Проект "АИС Археограф" [1]Ст. А. Васильев
ИИМК РАН, г. С.-Петербург
Количественный объем археологической информации стремительно увеличивается, и в полной мере обрабатывать его традиционными способами становится невозможным. В этой связи возникает необходимость применять новые технологии хранения и обработки археологической информации, связанные с использованием компьютеров и электронных информационных систем. Проводить интерпретацию и анализ археологического материала невозможно без его пространственной привязки. Специализированного археологического программного обеспечения для таких целей до сих пор не существует. На сегодняшний день в археологическом сообществе назрела необходимость унификации описания археологических памятников в связи с созданием российского государственного реестра объектов археологического наследия, учета этих сведений при подготовке кадастровых документов земельных участков, а также облегчения обработки формализованных данных. В этой связи многими учеными из разных регионов начинает осознаваться насущность разработки такого специализированного программного комплекса с возможностью автоматического вывода объектов на цифровую карту в географо-информационную систему (ГИС).
Желание и необходимость создать программу, сочетающую функции специализированной археологической базы данных (БД) и ГИС, возникло у автора статьи в конце 1990-х годов на волне повышенного интереса к возможности применения персональных компьютеров в археологических исследованиях. Современные технологии привлекали новизной, перспективностью и способностью обрабатывать огромный объем данных за считанные секунды при условии грамотной организации структуры материала. В течение нескольких лет были отработаны отдельные методические и технологические приемы, которые затем были реализованы в проекте, получившем название "Археологическая информационная система (АИС) Археограф". Сразу необходимо уточнить, что Археограф задумывался как многолетняя, поэтапная программная разработка с возможностью автоматического вывода археологических данных на цифровые карты местности в геоинформационную систему. Согласно авторскому проекту, программа ориентирована на научно-исследовательскую деятельность и предназначена, в первую очередь, для индивидуального пользователя или небольшой группы пользователей, работающих в рамках одного проекта.
Первый этап разработки программы включал создание детального описания археологического памятника. На втором этапе будут продумываться организация схемы данных ПАМЯТНИК->КОМПЛЕКС, а также структура описания отдельных комплексов памятника. Третий этап посвящен разработке схемы описания археологических находок. Таким образом, окончательная схема данных должна выглядеть следующим образом: ПАМЯТНИК->КОМПЛЕКС->НАХОДКА. К настоящему времени выполнен первый этап проекта (рис. 1).
Очевидно, что подобная программа должна включать два разных функциональных блока: базу данных и ГИС-функции. Чтобы выполнить эту задачу, было решено разработать новую специализированную программу с собственным форматом файла базы данных, удобным для переноса данных с одного компьютера на другой. Прототипом послужил формат файла СУБД НИКА, используемый в таких программах как "Электронный Архив ЕВФРАТ" компании Cognitive Technologies. Новая разработанная схема описания памятника археологии основывалась на учетных атрибутах Паспорта и Учетной карточки археологического памятника, международных стандартах описания археологических памятников (Приложение 3), а также сообразно профессиональной логике.
Первая версия программы появилась в январе 2003 года и включала функции описания памятников и вывода всего массива данных на карту в ГИС-программе MapInfo. Итоги работы были представлены в докладе на круглом столе, организованном группой АГИС Отдела охранных раскопок ИА РАН в 2003 г. в Москве [Васильев, 2004]. Начало использования программы на практике быстро показало неудобство единовременного вывода на карту всех памятников. Вследствие этого программа была полностью переработана с добавлением значительного числа новых функций. В настоящий момент используется версия Археограф 2.6, в которой работает расширенная система взаимодействия с ГИС MapInfo и OziExplorer 3.x, а также экспорт в шейп-файлы для ГИС ArcView/ArcGIS. Коротко говоря, новые функции позволяют работать с отдельными слоями карты, автоматически обновлять измененные координаты, конвертировать координаты из системы Пулково-1942 в WGS-84 и обратно. Указанная версия хранит в базе данных координаты памятников в проекции WGS-84, ставшей de facto международным стандартом для исходных ГИС-данных, а также для облегчения взаимодействия с системами глобального спутникового позиционирования GPS [2]. Теперь общая структура программы включает 3 функциональных блока: Информационные модули (географическая привязка, библиография и др.), Создание отчетов (Паспорт памятника, Учетная карточка и др.), Взаимодействие с ГИС (вывод на карту, в GPS-приемник).
Цель данной статьи видится автору в том, чтобы дать представление о том, как работает программа Археограф 2.6 (Приложение 1) и создать своеобразное руководство к ее использованию.
Информационные модули. Описание памятников в программе делится на семь информационных (тематических) блоков и включает более 100 атрибутивных полей (рис. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17. Табл. 1).
