GIS考古综述研究
上个世纪七70年代，欧美学者虽然没有真正将GIS软件运用于研究中，但是他们开始了类似于GIS技术的实践，这个阶段至少可以看作GIS应用于考古学的萌芽阶段。夸默认为至少从1975年开始，为考古数据提供计算机绘图工具和区域性空间信息数据的统计与分析的方式，已经具有了和GIS很相似的功能[1]；哈里斯则认为在1979年开始的美国Granite Reef考古项目[2]中，项目组专家开发了一套MAPS软件，并在此基础上生成各种地理环境专题图层，进行了类似于GIS的空间分析，应是GIS考古较早的案例。高立兵总结了上个世纪70年代末到90年代中期欧美地区GIS考古发展经历的三个阶段：即70年代末，GIS的一些基本制图、数据库建设和统计分析手段在考古研究中崭露头角；80年代，基于GIS的遗址预测模式在北美考古中流行；90年代初，基于GIS的景观考古在欧洲流行[3]。
随着现代计算机技术的发展，GIS处理和管理复杂数据，支持空间分析的进步功能与考古学的新时代需求不相而谋，成为考古学分析越来越重要的手段。从上个世纪80年代后期开始，各种自我觉醒式的GIS考古总结研究和展望涌现了出来。1989年，“世界考古学”大会的召开以及会议出版的文集《空间解释：GIS与考古学》是GIS在北美地区考古学应用的一次总结，这本论著向世界考古界介绍了GIS考古的相关理论方法和实践，有力地推动了GIS考古在全球各地的发展[4]。1993年10月，在意大利拉韦洛召开的“考古学与地理信息系统会议”促生了另外一部重要的著作《考古学与GIS：欧洲观点》，这是GIS考古在欧洲地区理论研究和实践应用的成果[5]。虽然北美和欧洲地区在景观环境上存在差异，两者的GIS考古在理论方法和实践上也有所不同，然而至此阶段，GIS发展的共性是明显的——它不仅关注史前时期考古研究，也逐渐将关注点延伸到了历史时期考古研究、文化遗产保护管理和展示利用等多个方面。较之过去，考古学家对新技术在考古学中的应用认识更加深刻和熟练，扭转了之前考古学家不熟悉GIS技术，和GIS专业人员不懂考古的劣势，出现了专门的GIS考古人才力量，将GIS的优势发挥到更为广阔和深远的研究领域中去。
从上个世纪90年代中期到现在，GIS被广泛地应用在世界各地的考古实践中。在实际应用中，GIS运用将计算机制图、数据库建设、数据库管理、空间分析、景观分析、区域分析、遗址预测和可视化复原等多种方法有机结合在一起，为考古学研究提供了新的视角和思维方式。即使到了今天，GIS考古也没有停下进步的步伐，它还在不断地革新，如3D-GIS电脑模拟的可视化技术引领的潮流，将在不同程度影响对考古学理论与实践的反思以及对考古学发展前景的畅想。
就国际SCI（Science Citation Index）从上个世纪90年代中期到现在收录的论文来看，国外在GIS考古的应用主要表现在以下几个方面：
数据处理是GIS考古中最为基础的功能，尤其是对于那些采集过电子数据的考古工地来说，把各类复杂数据输入一个成熟的储存管理系统是非常必要的，也是非常利于后期研究的。GIS在大数据储存、关系数据库建立、属性数据输入、管理和处理、数据显示与地图编制、数据查询等方面具有巨大优势，这些功能的应用不仅对考古数据的存储、查询、分析和利用带来稳定性、便捷性和精确性，也能在文化遗产管理方面起到指导作用。
1998年，在一项希腊佩特雷地区的罗马时期聚落遗址研究中，考古学者运用GIS建立了一套考古数据库，不仅储存了野外采集的这些遗址的测量信息，还记录了遗址的分布情况，并编入了每个遗址的编年史、发掘日期、文字记录和航拍照片等，使这些罗马时期遗址的分析和研究工作提升了效率[6]；在1999年结束的为时三年的法国和比利时西北部古罗马时期道路系统调查中，调查者将航拍影像资料、地面调查试掘资料、土壤标本和孢粉分析结果等建立GIS数据库，为下一步了解这一线性遗产区域古代环境和社会组织而进行的地籍制图和空间分析奠定基础[7]；在奥地利，考古学者开发了VAGIS系统（维也纳GIS考古系统）来记录和更新维也纳1819年以来的考古遗迹和出土文物的数据，并依此绘制了维也纳历史考古图集[8]；GIS还用来收集梵蒂冈墓穴中的壁画和马赛克镶嵌图案数据，并在此基础上进行3D可视化复原[9]；在挪威，对全国范围内的考古遗址、古建筑和纪念碑的登记记录也使用了GIS数据库功能[10]；一项对美国缅因州卡斯柯湾地区考古资源研究和文化遗产管理项目中，GIS数据库的建立不仅对文化遗产资源管理者，而且向更广泛的关心文化遗产保护的人群提供了更精确和方便的查询管理通道[11]。
