Аэрофотосъемка и данные ДЗЗ в археологических исследованиях степного Зауралья

Н.С. Батанина (1), С.А. Батанин (1), Н.П. Антимонов (2)

1) Учебно-научный центр изучения проблем природы и человека ЧелГУ

2) Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс"

В археологических исследованиях Южного Урала архивная плановая аэрофотосъемка используется с 90-х годов прошлого века. На базе аэрофотоснимков И.М. Батаниной и Н.В. Левит разработана и успешно применена методика археологического картирования для степной-лесостепной полосы Южного Зауралья, нанесено на карту более 1500 памятников археологии на площади около 10000 кв. км, с помощью дешифрирования аэрофотоснимков открыто несколько памятников синташтинского круга [Зданович и др., 2003; Зданович, Батанина, 2007].

Базовой площадкой для разработки методики археологического дешифрирования аэрофотоснимков стал заповедник "Аркаим" и его окрестности. На небольшой территории заповедника (3700 га) компактно расположены памятники всех эпох, представленных в Южном Зауралье. На исследованной площади был обнаружен 71 археологический объект (включая найденные с помощью наземной разведки). Многие из выявленных памятников, такие как укрепленное поселение Аркаим, поселение Ленинградское, могильник Большекараганский, комплекс Калмыцкая Молельня, в ходе разработки методики стали эталонными [Батанина, Иванова, 1995]. Одновременно с работами археологов в заповеднике производились также геологические, ландшафтные и палеоландшафтные, ботанические и другие исследования. В 2010 г. археологическое обследование Аркаимской долины, включая дешифрирование аэрофотоснимков, было проведено повторно, обнаружено несколько новых, неизвестных ранее объектов [Батанина и др., 2011]. Таким образом, можно сказать, что площадь заповедника и окрестностей изучена в регионе наиболее полно. Всего в заповеднике Аркаим и его округе на данный момент известно 104 памятника археологии.

С помощью дешифрирования аэрофотоснимков успешно выявляются следующие типы памятников: поселения эпохи бронзы (укрепленные и неукрепленные), при условии, что они выражены в рельефе; курганы и курганные могильники, каменные конструкции на мусульманских кладбищах (в зависимости от масштаба снимка), культово-погребальные комплексы с подковообразными и гантелевидными курганами, курганы с "усами". Памятники каменного века и грунтовые могильники на аэрофотоснимках не видны. Многолетняя работа доказала эффективность и даже необходимость использования аэрометода. Но работа с материалами аэрофотосъемки сопряжена с некоторыми трудностями, такими как статус секретности ("для служебного пользования"), сложность в приобретении, временами - плохая сохранность или отсутствие снимков на нужную область. В такой ситуации на помощь приходят данные ДЗЗ, достигшие в последние годы достаточно высокого разрешения для использования в целях археологического картирования.

В 2011 г. сотрудниками ЧелГУ совместно с ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс" в лице Н.П. Антимонова начата разработка методики археологического дешифрирования материалов ДЗЗ, полученных с космического аппарата "Ресурс-ДК1". В нашем распоряжении имеется спектрозональный снимок (зеленый, красный, ближний инфра-красный), прошедший синтез, сделанный 25.07.2009 с разрешением 3 м. Снимок захватывает заповедник Аркаим, южную часть Кизильского района и северную часть Брединского района Челябинской области. Это местоположение оптимально для такой работы: заповедник Аркаим и Кизильский район исследованы аэрофотодешифрированием и наземными разведками, на их площади составлены археологические карты, которые были использованы при выявлении дешифровочных признаков памятников; а на слабо обследованной территории Брединского района методика проходит проверку. Большинство из археологических объектов, известных на площади заповедника, обнаружены на космическом снимке без всяких затруднений.

После первичного дешифрирования космоснимка и первого полевого обследования мы получили следующие результаты. По выявленным признакам на небольшой (200 кв. км) площади в Брединском районе обнаружено 26 новых археологических памятников (рис. 1).

Большинство из обнаруженных памятников - курганы и курганные могильники, датирующиеся от раннего железного века до Средневековья. Такой результат закономерен, поскольку маршрут разведки проходил в основном по водораздельным возвышенностям, а для этой ландшафтной ниши характерны именно такие объекты. Кроме того, были обнаружены 3 мусульманских кладбища и один курганный могильник, предварительно датированный бронзовым веком.

