ГИС археологических памятников дельты Мургаба [1]Б. Черазетти
Университет Болоньи (Италия)
Применение географо-информационных систем (ГИС) [Wheatley, Gillings, 2002] для работы с большими объемами данных, таких как происходящие из обширного района дельты Мургаба (около 20 000 кв. км.) (рис. 1), в настоящий момент стало стандартной методикой во многих археологических проектах, количество которых постоянно растет. Использование различных ГИС-программ фактически с одной целью - организации многочисленной и разнообразной информации в однородную структуру, позволяет нам провести несколько типов исследования. В процессе создания ГИС памятников археологии мургабской дельты мы столкнулись одновременно с развитием и изменением археологических методов и с технологической эволюцией компьютерного и программного обеспечения. Именно по этой причине мы потратили немало усилий для того, чтобы привести большое количество наших данных в соответствие с информационной системой.
Первые шаги по созданию информационной археологической карты: ГИС и ДДЗ. Для создания картографической основы археологической карты дельты Мургаба (the Archaeological Map of the Murghab Delta - AMMD) по соображениям соблюдения режима секретности было выбрано пять листов топографических карт Генерального штаба масштабом 1 : 200 000 [Gubaev et al., 1998], что согласовывалось с организациями, сотрудничающими в нашем проекте. Недавно мы включили еще шесть листов топографических карт масштабом 1 : 100 000, покрывающих центральную и южную части мургабской дельты [2]. Используется векторная версия карты масштабом 1 : 200 000, созданная в Картографическом центре КГБ СССР в Москве. При этом включалась вся важная информация, поскольку используемые для векторизации листы карт были сильно устаревшими для военных нужд. После объявления независимости в Туркменистане (1991 г.) силовые ведомства национальной безопасности запретили доступ к картографической информации масштаба крупнее чем 1 : 200 000. Поэтому крупномасштабные листы карт 1 : 10 000 было возможно использовать лишь для лучшего понимания местности таких важных регионов как Мервский оазис [3].
Используемая нами программа ГИС ArcMap 8.2 позволяет, в принципе, справиться с такими трудностями, как большой размер и высокий уровень сложности археологических данных, предназначенных для организации и систематизации согласно аналитическим процедурам. Цель работы обусловлена типом и количеством обрабатываемой информации, а конечный результат упрощается в виде карты, содержащей обычно информацию о местонахождении, размерах, типе и хронологическом периоде каждого археологического памятника. С помощью ГИС достигается точность и последовательность при формализации всех типов данных при сохранении единого масштаба пространственной информации. В случае анализа дельты Мургаба, характеризуемой многими тысячами остатков поселенческих объектов, размещенных на обширной территории, вся информация должна была классифицирована в виде кодовых классификаторов, разработанных ad hoc для задач в различных базах данных. ГИС использовались в качестве инструмента для организации и оперирования большим объемом разнообразной архивной информации, использованной в историческом анализе системы и динамики расселения. Оцифровка космических снимков и аэрофотосъемки, в общем, служит другой цели - изучению древних ландшафтов, которая предваряет работу над непосредственными областями исследования.
Исходя из доступной нам информации, прежде всего мы подготовили векторную карту, составленную по оцифрованным историческим картам [Abbott, 1843; Stewart, 1881; Lumsden, 1885] в виде нескольких слоев, для реконструкции древней ирригационной системы, бытовавшей в регионе до постройки Каракумского канала, начатой в 1954 г. [Гринберг, 1963. С. 8] (рис. 2). Это позволило получить картографическую информацию о степени гидродинамической и экологической эволюции дельты. Тщательный анализ топографических, географических, исторических, экологических и геологических карт позволил создать обоснованную реконструкцию изменения речной сети Мургаба от среднего бронзового века (Middle Bronze Age - MBA) до Ахеменидского периода (Iron Age - IA - 3-4). Это послужило фундаментом для сравнительного анализа пространственного распределения поселенческих особенностей археологических памятников в разные хронологические периоды в рамках древнего ландшафта (рис. 3). Управление используемыми в археологической карте дельты Мургаба данными, осуществляемое с помощью ГИС, продемонстрировало несколько уровней сложности [Cerasetti, 2000. P. 60-61; 2001. P. 197-214]. Принимая во внимание большое количество и разнообразие используемых данных, была создана целая серия диаграмм, показывающих в первом приближении изменение в системе расселения, находившееся в зависимости от изменения древней ирригационной сети.