2000年以后，GIS考古数据库朝着多媒体数据库发展，能够提供出土文物的二维、三维的完整信息描述、三维重建的数据、历史信息和器物特征等等[12]，并且在意大利奥特朗托大教堂地下室病害调查中，对处理微生物病害、小气候环境和地透式雷达等复杂数据处理方面发挥重要作用，为其保护措施的制订提供了科学的依据[13]。越来越多的GIS考古数据库的运用，使得学者们重新去审视那些过去不被重视的海量考古数据，并对之进行有目的、有项目性的管理、更新和再利用，从而促生出新的认识。意大利锡耶纳大学的团队开发出OpenArchaeo考古系统，创立包括文字、电子和多媒体数据在内的GIS平台，专为景观考古、聚落分析、遗址预测，甚至三维复原展示服务[14]；在西班牙北部尤默德斯古铁矿的文化遗产价值评估中，除了传统信息，古铁矿遗址的三维复原数据整合到GIS数据库中[15]；对葡萄牙托里什韦德拉什新石器至青铜时期早期的集体墓地研究项目中，GIS数据库整合了土壤研究、生物考古、骨骼重组和同位素分析等数据，为分析研究带来极大便利[16]。
在最近十几年，除欧美地区以外，世界其他地区对GIS考古数据库功能的使用也日渐成熟。2009年，考古学者在新西兰奥塔哥地区金矿遗址的田野工作中使用GIS数据库将田野信息转化为电子版式，建立了“活的档案库”[17]；在印度塔尔沙漠下曾经有一条传说中的娑罗室伐底河，2011年考古学家用GIS建立了这片流域超过一千个遗址的数据库，在此基础上进行的定量统计，对于认识古遗址的分布情况、古遗址与古河道的关系、哈拉帕文明的更多信息以及后期的考古调查有着重要指导作用[18]；2013年在智利复活节岛的案例表明，研究者基于放射性碳元素数据建立的GIS考古数据库分析结果可以为该区域前欧洲时期聚落发展史和土地利用历史的研究提供坚实的技术支撑[19]。在阿根廷科迪勒拉遗址的调查中，研究者利用航空摄影测量与利用现代摄影测量方法(3D模型和正射影像)重建结构和复杂的土壤形态相结合，获得在GIS数据库中集成的极高分辨率和详细的考古特征，对于支持关于该遗址的功能及其融入复杂的、社会建构的古代景观的辩论至关重要[20]。研究者在叙利亚古代埃勃拉项目中，创建一个专用的关系数据库管理系统(RDBMS )，以实现可用的GIS平台和开发适当的模拟框架，通过对考古和墓志资料的综合分析，重建古代国家组织，为人文科学和自然科学之间的相互作用建立一个多层次的解释模型[21]。罗马尼亚ArchTerr项目则是一个基于GIS用于文化和考古遗产保护的集成系统，它集成了三个产品:交互式数字地图、保存和记录的数据库系统以及一套在罗马尼亚统一实施考古遗产保护立法的程序。这是罗马尼亚文化部属地分支机构可永久性使用的工作工具，专家和其他参与考古遗产保护的人，甚至对开发拥有考古遗产的陆地地区感兴趣的私人投资者都可以免费使用，汇集了国家层面上所有关于考古遗址可用信息的组织化、系统化和数字化[22]。
GIS的空间分析功能主要有矢量数据分析（缓冲区建立、图层叠置、测量距离、模式分析、要素操作）、栅格数据分析（数据分析环境、局域运算、领域运算、分区运算、自然数据测量运算）、地形制图与分析（地形制图、坡度和坡向）、可视域与流域分析、空间分析建模等。这些功能是GIS应用于考古学研究的主流方向，在环境考古、景观考古、聚落考古、遗址模拟与预测、区域性考古调查等方面发挥了巨大的作用，展示出了GIS考古的技术优势。
沙特阿拉伯法乌（Al-Faw）考古区文化景观
GIS考古空间技术应用在上个世纪90年代中期开始发展非常迅猛，这与GIS软件空间分析功能的增强和空间分析技术专业人才的涌现分不开的。从全球学者发表的研究论文来看，具有代表性的案例有：
1995年，在对美国新墨西哥州普韦布洛第四期东阿纳萨齐的一项研究中，考古学者寻求GIS空间分析技术的帮助来讨论不同农产品与各个部落之间流通中的经济关系[23]。
2000年，考古学者尝试将GIS最佳路径分析运用在美洲大陆的高程数据上，这种分析方法使早期人类迁徙进入美洲的通道、聚落分布以及互动交流模式变得清晰[24]；在约旦，GIS空间分析工具应用在聚落遗址与人口增长、环境变化、农产品产量、气候等因素的分析[25]。
2001年，GIS在比利时东北部中石器时期聚落环境分析方面也派上用场[26]；在对波兰波美拉尼亚中部中世纪军事要塞的选址因素观察中，可视域分析起到了关键作用[27]。
