勃艮第不同文化与景观之间的相互作用。美国人 interdisciplinary team 在勃艮第的阿鲁克斯河谷地区进行了二十多年的研究。

该团队采用了一种称为历史生态学的综合方法：对文化和环境随时间的相互作用进行多尺度分析。目前正在分析一个2000多年的时期（从凯尔特铁器时代，加洛罗马，中世纪和现在）。研究的总体目标是了解这些非常不同的文化和物理环境之间的长期互动。各种遥感、地理信息系统和全球定位系统技术被用来支持这项工作，这项工作是由斯科特·马德里博士完成的。

这张法国地图用红色圈出了研究区域的位置。

主要城市是第戎的勃艮第地区，在地图图集的摘录中显示；注意奥图恩的位置。

|勃艮第部分地图。|

这张地面照片为勃艮第部分地区的景观提供了一种感觉。

|布隆迪乡村。|

研究区

研究区由卢瓦尔河支流阿鲁克斯河流域组成。 Burgundy 中东地区 France .

研究区域从空间上显示，该点图像已与DEM数据合并，以提供三维起伏感；Autun是右上角的蓝色区域：

|显示阿鲁克斯河谷和考古研究区域的现场图像。|

山谷位于 Saone-et-Loire 从源头流出的河流 Morvan Mountains 到 Loire 沿着东北-西南走向的线。

沿着河的高处 Celtic hillforts 位置。这些在该地区的历史和研究活动中都有重要意义。其中最重要的是位于研究区西北角的博韦山。这座令人印象深刻的山是伟大的凯尔特人城市 Bibracte ，首都 Aedui 强大的铁器时代 Celtic 以阿鲁克斯为中心的政体。据报道，比布拉克在公元前52年有超过30000人，当时尤利乌斯凯撒在那里驻扎了他的军队。其他较小的山丘则沿着河流向南延伸，而其他的000座则沿着河流的另一侧延伸。

山谷中的主要现代城市是 Autun （今天看到古罗马城墙的照片）。它是由 Julius Caesar 奥古斯都·奥杜努姆·伊多伦，罗马征服后比布拉克重新定居的凯尔特人的家园。 Caesar's conquest of Gaul 包括他在这一领域的时间，都记载在他的高卢战争评论中。 (De bello gallico commentarii ②）你可以阅读 English translation 这里。

虽然该地区仍以农村为主，但对该地区的文化资源构成了若干现代威胁。其中最严重的是沿着河岸的一系列砾石矿（磨刀石）。这些矿井占用了紧邻河流的大部分土地。这些矿山正在破坏该地区的大量考古资源，项目的一个方面是在这些遗址被破坏之前对其进行定位和记录。

航空摄影

考古学家一直在使用 aerial prospecting and photography 自从第一次世界大战后不久，人们就开始寻找埋藏在地下的建筑物、道路和其他古代景观的特征。几位在那场空战中服役的考古学家注意到空中的奇怪的圆形和方形图案，这些图案在地面上看不见。战后，他们回到这些地方，发现这些地方实际上是考古遗址、古代道路等。“空中考古”的早期先驱者在20世纪20年代在欧洲和中东进行了第一次这样的调查。查尔斯·林德伯格也在中部进行了类似的调查。20世纪30年代的美国。如何才能看到古老的风景和可能有一千年历史的建筑遗迹？

从空气中可以看到的模糊的线条和颜色变化通常在地面上是看不见的，这可能是由埋藏的文化遗迹造成的。空中考古学家把这些称为农作物、土壤和阴影标记。 Crop marks 形成是因为当作物或自然植被生长在掩埋的墙壁或其他文化遗迹上时，作物的活力、颜色或高度不会有明显的变化。这些叫做 'negative' crop marks 由于埋墙造成的水分不足或根系活力不足，作物活力较低。相反的是 'positive' crop marks 在坑洞或柱子上生长时，作物更高或更旺盛。水分多，根系生长好，作物生长好。在干旱等作物紧张时期，这些差异会加剧。1976年法国的主要草案中，从空中发现了数千处新的考古遗址。土壤差异也可以看到，例如道路或沟渠被来自不同地方的土壤填充。这些叫做 'soil' marks . 地形上的微小变化导致了白天早期或后期可见的阴影，这些被称为 'shadow' marks .

