Программа круглого стола:
1) Применение ГИС в археологических исследованияхКовалевская В.Б. (Москва) Традиционное и компьютерное картографирование скифских акинаков VII-V вв. до н.э.
Требелева Г.В., Горлов Ю.В. (Москва) ГИС-технологии: использование в исследованиях на Тамани и Абхазском побережье
Морозов С.В., Мазуркевич А.Н., Мазуркевич К.Н. (С.-Петербург) Опыт интеграции СУБД и ГИС-технологий
Жуковский М.О. (Москва) Использование технологии XML для организации, хранения и обработки археологической информации
Смекалов С.Л. (С.-Петербург) Анализ историко-археологической информации на картах Керченского полуострова XIX века средствами геоинформационной системы
Пиотух Н.В. (Москва) Пространственный анализ: проблема выбора метода классификации и хозяйственная типология2) Археология и данные дистанционного зондирования
Довгалев А.А. (Ставрополь) Использование ГИС-технологий и ДДЗ для выявления памятников археологии
Батанина И.М., Батанин С.А. (Челябинск) Дистанционные методы при археологических исследованиях в заповеднике Аркаим
Рукавишников Д.В. (Москва) Применение газонаполняемого аэростата для проведения локальной крупномасштабной аэрофотосъемки3) Геофизические методы в полевых археологических исследованиях
Кочнев В.А. (Красноярск) Опыт применения 3D технологий к интерпретации результатов микромагнитной съемки городища Аркаим
Меркулов С.В. (Ставрополь) Опыт применения георадара "Лоза-М" в археологических исследованиях
Ковалевская В.Б.
Традиционное и компьютерное картографирование скифских акинаков VII-V вв. до н.э.
В скифской археологии, как писал недавно на страницах журнала "Российская археология" Д.С. Раевский, постоянно происходит пересмотр устоявшихся постулатов, что является залогом развития науки, выявляя "все новые ее ракурсы" (Раевский, 2003, с. 64).
Я хочу остановиться на одном примере, посвятив этот доклад памяти крупнейшего скифолога наших дней - Анне Ивановне Мелюковой, с которой мне посчастливилось в рамках проекта РГНФ несколько лет работать над указанной темой, черпая от нашего научного общения неоценимо много.
При адаптации геногеографических программ, разработанных в Институте Общей Генетики РАН профессором Ю. Г. Рычковым, к археологическим задачам стоял вопрос о выборе наиболее подходящего массового материала, надежно датированного, дробно классифицированного и распространенного на обширных пространствах, когда можно географически выделить центр и периферию, и, соответственно определить те пути, которые их соединяют.
Работы с раннесредневековыми материалами Кавказа и Юго-Восточной Европы начала 1990-х годов удовлетворяли этим условиям, но хотелось бы расширить пространственно-временные границы поиска за счет древностей I тыс. до н.э., поскольку события раннескифской истории разворачивались на обширных пространствах Евразии - от Передней и Малой Азии и Закавказья на юге до лесостепных пространств Средней Волги, Дона и Днепра на севере вплоть до Трансильвании на западе.
В 1995-1998 гг. (см. Ковалевская, Мелюкова, Петренко, 1998, с. 29-31) А. И. Мелюковой была создана новая дробная классификация для 557 акинаков (85 таксонов), объединенная в археолого-географическую БД примерно на 400 памятников силами А. И. Мелюковой, В. Г. Петренко, М. Н. Погребовой и М. А. Очир-Горяевой.Выбор акинака, "символа скифа", определялся тем, что, дойдя до низшего уровня принятой классификации, "исследователь проходит ряд процедур отбора (усреднения); несколько иерархических ступеней классификации, выбора комплексов, содержащих акинаки из выборки воинских погребений, мужских (с оружием и без) из всего массива скифских погребений". Если же учесть хронологическое деление (3 этапа) и региональное (27) - то количество сравниваемых между собой и картированных традиционными и компьютерными методами акинаков составляют Атлас электронных карт, являющихся основой новых знаний об освоении скифами окружающего пространства.
Рассматривая в хронологической последовательности серии карт, построенные для разных таксонов, мы видим, как возникали разные направления путей, как менялась интенсивность их использования и как складывался каркас коммуникации скифов в VII-V вв. до н.э.
Суммируя данные Атласа карт, мы выделяем около десятка меридиональных путей по водоразделам основных восточно-европейских рек от Волги до Дуная и примерно столько же широтных маршрутов - лесостепных, степных, предгорных и приморских и прослеживаем этапы их функционирования.