2002年，一项在基于GIS技术下的希腊基西拉岛考古调查中，定量分析和空间分析有助于考古学者对不同时期古遗址的景观和聚落模式动态的记录和解释[28]。
希腊基西拉岛
2003年的案例显示GIS空间分析在玛雅遗址预测和对玛雅古典时期晚期玛雅低地的社会政治结构问题的讨论中发挥了潜力[29]。
2004年，GIS考古应用延伸到南太平洋的斐济，环境分析讨论了维提岛史前环境和气候变化与居住选址、防御性设施、社会冲突、人口增长等社会复杂化方面的关系[30]。
2005年值得一提的是考古学者运用GIS与航拍结合，对阿拉斯加高纬度地区冰雪环境下的考古遗址进行全景式调查，在对兰格尔•圣埃利亚斯国家公园和保护区的调查中，MAPIS软件对于定位和记录因冰雪融化而暴露的脆弱文物起到重要作用[31]；在另外两则案例中，GIS空间分析则运用于希腊化时期的埃及人口流动[32]和墨西哥马尔帕索峡谷古典时期晚期战争和环境因素对聚落范式的重要影响的研究中[33]。
2006年，可视域分析应用在易洛魁奥内达加聚落选址的研究中[34]。
2007年，在北爱尔兰海岸线沉船遗址的调查中，GIS被赋予了在水下考古领域提供空间分布和空间分析技术的使命，有利于对过去航海时代各种行为的再认识[35]；在美国马里兰州，GIS的遗址预测模式对寻找和定位那些历史上的造船遗址提供了方向[36]；在土耳其萨迦拉索斯的考古研究中，GIS空间分析技术则表现出与高精度遥感技术相结合的强烈趋势[37]。这一年，还有一个在GIS支持下的墨西哥特拉斯卡拉聚落考古研究案例值得关注[38]。
2008年，考古学者运用最佳路径分析对加利福利亚内华达山脉南部的史前狩猎采集范围进行模拟重建，以此来解读史前的狩猎采集行为模式；[39]希腊克里特岛的景观考古和青铜时期交流通道的研究中，在过去的基础上形成了一套整合调查、航拍、数字高程模型分析、最佳路径分析、随机遗址抽检和预测模型等手段于一体的GIS考古方法[40]。
2009年，在斯洛文尼亚[41]、津巴布韦[42]、美属维京群岛[43]、墨西哥[44]、秘鲁[45]和美国夏威夷[46]等地的聚落考古研究和景观环境复原的工作中，GIS空间分析技术成为探讨古代人类行为与环境要素关系的主要工具。
2010年，GIS考古空间分析技术应用的案例持续增多，覆盖的范围持续变大，关注的研究话题日渐丰富，如也门的古代灌溉系统和水利设施分布模式[47]、玻利维亚亚马逊流域东部平原前哥伦布时期聚落空间分布模式[48]、西班牙史前巨石文化现象景观特征[49]、秘鲁蒂华纳科最佳路径分析下的贸易模式、[50]捷克比拉尼新石器时期遗址废弃物在时空分布上的统计分析[51]等课题的研究。
2011年，GIS空间分析技术应用的案例主要有伊朗胡齐斯坦平原聚落遗址空间形态、运河与河网分布关系研究[52]；ArcGIS9.2软件支持下的巴哈马史前聚落模式、资源利用和遗址预测研究[53]；苏格兰新石器时期聚落形态、农业定居生产活动遗址预测研究[54]以及在斐济进行的可视域分析防御性要塞遗址选址等问题的研究[55]。
2012年，在俄罗斯基斯洛沃茨克地区公元5-8世纪的一项考古调查中，基于GIS技术，学者对当地农牧经济区域环境进行模拟、预测，并以其规模来估算区域内人口、牲畜数量[56]；在美国北卡罗莱纳山麓地区的公元800-1600年之间的聚落环境与经济形态发展[57]、南非豪登省石墙聚落文化演变[58]、秘鲁安第斯高地前殖民时期印加文化聚落遗址空间特征[59]、墨西哥瓦哈卡前哥伦布时期交通网络[60]、中美洲奥尔梅克巨石文化的运输通道[61]以及葡萄牙科阿峡谷地区史前物品交换路线、社会关系互动网络[62]的各项研究中，GIS的空间模型分布、坡度分析、最佳路径分析、遗址模拟预测等手段持续深入应用。
GIS考古空间技术在墓葬考古研究方面开始有所突破。在阿曼苏丹国，配合着遥感技术，考古学者通过地面调查发现了上千座青铜时期早期的哈菲特墓葬集中在瓦迪安达姆区域。利用GIS技术对景观环境分析得知，这些墓葬并不是随意地分布在这个区域，地理水文因素恰恰是墓葬选址的一个重要原因。墓葬通常选在地势高亢，视野辽阔的地方，表明着墓主人对于墓葬区域领土主权的宣示，提供了这一时期哈菲特墓葬环境和丧葬习俗不同的研究视角，也展示了新技术支持下阿曼半岛墓葬考古研究的巨大潜力[63]。另外一个案例来自南美洲的的喀喀湖西部盆地12世纪至16世纪他信陵墓楚帕斯的研究，过去对楚帕斯的认识表明着楚帕斯是进行祖先崇拜、祭祀和加强社会关系纽带的重要场所，陵墓的建造应该对视野的要求比较高。但是这一说法并没有得到验证，研究者用GIS空间技术的方法对楚帕斯景观环境进行分析，认为陵墓是很容易在附近的居住区和经济活动区看见的，表明着楚帕斯有着重要的社会影响力[64]。
