一、考古GIS平台文献综述

数字化背景下，GIS技术不断发展，与考古行业的结合不断深入。因此本文献综述主要为近三年考古GIS平台相关内容。

王纪荣[1]等引入了BIM+GIS技术手段，提出宁夏黄河建筑文化遗产数据库的设计构想，分析将GIS技术和BIM技术结合应用到宁夏黄河流域建筑文化遗产保护中的可能性。丛晓丹[2]等开发设计以无人机航测数据为基础基于地理信息系统（GIS）的东北抗联遗址考古信息共享平台，实现东北抗联遗址及周边环境在GIS平台的3D数字化建模、存档、分析、保护等功能。郝鸥[3]等以ArcGIS 软件为技术支持，对东京城地理、历史文化、遗迹遗存等数据进行整合并建立遗址空间数据库，为系统性的东京城研究提供科学依据和技术支撑。马隆隆[4]等基于安卓平台，借助于地理信息系统技术和增强现实技术，并针对考古遗址实地场景以及出土文物进行三维建模，设计并开发了一款数字化考古导览平台，在移动端上为用户提供了二三维数字化展示平台，用户可以通过该平台身临其境地感受考古场景，同时还可以浏览出土文物以及相关博物馆的信息，为用户提供了以考古地为主的考古地－博物馆－文物一体化导览服务，帮助公众走进考古，认识考古。任潇[5]以豫南古代城址资料整理工作为例，通过搭建豫南地区古代城址GIS管理系统，解决了古代城址考古资料不易保存、检索难、不易共享的问题，从而实现了豫南古代城址考古资料的统一、高效管理，并为古代城址的考古研究工作提供了重要的平台支撑。

目前考古领域的 GIS平台较为单一，功能局限，数据整合度低，难以对考古遗址的复杂空间信息进行全面且深入的分析与处理，难以对冗余的属性信息进行统一的管理和维护，不同考古项目的特殊需求无法在单一平台上得到有效满足。因此，笔者提出设想，建立一个综合性、普适性较强的GIS平台，集移动端、Web端、桌面端一体的GIS平台，从一线田野考古、数据管理、公众服务等多方面服务于考古事业。

二、GIS平台介绍

随着地理信息系统（GIS）行业的不断演进与拓展，市场上涌现出了各式各样的 GIS 软件、服务器。如 ArcGIS，以其强大的功能体系而闻名，构建可从桌面端至服务器端的全方位解决方案，对接多种数据格式，并拥有丰富且多元的分析功能。QGIS开源免费跨平台，基于 C++开发，界面设计简洁直观，操作流程轻松便捷，插件库丰富。GeoServer为一款开源地理信息服务器，专注于数据服务的高效供给，对 WMS、WFS 等开放标准给予了坚实的支持，具有可扩展性，能与多种数据源实现稳定对接与整合。OpenLayers 为开源 JavaScript 库，在 web端打造交互式地图应用，架构轻巧，能够与其他 web 技术深度融合。

这些平台在地理信息系统领域均有其卓越之处，它们具备丰富的功能与稳定的性能，然而，集成开发困难，难以实现高效的整合与二次开发。在本次介绍中，我们将聚焦于一款具有代表性的国产 GIS 软件——SuperMap。SuperMap 是北京超图软件股份有限公司于 1997 年推出的地理信息系统软件及相关服务产品，在国产 GIS 领域有着独特的地位与影响力，被业界称为亚洲最强GIS平台。平台技术体系包含桌面端GIS、Web端GIS、移动端GIS、云GIS服务器等。

SuperMap平台软件

桌面GIS：SuperMap iDesktop，可提供地图制图、空间分析、数据管理及三维数据处理等功能。

SuperMap桌面端页面

Web GIS：SuperMap iServer，可实现地图服务、数据服务等多种GIS服务的开发部署。 

SuperMap Web端地图引入示例

SuperMap Web端地层展开示例

SuperMap Web端剖面分析示例

移动GIS：SuperMap iMobile，支持移动设备上的地图操作、空间分析和数据采集等。

SuperMap 移动端开发指南

三、考古GIS平台设想

（一）整体架构设计

采用分层架构模式，数据层负责收集和存储考古数据；管理层用于管理考古数据；服务层基于 SuperMap iServer 发布地图服务、空间分析服务等；应用层分别构建移动端、Web 端和桌面端应用程序，通过网络请求调用服务层接口实现功能交互与数据展示。

（二）移动端

1.移动端开发

（1）技术选型：使用 Android 或 iOS 原生开发语言（Java/Kotlin 或 Swift/Objective-C）结合 SuperMap iMobile 开发包。