В дополнение к историческим и археологическим данным, анализировались аэрофотоснимки, а также панхроматическая и мультиспектральная космическая съемка региона, обработанные новыми аналитическими методами [Bewley et al., 1999; Donoghue et al., forthcoming]. Этот вид информации широко использовался в археологических проектах по изучению древних ландшафтов, ведущихся на Ближнем и Среднем Востоке [Adams, 1981; Forte et al., 1998. P. 271-290; Francfort, Lecomte, 2002. P. 625-663]. Таким образом, мы направили наше исследование на интерпретацию цифровой и картографической информации с помощью геоархеологических методов. Особенно полезной оказалась возможность сопоставления геоморфологических ландшафтов [Cremaschi, 1998. P. 15-25] с древней системой расселения с использованием в качестве основы цифровой модели местности (Digital Elevation Model - DEM) (рис. 4), которая имеется в ГИС. Цифровое представление постоянных изменений в рельефе, видимое из космоса [Burrough, 1986. P. 39; Gaffney, Stancic, 1996. P. 23], и особенные изменения в поверхности территории дельты ясно продемонстрировали присутствие отрезков древних каналов [Cerasetti 2002. P. 21-27]. Возраставшая в прошлом аридность климата, весенняя засушливость наряду с хозяйственной активностью человека кардинально изменили ландшафты и особенности расселения на всей территории. Многоуровневая ГИС позволяет оперировать многими типами данных в виде тематических карт и проводить многомерный пространственный анализ, объединяя информацию теоретически бесконечного количества уровней записываемых данных [Cattani et al., 2003. P. 125-131].
Основные направления исследования. Одной из главных задач проекта AMMD была реконструкция сети древней ирригации в дельте Мургаба и исследование изменчивости в зависимости от размещения основных археологических памятников относительно запасов воды (рис. 5). Вслед за первой реконструкцией гидрографической системы, выполненной на основе исторической картографии, стало возможным реконструировать динамику изменения палеодельты на основе объединения растровой и векторной информации. Изучаемая регрессия дельты Мургаба в основном связана с постоянно происходящим наступлением пустыни, которое достигает своего пика около середины II тыс. до н.э. Благодаря техническому прогрессу важные данные получены с помощью космической съемки. С одной стороны, в свободном доступе появились снимки высокого разрешения, позволяющие обнаруживать археологические памятники больших и средних размеров (мультиспектральный Landsat TM (1990 г.) and ETM7 (2001 г.); панхроматический IKONOS (2001 г.) [4] с разрешением пикселя 1 м [Galiatsatos et al., submitted]). С другой, правительство Соединенных Штатов рассекретило панхроматические космоснимки, сделанные со спутника CORONA KH-4A (1964 г.), которые зафиксировали состояние дельты до основных изменений, привнесенных современными ирригационными работами [MacDonald, 1995. P. 4-15; Day et al., 1998] [5] (рис. 6).
Основное препятствие в реконструкции палеосистемы русла современной дельты заключается в густой растительности, сопровождающей переход пустынных областей в сельскохозяйственные угодья. Космоснимки, полученные с помощью спутниковых сканерных систем, сделанные в видимом диапазоне электромагнитного спектра, непригодны для реконструкции ирригационной системы Мервского оазиса, интенсивно орошаемого в окрестностях современного центра Байрам-Али. С этой специфической проблемой помогает справиться космическая радарная установка Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) [6], получающая информацию о поверхности с околоземной орбиты для изготовления наиболее полной цифровой топографической базы данных Земли высокого разрешения. SRTM состояла из специально модифицированной радарной системы, летавшей на борту космического челнока "Эндейвор", на протяжении одиннадцатидневного полета в феврале 2000 года. Эти условия съемки позволили нам проникнуть сквозь густую толщу растительности и аллювиальных отложений, которые на протяжении длительного времени серьезно изменили морфологию дельты, и детально проанализировать изначальную речную систему, возникшую из Иолатани [Galiatsatos et al., submitted]. Разумеется, результаты, полученные с помощью мозаики снимков SRTM, были объединены с другими плановыми изображениями, такими как аэрофотосъемка, снимки CORONA и IKONOS, а также с топографическими картами Генштаба выпусков 1941 и 1990 гг. [Cerasetti, forthcoming].