` <>`__15-19: The aerial photo below shown a Roman Villa discovered in 1979 during low level aerial survey for this project. This is a 'negative' crop mark. What kind of detail of the structure can you see? Look in the upper right portion of the photo. There is a green square, a 'positive' crop mark. What do you think that this might be?`ANSWER <Sect15_answers.html#15-19>`__

|加洛罗马别墅/鸟瞰图|

` <>`__15-20: The ground photo below was taken the same day (see the person walking in the background for scale). Can you see the outline of the structure? If you were walking along, would you be able to tell there is a buried structure here?`ANSWER <Sect15_answers.html#15-20>`__

|罗马别墅地面照片|

项目历史航空摄影

档案航空摄影是考古学家遥感信息的一个很好的来源，越老越好。1944年9月，美国陆军航空兵通过《信息自由法案》的要求，从美国国防情报局获取了该地区的航空记录照片。这些照片是在第二次世界大战结束时盟军进入该地区时拍摄的。采集了200多张比例尺约为1:40000的黑白垂直航拍照片，并进行了人工和数字分析，以搜索考古遗址、道路等。已定位并绘制了许多特征。

` <>`__15-21: Look at the photo below. What kind of marks do you see? What do you think they are? `ANSWER <Sect15_answers.html#15-21>`__

` <>`__15-22: Below are a 1944 aerial photo of Mt. Dardon and the 1983 1:25,000 IGN map. What differences do you see?`ANSWER <Sect15_answers.html#15-22>`__

现代遥感数据

该项目使用了多种现代遥感数据。由于考古遗迹很小，机载数据与卫星数据结合起来非常有用。

ARIS扫描仪系统是法国机载数字辐射计系统，用于本项目。它由M閠閛Rologie Dynamique实验室（法国CNRS）建造。它有两个通道，通常在可见光和近红外区域设置一个通道，在光谱的热部分设置另一个通道（Perisset和Tabbagh，1981:185）。热扫描仪的内部校准可以提供明显的温度记录能力。数据的空间分辨率取决于飞机高度，但是1-2米的数据对于我们这样的任务来说是典型的。在这个项目中，ARIES扫描仪系统被安装在一架单引擎Pilatus飞机上，研究区域内的三条走廊在1987年被飞行。

|白羊座扫描器显示在星空被摧毁的别墅。|

这幅机载热扫描仪图像显示了罗马别墅结构的位置，该别墅结构已被砾石开采作业摧毁（如图中的星星所示）。这片土地现在是一个湖泊。这在欧洲是一个相当普遍的情况，项目活动的一部分是定位考古资源，以便在它们被现代活动破坏之前进行研究。

` <>`__15-23: In the airborne thermal image above can you see any patterns in any of the fields?`ANSWER <Sect15_answers.html#15-23>`__

下面的图像中出现了一个更模糊的示例。这是上面红外图像左上角的区域。“箭头（>）”标记指向一个模糊但可能有意义的曲线（弧形）图案，它也可能是一堵古老的墙或其他一些埋藏的结构特征。

|箭头右侧可能埋藏的考古特征。|

` <>`__15-24: How can thermal IR imagery help in finding buried archaeological remains?`ANSWER <Sect15_answers.html#15-23>`__

现场图像

该项目多年来使用了各种卫星图像，包括陆地卫星MSS（80米）和法国SPOT（20米和10米）数据。对于多光谱数据，SPOT数据的空间分辨率为20米，记录了三个波段的信息，以及10米。

全色波段的空间分辨率。从空间获得的这些图像的分辨率可以显著提高这些数据在区域考古和环境应用中的实用性，特别是在野外面积非常小的地区（如法国）。这是一个包含部分研究区域的假彩色斑点图像。在这幅图中，奥图在右上方，波夫拉格山在左上方。

精确的现代陆地覆盖图是利用卫星现场图像绘制的。下一个图像/分类的上部对应于上述斑点场景。

|定点卫星土地覆盖图现代植被覆盖。|

黄色是牧场，绿色是森林，蓝色是水，红色是城市。你可以通过图片看到这条河从北向南流过。红色矩形是实地调查确定考古遗址的区域。这项实地工作后来被用来开发预测模型。

雷达卫星图像

加拿大Radarsat-1卫星图像已于1998年11月4日获得，如下所示。该系统的空间分辨率为8米，不同于SPOT或Landsat，它是一个主动雷达系统，将自己的电磁辐射脉冲发射到地面，然后从地面反弹并记录在卫星上。该系统可以白天或夜间通过云层运行。它提供了一种不同的、新的区域可视化方法。下面的第一个场景显示了Autun周围的区域。下面是另一幅雷达卫星图像，描绘了研究区部分地区的丘陵地形。