Опыт археологического исследования путей Скифии, построенных для других категорий находок (антропоморфные изваяния в исследованиях В. Г. Петренко, В. С. Ольховского и др.) или других этапов существования скифской культуры (И. Б. Брашинский, Ю. В. Болтрик, А. И. Пузикова) позволяют сопоставить с результатами этих исследований полученные нами материалы и представить себе динамику изменения путей передвижения скифов на протяжении полутысячелетия.
Требелева Г.В., Горлов Ю.В.
ГИС-технологии: использование в исследованиях на Тамани и Абхазском побережье
Одним из основных приоритетов современной археологии является не просто исследование конкретных памятников, а изучение их в контексте природного и исторического ландшафта. В связи с этим меняются требования к археологическому исследованию: нужно не просто владеть данными об археологическом памятнике (комплексе памятников), необходим комплекс исторической, географической и археологической информации о конкретной территории. Следовательно, в сферу интересов археологов все более попадают такие области науки как пространственная археология, системы расселения и землепользования, а также смежные науки: палеогеография, палеоэкология и др. Все это приводит к увеличению естественнонаучной и картографической составляющих археологических исследований. Возникает необходимость в создании специализированных карт, отображающих особенности локализации памятников, факторы, воздействия на них, а также результаты их системного и всестороннего оперативного анализа. Решить эту задачу помогают геоинформационные системы (ГИС), под которыми понимается интеграция фактографических электронных баз данных (текстовых, цифровых и т.д.) и геоизображений.
В 2001-2003 гг. в рамках проектов РФФИ № 01-06-80158 "Историческая и палеогеографическая реконструкция Кавказского побережья Черного моря в античную эпоху" и Евразия "Экология как фактор социально-экономического развития древних обществ. Сравнительный анализ ситуации в устье Кубани и на побережье Сухумской бухты" была сделана попытка реконструкции развития Кавказского побережья Черного моря в античную эпоху. Для этого планировалось провести археологические и палеогеографические исследования на территории Черноморского побережья Кавказа от устья Кубани до Очамчирской бухты. Но фактически, для полигонного исследования оказались пригодными только четыре района: устье Кубани, Пицундская, Сухумская и Очамчирская бухты, а полноценные полевые исследования удалось провести только в районе Сухумской бухты и на Черноморском побережье в устье Кубани.
Но, в сущности, результаты изучения отдельных показательных регионов Черноморского побережья, в данном случае устья Кубани и Сухумской бухты, можно экстраполировать на все побережье в целом. При этом большую роль в анализе оказывает применение ГИС-технологий.
Морозов С.В., Мазуркевич А.Н., Мазуркевич К.Н.
Использование геоинформационных систем для сбора, хранения, анализа и представления археологической информации
В докладе предлагается обсудить результаты работы по созданию интегрированной СУБД в соединении с ГИС, включающей основную информацию об археологических объектах, памятниках и их природном окружении. Данная работа направлена на решение задач моделирования доисторических процессов.
Представляемый материал является прообразом географической информационной системы, основанной на применении технологии, интегрирующей разномасштабную картографическую и фактографическую информацию, и позволяющей на основе анализа имеющихся материалов проводить различные палеогеографические реконструкции.
Одной из основных функций предлагаемой технологии является организация оптимальной системы управления разнородной картографической продукцией, позволяющей гибко реагировать на процессы, связанные с ее изменением, и определять приоритеты для постановки новых работ, связанных с дальнейшим изучением территории.
Работа проводится при поддержке Гранта РФФИ № 02-06-80318
Жуковский М.О.
Использование технологии XML для организации, хранения и обработки археологической информации
Обязательным условием компьютерной обработки археологической информации, в том числе и геоданных, является их структурированное кодирование в том или ином цифровом формате. Простейшими примерами таких форматов служат текстовые документы или графические изображения. Для более сложной аналитической организации данных обычно используются реляционные базы данных, основанные на плоских двухмерных таблицах. Такой подход, несмотря на его распространенность, нередко в ходе формализации нарушает исходную структуру информации. На наш взгляд, объектно-ориентированное иерархическое структурирование информации гораздо лучше соответствует характеру большинства археологических источников. Одной из технологий, позволяющих реализовать объектно-ориентированный подход к данным, является XML (eXtensible Markup Language) - универсальное средство синтаксического объектного структурирования информации.
В докладе рассматриваются методические и практические аспекты использования XML для организации, хранения и обработки данных полевых чертежей и полевой документации от создания структуры до построения взаимосвязей и запросов.
Смекалов С.Л.