2013年的成果主要有GIS空间分析技术用于土耳其海岸线古希腊沉船的调查，探讨古代地中海航海时代的互通互动[65]；西班牙伊比利亚半岛北部中石器时期的聚落空间分布研究[66]和巴西亚马逊流域区域性考古调查和遗址判断的研究案例[67]。在希腊北部，GIS预测模式用于古典时期马其顿墓葬的预测。这是过去没有的研究方向，不仅对考古研究，也对文化遗产管理保护和土地规划利用有着积极意义[68]。
2014年运用GIS空间分析技术的考古项目主要有美国怀俄明州温德河岭旧石器晚期聚落遗址预测[69]、洪都拉斯古典时代晚期玛雅城市科潘景观考古下的社会一体化考察[70]、利比亚考察岩画遗址与定居聚落的关系和影响[71]、西班牙安达卢西亚公元8世纪灌溉系统的土地利用情况调查[72]、澳大利亚昆士兰史前石器制作原料地的预测[73]和柬埔寨雨林的减少对吴哥窟本体病害增加的影响[74]等。
柬埔寨吴哥窟
2015年具有代表性的研究案例有克里特岛锡地亚山丘地区青铜时代的墓葬与聚落遗址的联系[75]、阿根廷巴塔哥尼亚地区史前狩猎采集遗址的空间分析[76]、卡塔尔史前遗址景观研究[77]、伊比利亚半岛西北部罗马时期道路的最佳路径分析[78]、希腊马尼半岛17-18世纪社会景观和人口流动的变化观察[79]和阿根廷南部地区史前遗址与环境关系的呈现以遗址预测[80]等。
2016年，研究者运用GIS密度分析、热点图和聚类分析等方法对西班牙坎塔布里亚地区的艾尔米农洞穴遗址马格达林下层文化的动物遗存进行分析，研究洞穴遗址不同功能区[81]；最佳路径分析和可视域分析则在研究意大利西西里岛伊斯兰时期（公元9-11世纪）聚落文化和活动模式中发挥作用[82]；在一项近东地区青铜器时期的聚落考古案例中，缓冲区功能用来研究地下水位与遗址的关系[83]；GIS还在古战场、军事遗址场景的预测、调查和复原上展示潜力，葡萄牙19世纪晚期托里什韦德拉什防线的渗透性分析就是一例[84]；研究者在加拿大巴芬岛的研究中，展示了一种具有多层类别成本分析的手段对内陆遗址和海岸线定居点不同季节条件下最佳路径的分析，对该区域内社会活动模式与资源关系研究提供了新视角[85]；在塞浦路斯古希腊和古罗马时期大墓葬的景观还原和预测中，GIS空间分析技术再一次证明了它宏观视野下对考古学研究的优势[86]。
2018年，俄罗斯圣彼得堡州立大学制图和地理信息学专业与俄罗斯科学院材料文化历史研究所利用遥感数据破译和编目叶尼塞中部（米努辛斯克）的新石器时代考古遗址。他们在多年的探索中形成了一种新的科学研究方向——地理测绘学（GM），这是在绘图学的一个分支——考古绘图学中发展起来的，和GIS运用的空间层次分析法将考古学研究提升到了一个新高度[87]。
2021年，研究者在丹麦大贝尔特海峡的中石器时代遗址Tudse Hage构建了能够在GIS中输出无缝形态图的考古地层模型，这是通过遥感数据库和收集海床上方和下方的海洋地理数据实现的。基于这些数据，确定了具有冰后海侵面沉积物序列代表性的关键区域。岩石标本被用于古环境分析和定年,从而重建了相对海平面变化。利用这些信息,绘制了图德斯哈格地区孔门早期、孔门晚期、二特博勒期和新石器时代的古地理海岸线图,并提出了水下考古遗址的潜在热点[88]。在美国特拉华州新城堡县特拉华州农场十八世纪末至十九世纪中期被奴役的和自由的黑人饮食研究中，研究者将动物考古与GIS相结合，相关的动物遗存揭示了社会阶层和文化群体之间肉类消费的复杂动态，GIS技术有助于可视化数据以显示真实对比，这种对比通过肉类消费的多变性和年代顺序以揭示不同类群动物在空间上的使用差异[89]。巴巴多斯宗教团体社区空间技术分析的案例应用结合历史地图、考古观测、GIS技术、高分辨率卫星影像等历史数据,揭示了Quakers遗址在景观中的分布、宗教社区形成和变化，说明即使没有发掘,GIS也对对从文献记载中所知的东西进行延伸是有用的，特别是将GIS分析与历史地图和其他数据相结合，可以显示与社会景观以及文化和历史趋势相关的自然景观图像[90]。在另一个案例中，研究者将Tobler Offpath Hiking算法应用到GIS中,估计了安第斯地层学中局部、非局部和区域外岩屑资源开发过程中的移动成本,并将其作为等时线或移动次数的函数，对高原环境下的人类活动和岩屑采购成本进行建模，利用GIS分析了南安第斯早期占领时期可以岩屑采购运输费用[91]。在西班牙西南部米纳达岩画遗址的考古调查中，研究者提出了一种新的方法工具,旨在实现对考古地表组合的更为严谨和客观的描述和评价：考古测量一致性指数( ASCI ),并结合这一创新方法、GIS技术和密集考古测量的径向模型,设计并实现了一个案例研究,为史前艺术的考古测量领域进行文化材料语境化，提供了答案[92]。