|勃艮第这一地区丘陵地形的雷达卫星图像。|

地理信息系统分析：项目地理信息系统数据库

地理信息系统数据库占地约30×60公里，覆盖了阿鲁克斯河谷及其周边地区的大部分地区。GIS数据库的当前基本栅格层包括：高程（由法国数字高程数据生成）方面（源自数字高程数据）斜坡（源自数字高程数据）、点图像（20米假彩色红外）、点图像（10米全色） land use/land cover map （来源于SSOT图像数据） 地质学 （根据该区域上2/3部分的1:80000地质图生成）故障（来自同一张1:80000地质图）水文（从3张1:50000地形图中） 现代道路 （从3张1:50000地形图中）古道（来自项目信息和旧地图） 已知凯尔特山丘 （来自项目信息和旧地图） 显示不同距离类别的数据层 或缓冲区，来自：道路、溪流、断层、考古遗址、山丘和古代道路也从上述数据中生成。最近增加了从1:25000地图中得出的其他数据。

上面列出的两个专题地图在下面描述的地理信息系统分析中具有特殊用途。左边是罗马时期或之后发展起来的凯尔特道路网的地图。右边是一张已知的时代山脚的地图。这些有助于计算从任何有利点到特定特征的距离。

历史地图数字化

利用4000×4000数字CCD阵列装置将该地区的原始1659张地图和研究地区的两张1759张地图数字化，将地图或照片转换成数字格式。该系统可用于将地图、航空照片或其他模拟数据数字化为图像处理和地理信息系统可读取的格式。

1659年的地图，从原始地图扫描，进入地理信息系统，地理参考，进入地理信息系统作为一个数据层，像任何其他。这张地图在空间精度上相当普遍，但它是迄今为止发现的覆盖研究领域最古老的地图。这是这张地图的一部分：

|最古老的地图（1659），包括研究区域。|

两张1759张地图也被扫描到系统中，然后拼凑在一起形成一个单一的数据层。这是以达顿山为中心的卡西尼地图。它清楚地显示了道路、河流、地形以及每一个单独的房屋和结构。

这幅1759年的地图是为法国著名的卡西尼三角测量而绘制的，这项巨大的工作花费了卡西尼家族三代人的时间完成，是使用现代测绘技术对整个国家进行的第一次精确测量。法国所有地区都可以从巴黎国家地理研究所获得地图的复制品。这些历史地图非常详细和准确，比我们拥有的100年前创建的旧地图要精确得多。

卡西尼地图为我们提供了该地区最古老、最准确的道路、桥梁、城镇和村庄位置记录。它还显示了该地区当时的植被和土地覆盖情况。地图包含了惊人的细节水平，并已数字化，以表示一系列地理信息系统层，代表当时该地区的文化和环境构成。

GIS分析：视线确定

地理信息系统分析的一个更有趣的结果是场地线分析（Madry和Rakos，1996年）。这种地理信息系统技术允许人们确定从任何给定的位置可以看到景观的哪些部分。研究表明，连接该地区山丘的旧凯尔特公路网倾向于在山丘视线范围内行驶，而不是采取更直接的路线（最初在Madry和Crumley 1990年提出）。我们对研究区域内每个已知凯尔特山丘的四个位置进行了相同的现场分析。然后，将每座山堡的这四条现场地图结合在一起，从每座山堡生成完整的能见度地图，假设堡垒由来自城墙四个“角”的观察者操控。假设城墙周围战略上有高度超过3米的塔楼（且视线高度略高于该高度2米），则使用了高于地形5米的视线高度。

然后，将这些单独的路线图结合起来，生成下面的地图（红色），其中显示了研究区域的总面积和位于每个山堡路线内的每个地面横断面，以及该区域的山丘总网络。这一分析清楚地表明，凯尔特人的道路肯定倾向于沿着山丘视野内的道路走，即使它们不太直接或需要更陡峭的攀登。我们做了额外的工作来模拟凯尔特和加洛罗马道路的位置，我们不知道路段的确切位置。

|视线分析图。|

预测建模

对于希望定位和保护未知文化资源的考古学家来说，遗址位置建模是一种有用的地理信息系统产品。它可以让我们模拟特定时期的考古遗址 *may *根据已知的现场位置和地理信息系统中的各种环境和文化数据进行定位。利用1978年和1979年进行的实地调查产生的现场数据，在此项目上建立了预测模型。根据环境和文化数据创建的模型占所有加洛罗马遗址的78.9%（57个中的45个），仅占实地调查总面积的29.2%。同样的模型还包括铁器时代遗址中的69.2%（52个中的36个）和实地调查中的中世纪遗址中的80.3%（61个中的49个）。然后将该模型推广到包括更大的横截面周围区域（4.7倍大）。在包含这些位置的地理信息系统中生成了新的图层，并创建了新的地图，显示了具有最高概率的站点位置区域。这些考古遗址概率较高的地区与该地区当前砾石开采活动所威胁的地区有很高的相关性。