Анализ историко-археологической информации на картах Керченского полуострова XIX века средствами геоинформационной системы
Старые карты представляют собой важный источник информации для исторических наук в целом и для археологии в частности. Однако, отсутствие современной координатной сетки и имеющиеся на этих картах искажения, затрудняют их сопоставление друг с другом и с современными картами вручную.
Геоинформационные технологии позволяют выполнить взаимную привязку и трансформацию карт для их наложения друг на друга. Автором создана информационная система по археологическим памятникам Крыма, составной частью которой является банк цифровых (растровых) карт Крыма XVIII-XX вв. Средствами ГИС был проведен поиск и анализ содержащейся на этих картах информации, которая может, с нашей точки зрения, представлять интерес для археологов. Исследована территория Восточного Крыма западнее Ак-Манайского перешейка (западнее 36° восточной долготы). Старые карты сопоставляются друг с другом и с современными картами.
Проводилось изучение четырех старых карт: карта С. А. Мухина 1817, 1:168000; карта производства Военно-Топографического Депо (ВТД), съемка Бетева и Оберга 1842, 1:210000; трехверстовая карта ВТД 1865-1876, 1:126000; верстовая карта ВТД 1890, 1:42000 (фрагменты); карта Е. Манганари 1836, 1:350000. В качестве топоосновы использовалась карта Генерального Штаба (ГШ) СССР 1:100000 1985 года, а для отдельных участков также карта 1:25000.
Взаимная привязка карт выполнялась по характерным точкам местности, обозначенным на старых и современных картах, а также по имеющимся GPS координатам отдельных объектов. Исследуемая площадь была разбита на квадраты 5 х 5 угловых минут (всего 64 квадрата). По этим квадратам проводилось сопоставление представленной на каждой из карт информации. При сопоставлении принимались во внимание обозначенные населенные пункты, а также отдельные характерные объекты - мечети, мельницы, курганы, колодцы, геодезические знаки, развалины, дороги и валы.
Анализ изменений, отраженных на картах, позволяет судить о динамике изменения населения Восточного Крыма с конца XVIII по начало XX века. Перенос мест поселений XVIII-XIX вв. со старых карт на современную топооснову необходим для составления первичной археологической карты татарских поселений. Это направление в археологии Крыма еще не привлекло должного внимания исследователей, хотя, безусловно, получит свое развитие в ближайшее время. Сейчас, пока развалины многих из татарских поселений еще прослеживаются на поверхности, используя такую первичную карту можно осуществить точную фиксацию этих поселений при помощи GPS.
Отдельный интерес представляет сопоставление береговых линий Черного и Азовского морей на картах прошлых веков с современными. Хотя расхождения береговых линий, в целом, лежат в пределах точности карт, на отдельных участках имеются несоответствия, существенно превышающие погрешности масштаба. В частности на старых картах имеется ряд резко обозначенных мысов, выдающихся в море на расстояние до 150-200 метров, которые отсутствуют на современной карте. Подобные территории, несомненно, перспективны для подводных археологических исследований.
Пиотух Н.В.
Пространственный анализ:
проблема выбора метода классификации и хозяйственная типологияМетоды многомерной классификации давно вошли в практику исторического исследования. Являясь "эффективным методом многомерной типологии", традиционный кластерный анализ имеет и определенную ограниченность. Эта ограниченность, связанная со спецификой предмета научного анализа, касается трудностей установления границ макроклассов, невозможности измерить меру сходства и различия между объектами, входящими в один класс, и объектами соседних классов, т.е. невозможности определить наиболее типичные объекты класса, составляющие его ядро, и периферию класса, пограничные объекты, которые могут быть отнесены к различным классам по своим характеристикам. В значительной мере подобную ограниченность метода помогает преодолеть многомерная классификация, основанная на теории нечетких множеств. В последнее десятилетие разработаны теоретические и практические (в виде программного обеспечения) основы применения методов многомерной классификации, базирующихся на теории нечетких множеств. Алгоритмы размытой классификации применительно к различным задачам были описаны в статьях Л. И. Бородкина, один из алгоритмов был реализован в виде программы FUZZYCLASS.