2022年，在对西班牙在阿斯图里亚斯(伊比利亚北部)纳隆河流域一系列旧石器时代岩画洞穴的位置和周边环境物理特征的研究中,GIS与岩石艺术的研究相结合,通过多维尺度分析( MDS )、层次聚类分析( HCA )和属性拟合观察可统计量化，洞穴的位置与岩石艺术之间的潜在联系研究构成了旧石器时代洞穴艺术研究的新方法[93]。在意大利西西里市米勒纳镇境内长时间的考古发掘记录了无数的史前遗址。研究者利用多光谱遥感数据找到可以被重新编码到人类居住的地区有陶瓷元素，在GIS环境下进行了预测和事后分析[94]。
随着激光扫描、摄影测绘和计算机技术的成熟，将三维建模和GIS相结合，实现各类数据的多维化显示和操作是GIS近年来发展的趋势，3D-GIS虽然较之其他GIS技术在考古学研究中的应用起步较晚，但是在三维测量、复原研究、文物保护修复以及虚拟展示和分析等诸多方面展示着光明的发展前景。国外代表性的案例有基于真实数据的3D-GIS技术为意大利庞贝考古区建立起了一套包括对应各类电子数据，支持数据分类分析和考古遗址可视化展示的三维文物信息系统，三维建模复原了真实的情况，满足了研究者在2D-GIS条件下达不到的研究需求[95]；另一则3D-GIS运用的案例也是在庞贝，研究者将3D-GIS作为可视分析的平台，采取了基于矢量的视距分析手段，对庞贝古城第5区的一栋房屋建筑和两件壁画作为可视的观察对象，模拟和了解过去人们对于特殊艺术品的态度。这项工作表明类似的研究完全可以不依赖其他种类繁多的软件，而在ARCGIS10.X的环境下即可进行[96]；一项从2000年开始就在庞贝古城进行的瑞典项目立志于不仅将古城的三维数据用于三维模型展示，也用于空间分析。3D-GIS在这个项目中达到了搜集各类项目相关数据，项目网站三维模型连接展示和空间分析和模拟技术支持下的调查研究的目的[97]；3D-GIS同样为持续暴露在自然和人类环境威胁下的濒危世界文化遗产的保护策略提供着技术支持，同样是庞贝的案例，研究者可以依靠3D-GIS在全三维环境下对遗址保护的各类问题进行高效处理，还可使用GIS对古建筑结构进行三维测绘和后期研究[98]。另外一项在庞贝考古遗址Domus V进行的调查活动,对收集的图像进行了摄影测量处理,在所有生成的结果中,其中一个Domus V房间的垂直墙壁的正射影像是通过一个"主/从" GIS环境提供的,其中每个正射影像上传到一个"从"项目中,通过查询"主"项目中表示墙壁的相应几何形状来触发可视化。该策略允许在传统GIS环境中包括第三个维度(即高度维度)的显示,从而构成三维GIS表示，对于实现未来所有考古遗址的目录,地球空间信息科学或考古学知识领域的非专业人员查看、查询和利用特别有用[99]。在埃及马萨·巴古什遗址水下考古研究项目中，该遗址文献资料成果被数字化，并利用GIS数据库的集成,准确记录了地形和考古要素以及获取遗址及其内容的三维数字模型[100]。
二、国内研究现状
GIS直到上个世纪90年代才引入到国内的考古应用和研究中来，相对国外而言起步晚，但是国内GIS考古发展速度非常快，形成了自身的一些研究特色。早在GIS引入国内初期，学者们就对其应用理论方法较为关注，展开了一些思考、梳理和总结。曹兵武首先阐释了GIS应用于考古学表现在，一为提供了适用于文化遗产规划管理方面的遗址寻找预测和定位方法；二是讨论GIS考古的具体应用方法，尤其是如何具体处理考古资料的问题；三用于探讨相关考古文化理论构架的区域性聚落模式问题[101]；其后，齐乌云等更细致地归纳了GIS考古的操作方向：包括数据库与信息系统平台建设、计算机制作考古专题地图和图形、聚落考古研究、景观考古研究、基于GIS的考古遗址预测模型建设以及基于GIS的考古遗址模拟[102]；张颖岚认为GIS考古应用首先是建设和完善考古空间信息处理系统平台，其次是整合与分析考古空间信息，第三是可视化虚拟展示考古空间信息[103]；鲁鹏则认为GIS考古关注的研究方向体现在考古资料空间数据的获取处理、查询管理、空间分析和可视化成果等方面[104]。