Используя эту комбинацию ДДЗ, становится возможным с высокой степенью вероятности исследовать экологическую, геоморфологическую и археологическую историю дельты Мургаба. Интеграция в ГИС данных из разных источников, собранных на протяжении интенсивного десятилетнего труда несколькими специалистами в различных научных областях, использовалась для реконструкции пространственного распределения поселений в виртуальном археологическом ландшафте [Cerasetti, Mauri, 2002]. Использование ГИС в качестве инструмента для систематической проверки противоположных гипотез и моделирования дает нам возможность повысить качество исторических интерпретаций в изучении давних ступеней развития среднеазиатских цивилизаций.
Разливы реки Мургаба, по-видимому, погребли сотни памятников и относящихся к ним ирригационных систем под метровыми слоями наносов. Вскрытые участки вдоль современных ирригационных каналов демонстрируют, что в южной части "веера" дельты ранние слои погребены под отложениями на глубине более чем пять метров от современной поверхности [Cremaschi, 1998. P. 22. Fig. 3]. Между современными каналами и за ними в открытой части "веера" видимость древних ирригационных полей практически полностью скрыта за песками Каракумов, наступающими в южном направлении, а также из-за развитой современной ирригационной системы. В этом случае детальный анализ радарных снимков SRTM, объединенный с позитивами изображений CORONA, был совершенно необходим для проведения систематического дешифрирования памятников и древних русел рек, пересекающих мургабскую дельту (рис. 7). Современные зоны земледелия, покрывающие большие районы дельты Мургаба, сильно снижают эффективность традиционных методов полевой разведки. Использование и дешифрирование комбинированных снимков CORONA и SRTM делает возможным локализовать и получить первичную интерпретацию основных систем жизнеобеспечения, таких как естественные русла и рукотворные каналы, древние "джазиры" [7] - протяженные и плодородные аллювиальные участки между двумя водными потоками, отличающиеся высокой урожайностью [Rodríguez-Iturbe, Rinaldo, 1997; Buchanan, 2002; Rondelli, Mantellini, 2003], и колодцы [Cerasetti, Mauri, 2002. P. 2-3] (рис. 8). Снимки с помощью сенсора, установленного на спутнике LANDSAT Thematic Mapper (TM) и Enhanced Thematic Mapper (ETM), с пространственным разрешением в 30 м оказываются весьма полезными для интеграции с изображениями CORONA и SRTM пустынной местности внутри и вокруг современного "веера" дельты.
Выводы [8]. Более специальный анализ физической структуры дельты с использованием всевозможных спутниковых данных, аэрофотосъемки, мелкомасштабных карт из различных источников становится весьма затруднительным из-за наступления современной мелиорации в окрестностях Каракумского канала, а прогресс в использовании ДДЗ наталкивается на широкомасштабную сельскохозяйственную деятельность, постепенно захватывающую регион. Все это ослабляет наши возможности в изучении деталей ландшафта в переплетенной каналами дельте и в распознавании и исследовании древних "джазир", практически невидимых и уничтоженных современными земляными работами. Тем не менее, объединяя различные источники информации, мы достигаем высокого уровня понимания изучаемых древностей, несмотря на то, что ландшафты сильно меняются уже как минимум с эпохи раннего железного века, когда были сооружены большие ирригационные каналы для направления водных потоков в сухие русла более ранней дельты (рис. 9). Поэтому анализ был сосредоточен на межузловой структуре для создания основной модели ирригационной сети, существовавшей в каждый рассматриваемый период, для обнаружения зависимости ее от распределения поселений.