（2）功能模块

1）地图浏览：实现缩放、平移、全图显示等操作，展示考古遗址分布地图。

2）数据采集：支持考古人员在移动端录入遗址现场信息、文物信息、坐标等，并上传至服务器。

3）定位与导航：利用设备 GPS 功能，实现考古人员、考古调查文物点定位，并提供导航至指定遗址的功能。

4）信息查询：通过点击地图要素查询详细考古信息，如遗址年代、出土文物等。

5）数据同步：与服务器端进行数据同步，确保移动端数据及时更新并上传新采集数据。

2.移动端界面交互设计

（1）地图界面

1）手势操作：支持单指滑动缩放地图、双指平移地图、双击快速缩放至特定层级；长按地图可弹出菜单，进行标记添加、信息查询等操作。

2）定位与导航：界面设置定位按钮，点击后自动定位用户当前位置，并在地图上显示；提供导航入口，点击可输入目的地（考古遗址），规划并展示导航路线，导航过程中实时更新位置与路线指引信息。

3）图层切换：地图右上角设置图层图标，点击展开图层列表，用户可勾选或取消不同考古图层（如遗址分布层、地形层等）的显示，控制地图信息展示内容。

（2）数据采集界面

1）信息录入表单：以列表形式展示考古遗址或文物信息录入项，如名称、年代、位置描述、文物类型等，部分字段提供下拉菜单选择或自动填充功能，提高录入效率；支持拍照上传文物图片或遗址现场照片，直接添加至对应信息项。

2）保存与提交：界面底部设置保存按钮，可临时保存已录入信息；点击提交按钮后，系统进行数据校验，若无误则上传数据至服务器，并给予成功提示；若有错误信息，在相应字段旁显示错误提示，用户修改后可再次提交。

（3）信息查询界面

1）搜索框与筛选器：顶部设置搜索框，用户可输入关键词（如遗址名称、文物类型等）进行模糊搜索；下方提供筛选器，可按年代范围、地理区域等条件进一步筛选查询结果。

2）查询结果展示：以列表形式展示查询结果，每项显示关键信息（如名称、年代、地点），点击列表项可跳转至详细信息页面，详细信息页面包含文字描述、图片展示、相关地图位置标注等内容。

（三）Web 端

1.Web端开发

（1）技术选型：前端采用 JavaScript 框架（如 Vue.js 或 React），结合 SuperMap iClient3D for WebGL或SuperMap iClient3D for Cesium开发。

（2）功能模块

1）地图展示与交互：在浏览器中展示二维或三维地图，支持鼠标滚轮缩放、点击查询等交互操作。

2）数据管理：管理员可在 Web 端对考古数据进行编辑、删除、添加等操作，实现数据的维护与更新。

3）空间分析工具：提供如缓冲区分析、叠加分析、可视域分析等空间分析工具，用户可在 Web 界面设置参数并执行分析，查看分析结果。

4）用户管理与权限设置：对不同用户设置不同权限，如普通用户只能查询信息，管理员可以进行数据管理与系统设置。

5）信息共享与交流：设置论坛或留言板功能，方便考古工作者分享研究成果、交流经验。

2.Web端界面交互设计

（1）地图展示与操作主界面

1）地图工具栏：位于地图上方，提供缩放工具（包括放大、缩小、缩放至全图按钮）、平移工具（方向键图标）、测量工具（可测量距离、面积）、打印地图功能按钮等；鼠标悬停在工具图标上时，显示工具名称与简要使用说明。

2）信息弹窗：点击地图上的考古要素（遗址、文物标记点等），弹出信息弹窗，展示详细信息，包括文字介绍、图片轮播、相关链接（如考古报告下载链接）；弹窗可拖动位置，方便用户查看地图其他部分；点击弹窗外部区域可关闭弹窗。

（2）数据管理界面

1）数据表格展示：以表格形式展示考古数据列表，每列对应数据的一个属性字段（如名称、年代、坐标等），可设置列排序功能，方便用户按特定字段排序查看数据；表格行支持单选或多选操作，选中行后可进行编辑、删除等操作。

2）数据编辑表单：点击数据表格中的编辑按钮或添加新数据按钮，弹出数据编辑表单，表单布局与移动端类似，但可展示更多详细信息与高级编辑选项；编辑完成后点击保存按钮，数据实时更新至表格与服务器端。

（3）空间分析界面

1）分析任务面板：位于界面左侧，列出可进行的空间分析任务（如缓冲区分析、叠加分析、可视域分析等），点击任务项后，在右侧地图区域下方弹出任务参数设置面板。

2）参数设置与结果展示：在参数设置面板中，用户根据分析需求设置相关参数（如缓冲区半径、叠加分析、可视域分析的图层选择等），点击运行分析按钮，系统在地图上展示分析结果，以不同颜色或图案区分分析区域，并在结果展示区域给出分析结果的统计数据与文字说明；用户可对分析结果进行保存、导出操作。

（四）桌面端

1.桌面端开发

（1）技术选型：基于.NET 或 Java 语言，使用 SuperMap iDesktop 插件开发或基于组件端GIS，使用SuperMap iObjects .NET或SuperMap iObjects Java进行独立应用程序开发。

