Автоматизация вывода археологических объектов на цифровую карту. Проблема организации данных
Ст. А. ВасильевИнститут истории материальной культуры РАН
Сфера применения геоинформационных систем постоянно расширяется. В западных странах для проведения археологических исследований их стали применять уже в начале 1990-х гг. Одновременно появились первые руководства по использованию некоторых ГИС, написанные археологами для археологов [Mapping… 1995; Johnson, 1996]. Подобные обучающие публикации являлись, по сути, основательными учебниками с примерами решений конкретных археологических задач. В настоящее время ГИС разного калибра с успехом используются в тех областях науки, в которых данные имеют пространственную привязку: исторической картографии, демографии, палеогеографии, археологии и т. д. Применение ГИС в археологии, как и в других дисциплинах, имеет свои специфику и определенные проблемы.
Первая проблема возникает на начальном этапе разработки проекта. Дело в том, что помимо геометрической информации ГИС, в отличие от систем САПР, содержит также семантические таблицы, в которых хранится дополнительная информация по каждому геометрическому элементу цифровой карты. Т. к. форматы полей таблиц и файлов у каждой ГИС разные, то появляются трудности при обмене структурированными данными между разными ГИС и вопрос "независимости" информации от конкретной геоинформационной системы.
Вторая проблема связана с дороговизной, сложностью и широкой направленностью представленных на современном рынке коммерческих ГИС. Это делает невозможными быстрые освоение программы и адаптацию ее к археологии. Попытки создания универсальных археологических ГИС-монстров пока ни к чему не приводят - они дороги, трудны в освоении, для них требуются значительные технические ресурсы, а также отдельный специалист для разработки, поддержки и управления системой.
Третья проблема - "индивидуальность" археологических проектов. С самого начала ГИС создавались и развивались как универсальное средство работы с геоданными, предоставляя пользователю лишь набор базовых инструментов для конструирования своего набора данных и алгоритмов их изучения. Именно это обстоятельство и является до сих пор главным тормозом в развитии археологических ГИС, т. к. каждый проект в археологии индивидуален и включает зачастую информацию и методику изучения из смежных дисциплин. Такая непредсказуемость не позволяет заранее создать и запрограммировать универсальные структуры описания археологического материала. Однако исходная учетно-регистрационная информация об археологическом материале, фиксируемая в полевом отчете, остается неизменной, а как раз алгоритм ее описания до определенной степени может быть унифицирован.
Четвертая проблема заключается в получении начального массива данных. Либо каждый пользователь готовит его самостоятельно, либо создается централизованная система с удаленным доступом и каждый исследователь получает оттуда только ту учетную информацию, которая ему необходима (названия памятника, геопривязка, годы исследований, архивные материалы и т. д.). После этого дополнительные сведения пользователь вносит сам. Описанный исследовательский модуль подключается дополнительно, расширяя возможности системы в целом. Учитывая то, что в России сохранилась система централизованного учета и регистрации археологических памятников, оба способа выглядят перспективными. Однако разработка централизованной электронной системы, содержащей базовые фиксированные (статические) значения, подразумевает значительное долгосрочное финансирование и сочетание совместных усилий ведущих научных учреждений страны, что на сегодняшний день является проблематичным.
В такой ситуации возникает необходимость разработки либо новой независимой археологической ГИС, либо автономной программы, способной работать с наиболее популярными ГИС (ArcView, MapInfo) в режиме динамической связи. Поскольку конкурировать с крупными корпорациями-разработчиками ГИС бессмысленно, то намного проще подготавливать материал в отдельной специальной программе и только после этого экспортировать данные в ГИС. Собственно пространственный и другие виды анализа материала проводятся уже в среде и средствами самой ГИС, что, тем не менее, требует хотя бы базовых знаний о функционировании системы и компьютерной подготовки. Варианты и виды археологического анализа заранее просчитать невозможно, поэтому при разработке нового программного продукта следует учесть простоту использования программы, возможность настройки классификаторов и добавления новых атрибутов под индивидуальные требования пользователя, т. е. перейти на уровень иерархических абстрактов, оставляя возможность наименования отдельных ступеней классификации на усмотрение пользователя.
В 2002 г. в ИИМК РАН был начат проект по разработке концепции подобной программы, получившей название Археограф. В настоящее время работа ведется уже над второй версией продукта. Система предполагает регистрацию, учет и хранение археологического материала по нескольким категориям, имеющим разветвленную структуру: названия памятника, категория памятника, геокоординаты памятника, административная и географическая привязка, относительная и абсолютная хронология, кадастр, библиография, архивные сведения, изобразительные материалы (рис. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) [Интернет] [1].
Основное отличие структуры данных от аналогичных проектов состоит в иерархической подчиненности уровней классификаторов и возможности вывода информации на цифровую карту. Если, например, категория памятника определяется как СЕЛИЩЕ, то ветка его классификации выглядит следующим образом: ПАМЯТНИК АРХЕОЛОГИИ > ПОСЕЛЕНИЕ > НЕУКРЕПЛЕННОЕ ПОСЕЛЕНИЕ > СЕЛИЩЕ. Следовательно, при поиске по параметру ПОСЕЛЕНИЕ будут найдены все категории памятников подчиненных уровней, включая СЕЛИЩА, если не заданы дополнительные критерии отбора. Такая же схема использована для относительной хронологии и отдельных пунктов геопривязки как наиболее важных категорий. В дальнейшем планируется перевести по возможности всю структуру описания информации на иерархическую схему (рис. 8).
Предложенная структура позволяет делать запросы с учетом подчиненности уровней классификации и готовить выборку из массива данных в самой программе, а затем передавать отфильтрованную информацию в ГИС. Поскольку в 90% случаев требуется проиллюстрировать лишь распространение определенного материала в двухмерном пространстве, то описанная функция является наиболее полезной и востребованной (рис. 9, 10).
В связи с тем, что почти всегда археологический материал привязан к памятнику, вывод данных на карту происходит благодаря внесенным в базу данных геокоординатам памятника. При их отсутствии вывод информации на карту становится невозможен, однако на проведение выборки из базы данных это не влияет. Для таких случаев предусмотрен инструмент добавления нового памятника из ГИС с помощью специальной функции (рис. 11; 12). При этом координаты нового объекта считываются и заносятся в базу данных автоматически. Такой способ чрезвычайно эффективен, если пользователь располагает крупномасштабными цифровыми картами и планами (масштаба 1:100000 и крупнее). Корректировка расположения памятника также может производиться на карте, с обновлением координат в базе данных. В перспективе рассматривается организация работы с археологическими артефактами и отображением их на карте в ГИС. Таким образом, начальная подготовка информации в программе, передача выборки в ГИС, а также комбинирование данных в ГИС послойно с цифровыми картами, упрощают процесс исследования и предоставляют пользователю широкие возможности для индивидуального подхода к изучению материала (рис. 13).
[1] На сайте ИИМК РАН также доступна демоверсия программы Археограф 1.0. назад
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Интернет: http://iimk.nw.ru/rus/projects/archeograf.htm назад
Johnson I., 1996. Understanding MapInfo: A Structured Guide. Sydney. назад
Mapping Archaeological Data: A Structured Introduction to MapInfo. Sydney, 1995. назад