Современная Иолатанская плотина, построенная в 1907 г., следует изначальной водной системе. Плотина направляет речную воду, идущую из канала Султан-яб, находящегося в 15 км к югу от плотины Султанбент, в многочисленные совхозы к юго-востоку от большого центра Байрам-Али. Султан-ябский канал, как становится очевидным из превосходной карты генерал-майора сэра Питера Ламсдена [Lamsden, 1885] (рис. 10), до сего дня рассматривается как основная водная артерия, направляющая речную воду в Мервский оазис. На основании последних результатов обработки снимков SRTM необходимо пересмотреть интерпретацию восточной водной системы дельты, используя карту Ламсдена в качестве основы для многих других топографических карт.
Начиная с эпохи средней бронзы субдельта Иолатани, берущая начало от основного русла р. Мургаб недалеко от современного совхоза Джанибек и несущая речные воды в идущие на север каналы, была основной речной системой восточной части дельты Мургаба. Космоснимки SRTM несомненно указывают на то, что в Мервском оазисе была устроена ирригация с помощью системы каналов, отходящих от Иолатани, и только начиная с периодов 3-4 раннего железного века, когда стабилизировалась центральная власть Ахеменидов, были построены основные гидротехнические сооружения, например, плотина Султанбент. Как видно из карты Ламсдена, территория к югу от Мерва была пригодна для сельского хозяйства благодаря каналу Султан-яб, и современная система сохраняет черты предыдущей ирригации, также как современные основные каналы с речной водой. Сегодня русло естественного притока Иолатани, между местом соединения с основным течением р. Мургаб и современным населенным пунктом Туркмен-кала, пересохло и заменено новым каналом, расположенным в 2 км восточнее, возможно, чтобы облегчить дальнейшее использование канала Султан-яб.
На протяжении эпохи средней и поздней бронзы дельта Мургаба по-прежнему представляла собой протяженную аллювиальную долину, все пространство которой между водными потоками было занято орошаемыми участками земледелия (рис. 11). Поселения располагались вдоль основных каналов Иолатанской системы, а ирригация делила пространство, открытое для основного, идущего на север, водного потока, на параллельные каналы. Политические изменения в Ахеменидской державе сделали возможным продвижение поселений и расширение культивируемых земель к востоку, с вновь созданными каналами, берущими начало с выраженного изгиба и сужения реки к югу. Вода приносилась из основных каналов вниз по течению основного русла Иолатани, и основание Эрк-кала, возможно, положило начало первому частичному сооружению канала Султан-яб и существенному расширению юго-восточной аллювиальной части дельты. Возникает и консолидируется линия крепостей в ахеменидской провинции Маргуш в качестве границы, "возможно, для защиты земледельческой зоны и основных водных потоков. Плодородность оазиса и важность экономики Маргианы для политики Ахеменидов послужили одной из главных причин жестоких репрессий Дария I, направленных против маргианских сепаратистов. Недостаток воды неизменно становится угрозой для жизнедеятельности растущего населения, а потому контроль над водными ресурсами Мургаба, без сомнения, соотносится с "территориальным контролем" над всей Маргианой" [Cerasetti, Tosi, 2004. P. 102-103].
Парфянский период отличается подъемом города Мерва и его окрестностей и завершением сооружения ирригационной системы Султан-яба. Рост древней столицы, узлового центра дельты Мургаба, служил основой для развития гидротехнических сооружений. Обширные работы по реконструкции водной системы Мургаба сосредоточились в восточной части дельты, и уже в начале I в. до н.э., благодаря усилению центральной власти, увеличение рабочей силы дало возможность внедрения абсолютно новой стратегии. При помощи строительства новой параллельной водной системы Султан-яба, восточнее Иолатани, осуществлялся водозабор, позволяющий более прямым и эффективным способом орошать всю юго-восточную зону дельты, расположенную к югу от "веера" дельты эпохи бронзового века.