（2）功能模块

1）高级数据处理：支持大规模考古数据的导入、导出、转换等操作，进行复杂的数据编辑与处理工作。

2）专业分析功能：如地形分析、三维建模与可视化等，可深入挖掘考古数据背后的信息。

3）专业预测功能：如通过神经网络、深度学习、随机森林等模型算法，结合大量已有考古遗址的地理、环境等信息进行遗址位置预测。

4）项目管理：方便考古团队对多个考古项目进行分类管理，包括项目数据、文档、分析结果等。

5）数据备份与恢复：定期对本地和服务器端数据进行备份，确保数据安全，在数据丢失或损坏时可进行恢复操作。

2.桌面端界面交互设计

（1）主窗口布局

1）地图视图区：占据窗口主要区域，用于展示考古地图，支持与 Web 端类似的鼠标操作进行地图缩放、平移、信息查询等；可设置多个地图视图窗口，方便用户同时对比不同区域或不同分析结果下的地图展示。

2）图层管理面板：位于窗口左侧，以树状结构展示地图图层，用户可展开或折叠图层，设置图层可见性、透明度、图层顺序等；右键点击图层可进行更多操作，如数据编辑、属性设置、导出图层数据等。

（2）数据编辑与处理界面

1）数据编辑工具条：在地图视图区上方或下方提供数据编辑工具条，包含添加点、线、面要素工具，要素编辑工具（如移动、删除、修改节点等），属性编辑工具；点击工具后，在地图上进行相应操作，操作结果实时反馈在地图上与属性表中。

2）属性表视图：与地图视图区并列或可切换显示，以表格形式展示当前地图中选中要素属性信息，支持在属性表中直接修改属性值，修改后地图上对应的要素自动更新显示。

（3）三维可视化与分析界面

1）三维场景设置：提供三维场景视角控制工具，如旋转、俯仰、平移等，用户可调整至合适视角观察考古遗址的三维模型；设置光照效果、地形夸张系数等参数，增强三维场景的真实感与可视化效果。

2）三维分析预测功能：在三维场景中进行地形分析（如坡度分析、坡向分析），分析结果以彩色渲染图展示在三维地形表面；可进行通视分析，设置观察点与目标点，分析两点之间的通视情况，并在三维场景中以可视区域与不可视区域区分显示；可进行遗址范围预测，自主选择预测条件和算法模型，在三维场景中可视化展示；三维分析、预测结果支持导出为图片、视频或数据文件。

（五）数据整合与管理

1.建立统一的考古数据标准，包括数据格式、编码规则、属性字段等，确保移动端、Web 端和桌面端数据的一致性。

2.使用 SuperMap 数据管理工具对考古数据进行入库、更新、索引创建等操作，提高数据查询与检索效率。

3.数据存储可采用关系型数据库（如 MySQL、Oracle）与空间数据库（如 SuperMap SDX+）相结合的方式，分别存储属性数据与空间数据。

（六）技术要点

1.确保移动端、Web 端和桌面端的地图服务接口统一，方便数据交互与共享。

2.采用数据缓存技术，提高地图加载速度和系统响应速度，特别是在移动端网络环境不稳定时。

3.进行安全设计，包括用户身份认证、数据加密传输、防止数据篡改等，保障考古信息平台的数据安全与隐私。

4.注重系统的可扩展性，以便后续根据考古研究和业务需求的发展，方便添加新功能、接入新数据或与其他系统进行集成。

四、结语

展望未来，对于系统完善与扩展层面：在桌面端，应进一步强化其数据处理能力，借助高性能计算优化海量考古数据的分析算法，深度整合地理信息与考古成果数据，实现更精准的预测；移动端则可聚焦于便捷性与实时性，通过优化定位服务与增强现实技术，让考古工作者在田野考古现场能迅速采集与上传数据，并实时获取周边考古信息与分析结果；Web 端则要注重交互性与共享性的提升，构建考古资源共享社区，打破地域与学科界限，促进考古工作者之间的交流合作，同时采用更先进的可视化技术，将考古成果以更生动、易懂的形式呈现给公众。

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参考资料：

[1]王纪荣等：《基于BIM+GIS的宁夏黄河流域建筑文化遗产数字化保护研究》，工程建设，2024年第1期，第62-67页。

[2]丛晓丹等：《基于GIS的东北抗联遗址考古信息共享平台设计与实现》，自动化技术与应用，2024年第9期，第141-145页。

[3]郝鸥等：《基于GIS的辽阳东京城遗址空间数据库设计探究》，沈阳建筑大学学报（社会科学版）,2023年第3期，第232-240页。

[4]马隆隆等：《数字化考古导览平台的设计与实现》，北京测绘，2022年第10期。

[5]任潇：《豫南古代城址考古信息管理探索与实践》，华夏考古，2023年第5期，第139-143页。

图文：周天毅