目前的研究涉及航空摄影和使用GPS进行现场调查的分析，通过预测模型预测该地区具有更高的现场潜力。高概率区域的坐标输入GPS单元，用于野外寻找考古遗址的准确位置。在进行航空探测和摄影时，飞机也使用GPS接收器。当飞机倾斜和转弯时，GPS允许我们定位我们的位置和照片的位置，这比在地图上查看各个领域要容易得多。

|考古遗址预测模型；罗马时代遗址的高概率区域为红色。实际已知的罗马时代遗址显示为黑钻石。|

|覆盖在现场卫星图像上的预测模型|

这些罗马遗址往往沿着河流聚集在平坦的低洼地带，也沿着罗马的道路。凯尔特人的生活地点往往更多地在高地和靠近山顶凯尔特山丘。可能性最大的单一区域是下图所示的区域，靠近河流，罗马别墅所在地，后来被摧毁。砾石作业继续在该地区进行，研究人员正试图利用这些技术在其他地点被摧毁之前找到它们。

可视化与仿真

这个项目使用了各种可视化工具来帮助更好地理解数据和区域。新技术允许我们在不可能进入现场的情况下，以有趣的方式从实验室查看数据。例如，我们可以“飞”过研究区域，查看覆盖在地形上的不同地理信息系统层。首先，我们需要一个数字高程模型（DEM）显示该地区的地形。本项目采用法国1:25000比例尺地形图。

上图左边是阿鲁克斯河谷的灰度DEM图像。沿河较低的海拔显示为黑色，以白色阴影表示该地区的最高地形，包括山丘所在地。从这张图中可以得出右侧的斜坡陡度图，它使用颜色来表示坡度值的小间隔（以度为单位）。这些数据可以用几种方式显示：一种是研究区域的点图像，叠加了地形效果，正如我们在本页顶部看到的那样。

根据适当的地形再现，我们可以创建透视图，最终可以组合成一个山谷的三维飞越图（如下所述），该图以三维形式显示了我们在河上飞行时的区域。我们可以选择在这些视图中覆盖任何单个或组合的GIS数据层。

从一个倾斜的空中视角来看，一瞬间的地理信息系统场景可能是这样的：

|勃艮第研究区的三维透视图。|

为了生成fly by，我们应用了一个程序，该程序使用输入数据（如我们创建的）来生成一个类似于贯穿场景的电影。QuickTime虚拟现实（qtvr）允许我们在计算机上（或在网络上）以交互方式进行平移和缩放，以查看研究区域中给定位置的实际视图。这对于确定视线地理信息系统计算的准确性非常有用，也有助于让人们体验到对网络研究领域的虚拟访问。要观看QuickTime虚拟现实电影，您需要从下载免费插件 Apple Computer （该软件同时在Macintosh和Windows中运行）。有关更多信息，请单击 Visualization 在这个研究小组建立的网站主页上找到的单词。该站点还具有补充本教程页面概述的背景，并具有.mov文件。您可以选择下载该文件并运行电影。除非您已经有QuickTime，否则下载该程序最多需要一个小时。

从以达尔登山凯尔特山峰为中心的视角来看，这幅图像是向外的，你在上面的图像和地图中看到过。您可以将鼠标放在图像上并单击，然后拖动鼠标向左、向右、上下查看。您还可以使用“shift”和“control”键放大和缩小。你可以看到这座山堡周围地形的俯视图，你也可以看到凯尔特人城墙的部分完整保存。

航空图像，甚至更多，地理信息系统的数据是有点困难，许多人联系。它们是抽象的，很多人很难把他们在电脑屏幕上看到的东西和实际在地上看到的东西联系起来。像qtvr这样的可视化工具使我们能够弥合图像和现实之间的鸿沟，使我们能够“参观”研究区域，并将实际景观与我们在各种图像和地理信息系统层上看到的景观进行比较。

结论

日落时分达顿山的顶峰。

该项目利用各种工具研究了法国大面积地区的考古格局。特别强调的是找到考古遗址，然后预测未知遗址的位置，然后才能被现代土地利用实践摧毁。航空摄影、地理信息系统、全球定位系统、遥感和可视化等新技术和新技术的结合为研究者提供了最大的价值。这个项目的工作正在继续。可以找到更新 here .

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