Экологические и геоморфологические изменения не были определяющими факторами в изменении русла дельты Мургаба. На протяжении первого периода раннего железного века эту роль играл, скорее всего, эффект человеческого воздействия на природную водную среду. Анализ космоснимков SRTM дает возможность предположить, что цитадель Эрк-кала, возможно, снабжалась водой при помощи наиболее восточных каналов субдельты Иолатани, тогда как основание Гяур-кала предполагало высокий прирост населения и заметное расширение культивируемых земель, которые вряд ли могли снабжаться водой из старой ирригационной системы. На протяжении первого периода раннего железного века территория к северу от Мерва была еще заселена, но уже в ахеменидский период и на первом этапе эллинистического периода дельта заметно сдвигается на юг. В позднеэллинистический и парфянский периоды северные крепости контролировали всю территорию новой пустыни. Изменения в способах контроля хорошо прослеживаются на примере памятника Яз-депе. В первый период раннего железного века Яз-депе было самым большим поселением, оно продолжало контролировать северные провинции и в третий период, когда уже были построены стены крепости Эрк-кала. Возможно, в конце IV в. до н.э. Яз-депе было заброшено, а территория была подчинена парфянской крепости Гебеклы (рис. 12).
Таким образом, представленная ГИС дельты Мургаба увеличивает возможности растущего применения разнообразных компьютерных технологий, что позволяет нам оперировать огромным количеством информации, поступающей благодаря длительным полевым исследованиям. Совместное применение археологических методов и компьютерного анализа в южном Туркменистане будет весьма полезным и сформирует комплексный подход к интерпретации сложных разнонаправленных процессов, которые скрыты изменяющимися чертами археологических признаков культурной истории мургабской дельты.
Примечания
[1] Перевод с английского языка Д.С. Коробова. Благодарим В. А. Гаибова за оказанную консультацию по географическим названиям, упоминаемым автором (Прим. ред.). Заключительные результаты анализа данных дистанционного зондирования (ДДЗ) стали возможными благодаря краткосрочному текущему гранту 2005 г. Совета Национальных исследований (Consiglio Nazionale delle Ricerche, Rome) (Прим. авт.). назад
[2] Мы выражаем искреннюю благодарность Г. А. Кошеленко и В. А. Гаибову за возможность использования этих карт. назад
[3] Мы сердечно благодарим Г. Херманн за возможность использования листов карт масштабом 1 : 10 000. назад
[4] Мы благодарны Т. Д. Вильямсу и Г. Херманн (Институт археологии Университетского колледжа Лондона, Великобритания), а также Д. Пауерсланд (Центр по изучению ландшафтов), которые помогли нам в получении спутниковых данных высокого разрешения для Мервского оазиса. назад
[5] Вся техническая информация о ДДЗ, использованная в настоящем исследовании, будет вскоре опубликована в [Cerasetti, forthcoming]. назад
[6] SRTM является международным проектом, возглавляемым National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) и National Aeronautics and Space Administration (NASA). См.: Интернет-сайт назад
[7] Арабский термин jazirah является эквивалентом термина "междуречье" и означает "остров". назад
[8] Выражаем особую благодарность Маурицио Този за его полезные советы по части заключительных выводов о речной системе Мургаба. назад
Литература
Гринберг Л.М., 1963. Каракумский канал. Ашхабад. назад
Abbott J., 1843. Narrative of a Journey from Heraut to Khiva, Moscow, and St. Petersburg, during the Late Russian Invasion of Khiva; with Some Account of the Court of Khiva and the Kingdom of Khaurism. V. I. London. назад
Adams R. McC., 1981. Heartland of Cities. Surveys of Ancient Settlement and Land Use on the Central Floodplain of the Euphrates. Chicago. назад
Bewley R., Donaghue D., Gaffney V., van Leusen M., Wise A. (eds.), 1999. Archiving Aerial Photography and Remote Sensing Data. Oxford. назад
Buchanan M., 2002. Nexus. Small Worlds and the Groundbreaking Science of Networks. New York. назад
Burrough P.A., 1986. Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assesment. Oxford. назад