结合中国考古学的实际需要，一批GIS与考古学知识兼备的复合型人才涌现，并出版了一系列教科书式的理论著作，如《考古地理信息系统》[105]、《考古测绘、遥感与GIS》[106]、《GIS支持下的赤峰地区环境考古研究》[107]、《地理信息系统技术与三峡库区聚落考古研究》[108]、《数字环境考古理论与实践》[109]、《GIS与考古学空间分析》[110]和《空间信息技术考古学应用方法》[111]等，极大地推动了中国GIS考古的发展。笔者对以上意见持肯定态度，在研读中国GIS考古近年来的案例基础上，倾向于将GIS在中国考古学中的应用归纳为以下三个大的方面：
考古调查勘探、发掘清理、成果展示、材料解释和资料管理等方面对GIS技术都有所需求，不过根据各个地区区域性考古的规模、特点、要求和目的的不同，各类专项考古GIS平台的建设会在配置标准、硬件要求和系统开发等方面体现出不同。国内一些研究者在考古GI系统平台建设方面做过的探索主要有：“长江三角洲考古信息管理系统” [112]、“洹河流域区域考古信息系统”[113]、“浙江文物管理信息系统”[114]、“开封市文物考古信息系统”[115]、“上海市考古信息系统”[116]、“三峡库区文物保护系统”[117]、“陕西周原七星河流域考古信息系统”[118]、“巢湖流域考古地理信息系统”[119]、“殷墟遗址GIS数据库”[120]、“良渚遗址群考古地理信息系统”[121]、“甘泉宫遗址田野考古系统数据库”[122]、“宝鸡市文物保护单位管理信息系统”[123]、“海上丝绸之路(南海段)历史地理数据可视化信息系统”[124]、“考古勘察综合信息管理系统”[125]等。以上例举的考古GIS系统可以称之为定制系统，是一种为满足某一区域考古工作实际需求而专门开发或者设计规划的系统，提出了建设田野考古数据库的理念和可行方案，总结了从数据采集到数据处理的一般方法、数据录入的以及数据更新汇总的流程，为该考古工地的大数据研究提供了实践路径。虽然也有类似“田野考古二〇〇〇”[126]、“田野考古地理信息系统”(FAGIS)[127]这样的项目研发，但是因为中国考古地域性特点强烈，始终没有一款考古GIS系统通用于全国。
对各类考古资料空间信息的GIS空间分析在中国得到广泛深入的应用。在区域性的考古调查中，GIS往往能够用于制作各类专题地图，有利于研究和展示遗址的空间分布情况，建立遗址数据库，支持相关空间信息的查询、展示和统计分析，指导下一步考古调查工作的重心。这些具有代表性的调查案例主要有：1996年，在河南省颍河上游地区的一项中美联合聚落遗址考古调查中，美国密苏里州大学为中方提供GIS技术，与中国的传统考古学方法结合，是GIS用于我国考古调查的最早案例[128]；2001年，在湖北省宜城市楚皇城进行的考古调查中，采用了遥感技术与GIS技术相结合的方式，并取得了初步成果[129]；2012年，在河南省禹州市开展的南水北调禹州段考古区域系统调查项目中，以3S技术为支持，WEBGIS在田野考古调查中的应用对区域系统调查方法带来了新的思考和认识[130]。
GIS空间分析技术在个体案例的研究中，主要应用在聚落考古和环境考古方面，这也是中国GIS考古显著的特点。张海通过ArcView GIS软件对中原地区新石器晚期以来中原地区的聚落形态进行分析，得出了王湾三期文化的聚落形态存在着两种差别模式的结论，显示了GIS在聚落考古研究中的优势[131]；刘建国建立了陕西七星河流域、美阳河流域、河南洛阳盆地、洹河流域与山西临汾盆地等区域的聚落考古信息系统，运用GIS空间分析功能，探索这些区域古代聚落遗址与自然环境之间的关系，揭示了古代人类社会适应与改造自然环境的能力，为国内考古GIS技术应用积累了成功的经验[132]；滕铭予运用GIS空间技术，分析讨论了内蒙古西拉木伦河以南地区[133]、半支箭河中游地区[134]和敖汉旗地区[135]各时期的古代遗址与环境因素之间的关系，展示了GIS考古空间信息处理能力；陈诚等通过GIS对南水北调中线项目中丹江口淹没区的旧石器遗址进行了空间分析，阐释了该区域遗址分布规律、古代环境特征和人类活动的关系，便于下一步基本建设中文物保护与考古发掘工作的展开[136]；毕硕本等对郑州洛阳地区史前四个文化时期的聚落遗址与河流水系的距离关系进行空间分析，认为该区域史前时期聚落数量的增加是随着时代推进而增加的规律[137]；王宏志则借助GIS研究了三峡库区自然环境因素对古代遗址空间分布的影响，认为该区域古代遗址分布具有随着时代推进而发生演变和继承性的规律[138]；乔玉在聚落考古与社会复杂化研究的方面有新的突破，她在估算伊洛地区裴李岗至二里头文化时期聚落面积和人口数量基础上，利用GIS研究聚落领地生产力和土地的利用率，进而讨论社会复杂化的一系列相关问题[139]；