Таблица 1
Атрибутивные поля, использующиеся в АИС Археограф
I. БАЗОВЫЕ СВЕДЕНИЯ
ОПИСАНИЕ ПОЛЯ
1Код Уникальный идентификатор памятника 2Официальное название Официальное название памятника (по Паспорту памятника) 3Другие названия Другие названия, встречающиеся в литературе и в обиходе 4Категория памятника Категория памятника. Выбирается из списка категорий 5Примечание к памятнику Примечания к памятнику в свободной форме или сведения, не поддающиеся формализации II. ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Широта памятника 6Число градусов Число градусов по широте 7Число минут Число минут по широте 8Число секунд Число секунд по широте 9Широта (СШ, ЮШ) Северная/Южная широта 10Десятичное представление широты Десятичное представление градусов по широте Долгота памятника 11Число градусов Число градусов по долготе 12Число минут Число минут по долготе 13Число секунд Число секунд по долготе 14Долгота (ЗД, ВД) Западная/Восточная долгота 15Десятичное представление долготы Десятичное представление градусов по долготе Прочая географическая информация 16Высота над уровнем моря, м Высота над уровнем Балтийского моря в метрах 17Природная зона Природная зона. Выбирается из восьми фиксированных значений 18Водный бассейн Водный бассейн. Выбирается из четырех фиксированных значений 19Географический регион Физико-географический регион. Значение выбирается из списка 20Культурно-исторический регион Культурно-исторический регион. Значение выбирается из списка Административная привязка на момент открытия 21Страна Страна 22Административная единица 1-го порядка (респ., обл., губ.) Республика, край, область, губерния. Значение выбирается из списка регионов России 23Административная единица 2-го порядка (р-н, уезд) Район, уезд 24Административная единица 3-го порядка (с/c, волость) Сельсовет, волость 25Ближайший населенный пункт Ближайший к памятнику населенный пункт 26Направление и расстояние от ближайшего насел. пункта Расстояние и направление к памятнику от ближайшего населенного пункта Административная привязка на момент регистрации (в базе данных) 27Страна См. пп. 21-26. 28Административная единица 1-го порядка (респ., край, обл.) 29Административная единица 2-го порядка (р-н) 30Административная единица 3-го порядка (с/c) 31Ближайший населенный пункт 32Направление и расстояние от ближайшего насел. пункта Микротопографическая привязка 33Ближайший водоем Ближайший к памятнику водоем 34Расстояние и направление от ближайшего водоема Расстояние и направление от ближайшего к памятнику водоема 35Превышение над урезом воды Высота памятника над урезом воды на определенную дату измерений 36Дата измерений Дата измерений Микрорельеф 37Пойма. Надпойменная терраса. Седловина. Мыс. Дюна. Холм. Гора. Ущелье. Долина. Оазис. Характеристика микрорельефа. Отмечаются значения из перечня 38Другое Другие значения, если ни одно из заданных в списке не подходит
III. ХРОНОЛОГИЯ
39Культурная принадлежность Культурная принадлежность памятника. Значения выбираются из списка, количество значений не ограничено 40Памятник многослойный Да/Нет Относительная хронология 41Каменный век. Палеолит. Нижний палеолит. Верхний Палеолит. Мезолит. Неолит. Энеолит. Бронзовый век. Ранняя бронза. Средняя бронза. Поздняя бронза. Железный век. Ранний железный век. Поздний железный век. Раннее средневековье. Развитое средневековье. Позднее средневековье. Новое время. Периоды относительной хронологии. Отмечаются значения из перечня
Дендродаты 42Код образца Код лабораторного образца 43Дендродата Дендродата образца 44Ошибка +/- (1сигма) Погрешность датировки 45Источник Источник сведений (лаборатория, публикация и пр.) 46Примечание Дополнительные сведения по дендродатам в свободной форме Даты по C14 47Код образца Код лабораторного образца Калиброванная дата по С14 48Начальная дата Начальная калиброванная дата 49Конечная дата Конечная калиброванная дата 50Суммарная датировка Суммарная датировка 51Дата Дата образца по С14 52Ошибка +/- (1сигма) Погрешность датировки 53Метод, источник Метод датирования, источник (лаборатория, публикация и пр.) 54Примечание Дополнительные сведения по датировке в свободной форме Дата по письменным источникам 55Дата Датировка по письменным источникам 56Источник Источник сведений 57Примечание Дополнительные сведения по датировке в свободной форме Дата по прочим источникам 58Дата Датировка по прочим источникам 59Метод, источник Источник сведений 60Ошибка +/- (1сигма) Погрешность датировки 61Примечание по датировкам Дополнительные сведения по датировке в свободной форме Предполагаемые даты 62Датировка (римскими цифрами) Традиционная дата римскими цифрами 63Диапазон дат: от Начальная дата арабскими цифрами 64Диапазон дат: до Конечная дата арабскими цифрами 65Источник Источник датировок 66Примечание Дополнительные сведения по датировке в свободной форме
IV. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ
67Год Год проведения работ 68Автор Руководитель работ 69Экспедиция Название экспедиции Виды работ 70Открытие, упоминание, обследование, раскопки Виды работ. Выбираются из списка значений 71Описание работ Краткое описание проведенного обследования Архивные материалы и полевая документация 72Архивные материалы Выбираются из списка архивных коллекций 73Примечание Дополнительные сведения относительно конкретного обследования V. КАДАСТР 74Землевладелец Текущий владелец земли, на которой находится памятник 75Землепользователь Текущий пользователь земли, на которой находится памятник 76Современное состояние памятника Современное состояние памятника 77Площадь, занимаемая памятником Площадь, занимаемая памятником в квадратных метрах 78Значение памятника Значение категории охраны памятника (с 2002 г. все памятники имеют федеральное значение) 79Охранная документация Наличие охранной документации по памятнику 80Современное использование Современное использование памятника и прилегающей к нему территории 81Примечание к кадастру Дополнительные сведения в свободной форме VI. БИБЛИОГРАФИЯ 82Год Год публикации 83Автор Автор публикации 84Название Название публикации 85Примечание Дополнительные сведения в свободной форме VII. ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 86Вид Вид мультимедийного документа 87Название Название документа 88Автор Автор документа 89Дата создания Дата создания документа 90Примечания Дополнительные сведения о документе Файл ИЗО 91Имя файла документа Имя файла-источника документа 92Имя файла в директории Имя конечного файла документа ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МОДУЛИ АРХИВНЫЕ КОЛЛЕКЦИИ 93Страна Страна 94Город Город 95Архив Название архива 96Год Год поступления в архив 97Фонд Номер архивного фонда 98Опись/колл. Номер описи/коллекции 99Дело/инв. Номер дела/инвентаря/единицы хранения 100Листы Количество листов/номера интересующих листов в архивном деле 101Комментарии Комментарии в свободной форме СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ 102Год Год публикации 103Автор Автор публикации 104Название Название публикации
Информационные модули организованы в программе в виде отдельных вкладок. Некоторые поля предоставляют пользователю возможность выбирать значения из заранее определенного списка для исключения ошибок при вводе, другие поля позволяют пользователю самостоятельно определить необходимые для ввода данные в текстовом или цифровом форматах (рис. 3, 6).
Система поиска. Дробная формализация полей позволяет организовать расширенный (сложный) поиск информации с возможностью добавления/исключения отдельных полей в запросах (рис. 22, 30, 31, 32, 33). Поиск можно осуществлять как по произвольному набору знаков, так и по значениям, выбираемым из списка или диапазону дат. Следует отметить, что результаты выборки могут быть автоматически выведены на карту в ГИС MapInfo или сохранены в отдельный файл базы данных *.ddc с сохранением относящихся к конкретным памятникам публикаций и архивных материалов. Они также могут быть экспортированы в любой из 18 файлов, включая такие наиболее распространенные форматы, как *.shp (ESRI), *.xls (MS Excel) и OziExplorer (*.txt) (рис. 23, 24).
Создание отчетов. Как и любая база данных, Археограф снабжен системой автоматического создания отчетов по археологическому памятнику, использующей процедуры VBA (Visual Basic Application). Процесс передачи данных происходит с помощью специального модуля для MS Word в динамическом режиме. В качестве основы отчета используются шаблоны в формате *.doc (MS Word), что обеспечивает поддержку настраиваемых таблиц, цвета, расположения и количества отчетных сведений. Каждое поле в описании памятника имеет свой уникальный идентификатор, с помощью которого информация извлекается из базы данных Археографа и вставляется в соответствующую ячейку отчета. Специальная панель инструментов с функцией разработки собственных шаблонов отчетов позволяет создать такие стандартные формы отчетов как Паспорт Памятника/Учетная карточка или разработать свои собственные шаблоны (рис. 18, 19, 20, 21. Приложение 2).
Взаимодействие с ГИС. Большинство узкоспециализированных ГИС создаются на базе таких известных программных продуктов как ArcView/ArcGIS, MapInfo, GeoMedia и др. [Брехунцов и др., 2002. С. 6-8]. Все эти программы имеют ограниченные возможности взаимной конвертации, поэтому пользователь оказывается жестко привязан к единственной системе. Это затрудняет или делает невозможным обмен данными с другими пользователями. В Археографе изначально заложена возможность такого обмена, благодаря хранению всей информации (за исключением иллюстративной) в собственном формате *.ddc. Этот файл можно переслать по электронной почте и открыть даже в демонстрационной версии программы, доступной на сайте "АИС Археограф" или на данном диске, которая отличается от полнофункциональной только отсутствием возможности сохранения данных в формат *.ddc.