Cattani M., Cerasetti B., Salvatori S., Tosi M., 2003. The Murghab Delta in Central Asia 1990-2001: GIS from a Research Resource to a Reasoning Tool for the Study of Settlement Change in Long-Term Fluctuations // M. Doerr, A. Sarris (eds.). CAA 2002. The Digital Heritage of Archaeology. Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology. Proceedings of the 30th Conference. Heraklion, Crete, April 2002. Heraklion. назад
Cerasetti B., 2000. A Geographic Information System for Ancient Margiana // Annali Istituto Universitario Orientale di Napoli. Napoli. назад
Cerasetti B., 2001. A Geographic Information System for Ancient Margiana // Annali Istituto Universitario Orientale di Napoli. Napoli. назад
Cerasetti B., 2002. A 5000-Years History of Settlement and Irrigation in the Murghab Delta (Turkmenistan). An Attempt of Reconstruction of Ancient Deltaic System // G. Burenhult, J. Arvidsson (eds.). Archaeological Informatics: Pushing the Envelope, CAA 2001. Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology. Proceedings of the 29th Conference. Gotland, April 2001. British Archaeological Reports. International Series. 1016. Oxford. назад
Cerasetti B. (forthcoming). Remote Sensing in Archaeology: River Fluctuations in the Murghab Delta from the Middle Bronze Age to the Achaemenid Empire. British Archaeological Reports. International Series. Oxford. назад
Cerasetti B., Mauri M., 2002. The Murghab Delta Palaeochannel Reconstruction on the Basis of Remote Sensing from Space // Space Applications for Heritage Conservation, Strasbourg (France), November 2002. Strasbourg. назад
Cerasetti B., Tosi M., 2004. Development of the "Open Frontier" between Iran and Central Asia: the Murghab Defensive Systems in the Antiquity and the Variants of the Silk Road across the Karakum // Parthica. 6. назад
Cremaschi M., 1998. Palaeohydrography and Middle Holocene Desertification in the Northern Fringe of the Murghab Delta // Reports and Memoirs. Series Minor. III. Rome. назад
Day D.A., Logsdon J.M., Latell B. (eds.), 1998. Eye in the sky: the story of the Corona spy satellites. Washington-London. назад
Donoghue D.N.M., Beck A.R., Galiatsatos N., McManus K.B., Philip G. (forthcoming). The use of remote sensing data for visualising and interpreting archaeological landscapes // Baltsavias E., Gruen A., van Gool L., Pateraki M. (eds.) Recording, modeling and visualization of cultural landscape. London. назад
Francfort H.-P., Lecomte O., 2002. Irrigation et sociétés en Asie centrale des origines à l'époque achéménide // Annales HSS. 3. назад
Forte M., Mozzi P., Zocchi M., 1998. Immagini satellitari e modelli virtuali: interpretazioni geoarcheologiche della regione del Sistan meridionale // Archeologia e Calcolatori. 9. Siena. назад
Gaffney V., Stancic Z., 1996. GIS Approaches to Regional Analysis: a Case Study of the Island of Hvar. Ljubljana. назад
Galiatsatos N., Donoghue D.N.M., Philip G., (submitted). High resolution elevation data derived from stereoscopic CORONA imagery with minimal ground control: an approach using IKONOS and SRTM data, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. назад
Gubaev A., Koshelenko G., Tosi M. (eds.), 1998. The Archaeological Map of the Murghab Delta. Preliminary Reports 1990-95 // Reports and Memoirs. Series Minor. III. Rome. назад
Lumsden P., 1885. Countries and Tribes bordering on the Koh-i-Baba Range // Proceedings of the Royal Geographical Society and Monthly Record of Geography. London. назад
MacDonald R., 1995. Si aprono gli archivi della Guerra Fredda // Sistema Terra. Rivista Internazionale di telerilevamento. 3. назад
Rodríguez-Iturbe I., Rinaldo A., 1997. Fractal River Basins. Cambridge. назад
Rondelli B., Mantellini S., 2003. Methods and Perspectives for Ancient Settlement Studies in the Middle Zeravshan Valley // The Silk Road Foundation. News Letter. 1. назад
Stewart C.E., 1881. The Country of the Tekke Turkomans, and the Tejen and Murghab Rivers // Proceedings of the Royal Geographical Society and Monthly Record of Geography. London. назад
Wheatley D., Gillings M., 2002. Spatial Technology and Archaeology: The Archaeological Application of GIS. London, New York. назад