高校的研究也展示了GIS在聚落考古、环境考古与人地关系研究方面取得的成就：惠夕平采用了GIS最佳路径分析和最低成本分析的方法，观察了山东西南沿海地区的史前至汉代聚落遗址选址、重要路径和通道使用的情况，进一步探讨了环境因素对聚落遗址选址的影响以及该区域重要物资资源的获得与流通等方面的问题[140]；刘岩运用GIS技术分析了东北地区中西部地区新石器各个时段考古遗址分布与环境之间的关系，对遗址的分布从生计方式和环境因素方面进行了解释[141]；王向运用 GIS 手段对红山文化遗址分布规律进行了宏观研究，并结合部分遗址发掘资料深入探讨验证[142]；姚娅建立了内蒙古地区元代城市遗址考古地理信息系统，采用 GIS 空间分析和定量统计方法对城市遗址空间分布特征和地理环境因素之间的关系做了充分讨论[143]；陈明焕建立了中国东北地区中西部夏至战国时代考古遗址的考古地理信息系统数据库，研讨了该区域各时代考古遗址空间分布和自然环境之间的相互关系，阐释了遗址环境因素影响后的生计模式和社会复杂化演变[144]；张建建立了汉水中游地区史前聚落遗址考古数据库，借助GIS对聚落的环境因素进行空间分析，进一步解释该地区史前时期的人地关系，探讨了社会复杂化的进程[145]；程嘉芬大胆尝试一种在现有聚落考古材料不足的情况下，以汉代司隶区墓葬的空间信息为基础，依靠GIS技术模拟推算该区域汉代聚落体系空间分布和空间特征的方法[146]；谭觅分别从三峡地区东周至汉代遗址的空间分布概况、高程分布比例、坡度分布比例、与河流的远近四个角度，观察不同时期居址和墓葬的分布规律及时空演变情况，对其地理空间分布规律进行总结概括[147]。李静根据GIS方法、社会生态系统论和“将今论古”的均变论，以遗址空间分布(或资源利用)为切入点，研究辽东半岛地区新石器时代至青铜时代人类对自然的适应与改造能力[148]。金鑫基于GIS技术支持下空间分析方法，开展了良渚地区聚落形态的分析和研究，从聚落的规模、等级、类型、功能、聚落的空间分布、聚落之间及聚落群之间的关系等多角度，分析了良渚地区聚落时空布局框架和聚落形态的演化特点，探讨了良渚时期文明发展与气候环境之间的响应关系[149]。程庆花发挥GIS空间分析的技术优势，以中国东北东南部地区的遗址空间分布为研究对象，探索了古人类选择居住地的环境因素[150]。王大伟将GIS技术与定量分析相结合的方法，研究了旧石器时代泥河湾盆地东北部古地理环境演变过程、古人类遗址区的古地貌格局特点和古人类与古动物之间的空间联系等，进而探讨了研究区古人类对生存环境的选择[151]。杨阳基于GIS和遥感技术分析视角，采用集成资源域和遗址域等分析方法，分析了青藏高原东北部河湟谷地马家窑文化至辛店文化事情的史前聚落形态的特征和演变[152]。黄鑫以唐山地区商代至战国时期遗址的考古调查数据为基础，运用GIS 技术在进行遗址与周边自然环境相关性分析的基础上，探究唐山地区商代至战国遗址点的分布特征[153]。汤明钰基于GIS技术对泥河湾新石器文化遗址分布规律及其与地理环境的关系进行了系统研究[154]。
最近两年，基于GIS技术对各个区域的考古学人地关系研究成果层出不穷，代表性的有泾河流域先秦时期人地关系研究[155]、海岱地区青铜时代人地关系分析[156]、安徽沿江地区商周遗址空间形态研究[157]、滹沱河上游先秦时期聚落形态研究[158]、陇山地区新石器时代末期文化通道研究[159]、榆林地区新石器至西周时期聚落的时空演变与家户研究[160]。
