Трехмерная ГИС в археологии
(Методика комплексной реконструкции памятников археологии)

С. Н. Алексейчук

Институт этнологии и антропологии РАН

В процессе всестороннего изучения памятника археологии накапливается масса информации, которую можно разделить на многие виды источников. Такая информация разрознена и не имеет общего направляющего стержня, что затрудняет постполевую обработку этих материалов. Цель комплексной реконструкции - совмещение в одном источнике максимально большего количества информации различного вида об изучаемом памятнике археологии.
Разработка методики комплексной реконструкции была начата в 1999 г. На первом этапе реконструкции были основаны всего лишь на одном источнике - чертежах сооружений. В результате была создана трехмерная модель центрального дома золотоордынской усадьбы (Селитренное городище, Астраханская обл., раскопки Э. Д. Зиливинской), которая в точности повторяла все архитектурные особенности объектов (рис. 1). Дом имел четыре основных строительных периода, в течение которых значительные изменения происходили в интерьере помещений, тогда как капитальные несущие стены практически не изменялись. Исходя из этого, сначала была построена модель внешних стен, затем в нее последовательно вставлялись реконструированные внутренние сооружения помещений всех четырех периодов. Таким образом мы получили четыре модели одного строения, отражающие его состояние на различных этапах существования.
Подстилающая дом поверхность не была реконструирована, т. к. усадьба, во-первых, стоит на достаточно ровном месте и, во-вторых, на момент начала работ не был проработан механизм построения криволинейных поверхностей. Если обратиться к технической стороне вопроса реконструкции, то все сооружения состоят из вертикальных и горизонтальных поверхностей, образуемых двумерными полилиниями чертежа (рис. 2). Ко всем сооружениям были применены текстуры, визуально максимально приближенные к материалам, применявшимся в древности.
Следующая ступень развития методики была связана с созданием трехмерной модели городища Настасьино (Московская обл., раскопки А. В. Энговатовой; рис. 3). Перед нами стояла задача совмещения двух источников информации. Этими источниками были топопланы дневной поверхности городища и раскопа на уровне материка. Предварительно была построена трехмерная модель мыса с находящимся на нем городищем. Затем в полученной поверхности была вырезана область, соответствующая раскопанной части памятника. Отдельно была реконструирована материковая поверхность по данным теодолитной съемки. На заключительном этапе эти две модели были совмещены. Кроме модели самого городища, была создана модель памятника с прилегающей территорией (рис. 4).
Отличительной чертой этой работы от предыдущей является использование нелинейных поверхностей, что значительно облегчает весь процесс реконструкции памятника и делает модель более точной.
В 2001 г. были начаты работы по комплексной реконструкции Телль Хазны [Мунчаев, Мерперт, 2002]. Первоначально по высотным отметкам и изолиниям топоплана была построена трехмерная модель самого телля. Затем в модель, с предварительно вырезанной соответствующей областью, были вставлены вертикальные стратиграфические профили (рис. 5). При реконструкции профилей Телль Хазны была использована гибридная графика, т. е. сочетание векторной основы и растрового изображения профиля. Далее к основному проекту был подключен отдельно созданный чертеж с находками (пока только 16 печатей и их оттисков), который в свою очередь был связан через ключевое поле с внешней базой данных по находкам (рис. 6). Подключение индивидуальных находок остается пока на уровне эксперимента, поскольку находки сориентированы относительно архитектурных сооружений и расположить их правильно в пространстве, не реконструировав предварительно архитектуру, невозможно. В связи с этим были начаты реконструкции архитектурных сооружений.
Первым таким сооружением стала 8-метровая башня, сохранившаяся практически на полную высоту (в верхней ее части сохранились консоли, поддерживавшие крышу). В башне имелись два прохода (с юга и севера), три окошка с южной стороны; сама башня стояла на подушке из сырцового кирпича (рис. 7). Реконструкция внутреннего и внешнего объемов башни была проведена по секущим профилям, предварительно выстроенным в трехмерном пространстве. Изначально методом экстраполяции с двух профилей были построены несущие линии всего сооружения. Затем вручную построена сеть из 3D-полилиний, которая стала основой для триангуляционной модели всего сооружения.
С началом работ по Телль Хазне методика перешла на новый этап в своем развитии: от простого графического представления результатов реконструкций к информационной модели, с возможностью анализа подключенных внешних данных. В дальнейшем планируется подключение других графических (аэрофотоснимки, картографический материал и т. д.) и информационных (данные палинологии, остеологии и т. д.) источников. В результате мы получим многоуровневую геоинформационную модель памятника археологии, которая будет сочетать в себе большой объем взаимосвязанной графической и текстовой информации.
Итак, описанная комплексная методика реконструкции памятников археологии обладает следующими свойствами: многоуровневой структурой (возможность подключения различных источников информации), открытой архитектурой (возможность дополнения, изменения и удаления информации в любой момент), наличием геоинформационной составляющей (взаимосвязанные графические и текстовые данные). По информативной насыщенности, наглядности, скорости и удобству обработки данных подобные комплексные реконструкции не имеют себе равных среди других источников информации.
Более полная информация по материалам приведенных здесь трехмерных реконструкций опубликована автором на сайте www.arheo3d.narod.ru

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Мунчаев Р. М., Мерперт Н. Я., 2002. Телль Хазна I: Раскопки 2001 года // РА. № 4. назад