В литературе, посвященной применению новых технологий в исторических исследованиях, на конкретных примерах были продемонстрированы преимущества так называемой размытой классификации перед методами традиционного кластерного анализа в такой "неопределенной" области как историческая наука. Это и аграрная типология губерний Европейской России на рубеже XIX-XX веков, и экономическая типология форм феодального землевладения, и типология поселений эпохи раннего железного века на Алтае, и типология сибирской крестьянской общины конца XIX в. Эти статьи показали эффективность метода размытой классификации для анализа исторических явлений и процессов, поскольку в части работ проводилось сравнение результатов, полученных с применением различных методов классификации. Было показано, что размытая классификация не противоречит результатам кластерного анализа, а уточняет наши представления об изучаемом явлении, помогая раскрыть внутреннюю структуру типов объектов, будь то губернии рубежа XIX-XX веков или поместья и вотчины начала XVII века, что "с одной стороны, дает дополнительные аргументы в пользу существующей классификации, а с другой - свидетельствует об эффективности используемого метода".
В нашем исследовании пространственного размещения хозяйственной деятельности на территории Новоржевского уезда Псковской губернии второй половины XVIII в. и выявления факторов, обусловивших такое размещение, были использованы методы многомерной классификации. В докладе проводится сравнение возможностей двух методов классификации - так называемой размытой и кластерного анализа - при изучении пространственной типологии. Подобная классификация пространственных объектов с помощью различных методов анализа в исторической литературе не рассматривалась.
Довгалев А.А.
Использование ГИС-технологий и ДДЗ для выявления памятников археологии
1) На настоящий момент в археологических исследованиях все более широкое применение находят различные картографические материалы, которые могут различаться масштабными и временными рядами. Поэтому возникает необходимость согласования их между собой, а также использование данных материалов при создании различных геоинформационных систем (ГИС) археологической направленности.
Также необходимо отметить, что достаточно часто картографические материалы выступают в роли источника географических координат при обработке данных дистанционного зондирования земли (ДДЗ) (аэрокосмоснимки, получаемые различными сенсорами). Поэтому очень важно иметь качественную цифровую картографическую основу (растровая форма), на основании которой можно создавать векторные электронные карты, а также проводить ортотрансформацию аэрокосмоснимков.
2) В последние годы при проведении разведывательных археологических работ все чаще используют ДДЗ совместно с ГИС-технологиями. Такое использование предполагает проведение следующих видов работ:
- проведение полевых работ по выявлению памятников археологии, включая топографическую съемку и GPS-работы;
- геокодировка разномасштабных и разновременных топографических карт (нормализация данных);
- векторизация картографических материалов и создание на основе векторных данных ЦМР (цифровой модели рельефа);
- ортотрансформирование аэроснимков (разногодичные, многовременные) в среде Erdas Imagine, для чего применяется модуль OrthoBASE, обеспечивающий комплексное решение обработки для большого количества исходных материалов с максимальной эффективностью.3) С помощью модуля OrthoBASE было установлено математическое соотношение между снимками в проекте, моделью в камере и земной поверхностью, несмотря на то, что используемые материалы имели из элементов внутреннего ориентирования только фокусное расстояние камеры (это большая часть снимков, имеющихся в архивах аэрогеодезических предприятий, за исключением современных снимков).
4) Таким образом, описанный подход обработки картографических материалов и ДДЗ обеспечивает высокую точность создаваемых материалов. Причем необходимо отметить, что данные источники позволили выявить до 50% новых объектов, подлежащих изучению. Наличие вновь выявленных объектов было подтверждено повторными полевыми работами.
Батанина И.М., Батанин С.А.
Дистанционные методы при археологических исследованиях в заповеднике Аркаим
Основываясь на теоретических предпосылках и используя опыт зарубежной и отечественной практики, в лаборатории археологических исследований Челябинского государственного университета на базе музея-заповедника Аркаим с 1990 года применяются дистанционные методы для поиска и детального изучения памятников археологии.
Главные направления исследований: 1. Разработка неразрушающих методов исследования памятников. 2. Картирование памятников и составление археологических карт и Атласа археологических памятников Челябинской области.
Методы исследований: 1. Аэрометод. 2. Геофизические методы.
Экспериментальные работы по применению аэрометода при исследовании территории музея-заповедника и на соседних территориях степных районов Челябинской области показали высокую эффективность метода. Установлена высокая информативность аэрофотоснимков средних масштабов плановой государственной съёмки, определены оптимальные масштабы съёмок для археологического дешифрирования, разработаны дешифровочные признаки для памятников разных эпох. Важнейшим результатом применения аэрометода стало открытие Страны Городов - исторической территории, на которой компактно располагаются укрепленные поселения средней бронзы. На основе дистанционных исследований составлены археологические карты территории заповедника и Кизильского района Челябинской области. Начато составление Археологического атласа Челябинской области, первый выпуск которого выходит в 2004 году.