相比之下，国内利用GIS虚拟技术展开的研究不多，主要是一些在古建的历史空间重建、古遗址的复原和虚拟展示等方面的尝试，较为典型的案例有王一帆等在北宋东京城的城市结构复原研究中，在综合相关文献研究和考古发现成果的基础上，利用GIS技术复原了开封的古代城市空间，为古代城市遗址相关空间复原研究提供了很好的借鉴[161]；相类似的研究还有在南京的历史空间格局数字复原工作，研究者提出了传统手段与新兴技术相结合，成功应用GIS数字复原技术复原南京的历史空间复原，并得到了现状普查的验证[162]；赵晓林结合虚拟地理信息系统技术应用在古遗址保护研究的经验，对遗址考古数据的采集、处理和三维虚拟技术进行了说明，通过三维建模的可视化成果为进一步的研究和展示提供了技术上的支持[163]；张慧在数字虚拟复原展示西安小雁塔和西汉张安世古墓群等遗址的工作中，使用三维激光扫描和GIS虚拟技术实现了3D古遗址虚拟漫游系统的建立，为GIS虚拟技术应用到数字文化遗产保护中积累了经验[164]。冯铁宏等通过GIS技术构建与现实环境对应的虚拟地理信息空间，实现规划区景观的三维可视化，为实现内蒙古鄂尔多斯萨拉乌苏考古遗址公园的科学规划提供辅助[165]。
三、讨论
（一） 地理信息系统（GIS）在考古学研究中的应用。随着考古学研究的不断深化，传统田野考古方法与新兴科技手段的结合已成为一种必然趋势。GIS因其卓越的空间分析能力和强大的数据建模能力，在考古学研究中得到了日益广泛的应用。GIS技术的图层分析和空间分析功能对于田野发掘工作具有显著的辅助作用，尤其在解决人力难以应对的复杂区域方面表现突出。考古学的空间概念不仅包含其他空间概念的物理特性，还与人类文化模式紧密相连。从这一复杂空间概念中提取有效且精确信息的任务，理应由考古信息系统来承担。对于GIS在考古学中未来的发展前景，研究者们普遍持有相似的预期：为文化资源管理提供便捷的遗址定位模式、将GIS研究与考古学理论相结合探讨区域聚落形态问题、利用GIS进行数据建模、管理并实现成果的可视化。
（二）GIS与虚拟现实（VR）技术在考古和文化遗产领域的应用探索。相较于具体的数据库建设，设计具有通用性的文物考古信息系统是考古和文化遗产工作及研究的迫切需求。目前，基于GIS等信息技术在考古和文化遗产领域的应用案例正逐渐增多，但仍有较大的发展空间。在国内的应用研究中，多聚焦于地理研究视角和宏观管理，而真正基于GIS分析解决实际考古问题的研究案例相对较少。一方面，GIS工具的熟练使用者与专业考古人员之间缺乏有效的沟通，导致GIS被简化为仅用于制图和显示的工具。另一方面，缺乏面向考古和文化遗产的专业GIS数据库。包括VR技术在内的现代信息技术在考古和文化遗产领域具有巨大的应用潜力。通过应用新技术手段，结合软硬件技术的系统集成，可以极大地促进文化遗产的数字化管理和保护，并实现二维、三维展示和虚拟体验，使文化遗产真正成为全民共享的文化资源。
（三）GIS在文化遗产保护领域的应用。基于GIS的相关技术是文化遗产领域进一步发展的重要工具，它不仅可以构建信息集合的管理平台，而且可以成为信息二次处理和加工的研究性平台。自1980年代GIS开始应用于考古研究领域以来，1992年国际文物保护专家首次将GIS技术应用于柬埔寨吴哥窟遗址的分区及环境保护规划编制，从而开启了该技术在不可移动文物保护领域的应用。GIS在我国文化遗产领域的应用主要集中在三个方向：文物信息管理保护平台、文物考古信息可视化展示研究、文化遗产灾害风险评估。GIS在文化遗产风险评估中主要发挥其矢量运算及可视化功能，用于进行区域性计算及评估结果展示，使风险结果更加直观。我国在灾害风险评估方面已有较多研究，但关于文化遗产在灾害下的风险评估的研究相对不足。鉴于信息技术的复杂性和文化遗产种类的多样性，目前尚未形成统一的研究理论、评估方法和系统构建步骤。建议从空间技术的融合、信息系统的整合、充实系统的应用、从重大自然灾害风险源角度对文化遗产进行灾害风险分析和评估等方面进一步开展研究。
一方面，我们能够观察到国内地理信息系统（GIS）在考古学的应用，不仅吸收了国际上在环境考古、聚落考古以及文化遗产保护与管理等领域的先进方法和成功经验，而且根据国内具体条件，形成了具有自身特色的应用模式。随着遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）等空间信息技术的整合应用，即所谓的3S技术，在考古学领域的深入发展，GIS考古的关注范围势必会日益扩大，展现出广阔的发展前景。另一方面，我们同样可以认识到，国内考古GIS的应用与研究尚处于初步探索阶段。与国际上的成熟案例相比，国内GIS考古的应用范围相对有限，创新和突破性的成果尚不多见。综上所述，随着时代的发展，我们有必要深思如何运用这些新兴技术工具，为考古学的进步贡献我们的力量。
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