Археограф поддерживает работу с несколькими ГИС. Для организации непосредственного взаимодействия с ГИС MapInfo используется процедура DDE-связи. Вывод на карту осуществляется через окно поиска, причем пользователь сам может выбрать необходимые поля, которые затем будут сохранены в специальной семантической таблице MapInfo. Специальная панель инструментов добавляет в MapInfo 4 новые функции для редактирования местоположения и создания новых памятников с автоматическим считыванием координат в WGS-84 (рис. 22, 23, 24). Связь с ArcView/ArcGIS организована путем экспорта в формат *.shp а с OziExplorer - через систему обменного формата *.txt. При экспорте в MapInfo или ArcView/ArcGIS создаются семантические таблицы данных в формате *.dbf, куда сохраняется выбранная пользователем информация для осуществления последующих SQL-запросов средствами самих ГИС с привлечением векторных карт различных масштабов, что значительно усиливает функциональность Археографа (рис. 34). OziExplorer выгодно отличается от других ГИС поддержкой взаимодействия с большинством GPS-приемников. Таким образом, передача точек памятников в GPS-приемник и обратное обновление координат в базе данных Археографа через текстовый формат OziExplorer осуществляется в полуавтоматическом режиме. Данная функция необходима при уточнении координат известных памятников и регистрации новых (рис. 35, 36, 37).
Области применения. В мае-октябре 2005 г. в Группе археологического мониторинга (ГАМ) ИИМК РАН под руководством автора проводилась коллективная работа над созданием электронной археологической карты памятников Ленинградской области. В проекте принимали участие студенты 5 курса кафедры археологии СПбГУ и сотрудники ИИМК РАН. За основу электронной археологической карты взят двухтомный свод археологических памятников Ленинградской области, составленный В. И. Лапшиным, который насчитывает около 1700 учтенных объектов [Лапшин, 1990; 1995] (рис. 25, 27, 28). Для определения местоположения памятников на местности и их географических координат использовались находящиеся в распоряжении ГАМ ИИМК РАН цифровые карты местности (векторные и растровые) масштаба 1 : 50 000 - 1 : 200 000 в формате ГИС MapInfo. Одновременно информация фиксировалась в базе данных Археографа. К сожалению, из-за неточного описания расположения памятников средняя погрешность при определении их координат достигает 2-3 км. Реальное местоположение памятника можно определить только при полевом обследовании или по аэрофотоснимкам.
В процессе полевых обследований 2006 г. в Ленинградской области планируется отработать методику обновления координат по схеме Археограф->OziExplorer->GPS->уточнение координат на местности->OziExplorer->Археограф (рис. 29). Ведется работа по созданию археологических карт отдельных районов Красноярского края и Тувы, в которой принимают участие сотрудники ИИМК РАН. База данных используется при проведении мониторинга археологических памятников и разведочных работ в зонах новостроек. В настоящее время обсуждается проект выполнения комплекса работ по ревизии информации об археологических памятниках, обнаруженных или обследованных после 1990 г., и обновлению сведений в созданной базе данных. Такой проект может быть выполнен силами сотрудников ИИМК РАН и студентов кафедры археологии СПбГУ. Начиная с полевого сезона 2006 г. будет осуществляться сбор сведений по результатам археологических разведок. Теперь все шурфы с координатными привязками и базовым описанием будут фиксироваться и храниться в отдельной базе данных для оценки/характеристики исследованности территории, а также для использования этой информации при планировании новых обследований (рис. 26).
Программа Археограф постоянно совершенствуется по мере решения практических задач, связанных с обработкой конкретных археологических материалов. В скором времени в программе появится новый раздел, посвященный учету реестровой информации. Кадастровый раздел будет расширен в соответствии с изменившимися требованиями к подготовке и представлению кадастровых сведений об археологических памятниках.
Примечания
[1] В момент подготовки статьи версия Археограф 2.6 была уже готова, поэтому в статье рассматривается новая версия программы. назад
[2] До версии Археограф 2.6 в базе данных сохранялись координаты в проекции Пулково-1942. назад
ЛитератураБрехунцов А.М., Монастырев С.В., Шпильман А.В., Дьячков С.А., Кириллов А.В., 2002. Территориальный банк данных "Ресурсы Ямала" // ArcReview. № 3 (22). назад
Васильев Ст.А., 2004. Автоматизация вывода археологических объектов на карту. Проблема организации данных // Круглый стол "Геоинформационные технологии в археологических исследованиях" (Москва, 2 апреля 2003 г.): Сб. докл. [Электронный ресурс]. М. (CD-ROM.) назад
Лапшин В.А., 1990. Археологическая карта Ленинградской области. Ч. 1. Западные районы. Л. назад
Лапшин В.А., 1995. Археологическая карта Ленинградской области. Ч. 2. Восточные и северные районы. СПб. назад