На укрепленных поселениях Аркаим, Аландское, Берсуат и Чекатай проводились геофизические работы с целью реконструкции нераскопанных участков памятников и определения стратегии раскопок. После проведения опытных работ (каппаметрия, магнитометрия с разным шагом и на разной высоте, электрометрия методами СЭП и ЕП), основным методом исследования стала высокоточная микромагнитная съёмка на поверхности земли по сети 0,5 х 0,5 м. В результате полностью реконструирован план южной, не раскопанной части Аркаима. Определено положение валов, рвов, стен жилищ, колодцев и печей.
Рукавишников Д.В.
Применение газонаполняемого аэростата для проведения локальной крупномасштабной аэрофотосъемки
При использовании дешифрированиия стандартной аэрофотосъемки, произведенной с самолетов с различной высоты, не всегда возможно выделить микрообъекты, такие как западины жилищ, пятна ям погребений и т.д. Подобные проблемы можно решить, используя газонаполняемый аэростат для проведения низковысотных съемок. В нашем случае применялся аэростат АСГ-10, производства компании "Авиатрон". Съемочный модуль состоял из цифровой камеры Canon PowerShot G-1 и специально разработанного для нее пульта дистанционного управления. Съемка проводилась с высот от 30 до 50 метров. Метод съемки был опробован в Сирии, на памятнике Телль Хазна 1 и в Калининградской области на грунтовом могильнике Геройский. В результате съемки была получена большая серия цифровых снимков. После дальнейшей обработки в пакете ER Mapper 5.5 были созданы мозаичные снимки памятников и выделены интересующие объекты. Использование приборов GPS позволяет масштабировать и геокодировать снимок и получить в качестве результата работы геокодированные векторный план и растровую подложку, пригодные для дальнейшей полевой работы.
Меркулов С.В.
Опыт применения георадара "Лоза-М" в археологических исследованиях
С 2002 года Государственное Унитарное Предприятие "Наследие" Министерства культуры Ставропольского края для поиска археологических объектов активно использует георадар "ЛОЗА-М", созданный российскими производителями ВНИИСМИ (г. Химки).
За два года работ с георадаром накоплен неплохой опыт по использованию данного оборудования, определены его достоинства и недостатки. Естественно, прибор не решает все проблемы поиска археологических объектов, но существенно помогает в этом. А в комплексе с другими методами он к тому же дает очень хорошие результаты.
На первом этапе освоения георадара была поставлена задача поиска объектов, резко отличающихся по плотности от окружающего грунта (склепы, каменные ящики, различные пустоты). Эта группа объектов легко могла быть обнаружена, идентифицирована и определена на местности, не прибегая к компьютерной обработке.
На втором этапе исследовались курганы. Необходимо было определить структуру насыпи, оценить примерный объем археологических работ и, если возможно, к какой эпохе данный археологический объект принадлежит.
В курганах достаточно хорошо читались каменные кромлехи и центральные конструкции. Но интерпретация георадарных данных сильно зависит от внутреннего строения кургана. Так, на одном из них первичная насыпь была выполнена из засоленной глины, через которую сигнал радара не проходил. В целом, применять георадар на данном типе памятников археологии возможно.
Особый интерес для георадарных исследований представляют грунтовые могильники, которые не имеют внешних поверхностных отличительных признаков. В докладе приводится несколько подобных примеров.
Кисловодск. Могильник "Клин-Яр-4". Хорошо исследованный могильник. Профили сделаны над известным, но не раскопанным погребением. На рисунке видна верхняя часть свода погребальной камеры.
Кабардино-Балкария. Нальчик. Катакомбный могильник VII-IX вв. н.э. Исследования проводились во время реальных спасательных раскопок. Необходимо было определить ареал распространения могильника и его насыщенность.
Георгиевск. Курганный могильник. Задача была подтвердить выявленный на аэрофотоснимке курганный могильник, не имеющий наземных признаков, комплексным выполнением работ. Аэрофотоснимок был обработан и геокодирован с помощью программы ER Mapper, сняты координаты основных аномальных пятен. На местности с помощью GPS-приемника разбиты квадраты для исследования георадаром найденных объектов. Здесь была применена методика площадной съемки георадаром и последующей компьютерной обработки сигналов. В первом квадрате с хорошей точностью было выявлено центральное погребение и ров вокруг него.
Применение георадара в археологических исследованиях существенно облегчает поиск археологических объектов, сокращает объем работ и финансовых затрат. Наиболее эффективное применение - это комплексные работы на объектах, не имеющих внешних признаков.