В целом методики дешифрирования космических изображений и аэрофотоснимков, а также их основные дешифровочные признаки различаются не очень сильно. Такие объективные признаки как местоположение в ландшафте, характерный микрорельеф остаются неизменными. Процедура дешифрирования также не претерпела особых изменений: визуальное обследование снимка, выявление предполагаемых памятников, обработка их изображений. Затем выбранные части снимка привязываются к карте (в данном случае для этого использовался пакет ГИС-Карта 2008 КБ "Панорама"), что дает возможность получить примерные координаты памятника и на порядок упрощает поиск объекта на местности. В степи поиск даже известного ранее памятника зачастую становится проблемой, использование GPS-приемника и известные координаты снимают это осложнение. После фиксации объекта на местности осматривается и его округа на предмет не замеченных более мелких конструкций. По итогам полевой разведки была составлена электронная археологическая карта, на базе которой в дальнейшем планируется создание геоинформационной системы.

В процессе работ нами было замечено несколько специфических качеств данных ДЗЗ, в сравнении с аэрофотосъемкой, на которых следует остановиться подробнее.

- Космоснимок, в отличие от материалов плановой аэрофотосъемки, не обладает стереоэффектом. Этот недостаток компенсируется четко выраженными тенями, благодаря которым рельеф даже небольших объектов читается достаточно четко (рис. 2, 3).

- Плановая аэрофотосъемка степных территорий Южного Зауралья проводилась в основном в 50-80-х годах ХХ века. Достоинства ранних из таких снимков - лучшая сохранность памятников на момент съемки (до освоения целины), плюсы поздних состоят в том, что археологические объекты, находящиеся на пашнях, выглядят более контрастно благодаря почвенным признакам. Космический снимок не обладает ни тем, ни другим преимуществом. Многие памятники археологии, которые распахивались много лет и сейчас в рельефе никак не выражены, могут быть обнаружены только с помощью дистанционных методов. Такие объекты лучше видны на распаханной поверхности; но площади пашен в 1990-х гг. уменьшились почти наполовину, поголовье скота сократилось в 2,5 раза, поля и пастбища заросли травостоем, а нередко и кустарником, надежно маскирующими все, что скрывается под растительным покровом (рис. 5). Аналогичная ситуация наблюдается на заповедных землях. Проблемы информативности усугубляются неудачным сезоном съемки. Наиболее благоприятным временем для съемки, как известно, является период вегетации растений, для нашего пояса это май - начало июня. Данные ДЗЗ, имеющиеся у нас, были получены в середине июля, когда растительность достигла максимальной фазы роста, и, пересыхая, приобрела равномерную окраску. Яркий пример такой маскировки - курган с "усами" Амурский (рис. 4).

- Разрешение снимка, 3 м/пиксель, не позволяет уверенно дешифрировать такие мелкие объекты как мусульманские кладбища. На космическом изображении, в отличие от аэрофотоснимков, не видны каменные конструкции на могилах - основной индикатор для этого типа памятников. Имея в виду косвенные дешифровочные признаки, можно только выделить "подозрительные" места, площадки, на которых можно предполагать наличие мусульманских кладбищ. Следует оговориться, что и материалы аэрофотосъемки не всегда позволяют дешифрировать такие объекты, их можно разглядеть лишь на крупномасштабных снимках.

- Несомненным преимуществом космоснимка является его цветность. Снимок, имеющийся у нас, сделан в трех узких спектральных диапазонах: зеленом, красном, ближнем инфракрасном. Спектрозональный снимок предоставляет широкие возможности для компьютерной обработки в графических редакторах: изменение цветовых параметров, разделение на каналы позволяют добиться максимальной информативности. Так, курганный могильник на сопке у оз. Степное значительно лучше виден на космическом снимке, чем на аэрофото (рис. 6).

- Особую роль играет ближний инфракрасный участок, поскольку в нем насыщенный зеленый цвет сочной травы преобразуется в красно-оранжевый [Кринов, 1947]. Это качество очень помогает при поиске поселений эпохи бронзы: жилищные впадины чаще всего зарастают влаголюбивой растительностью, которая на панхроматических аэрофотоснимках имеет менее контрастный фототон (рис. 7, 8).

- Еще одним плюсом космоснимка можно считать его большую, в сравнении с аэрофотосъемкой, площадь. Это значительно упрощает процедуру привязки снимка к карте и местности. Но необходимо оговориться, что файл снимка приходится делить на несколько частей, поскольку для работы с ним нужен очень мощный компьютер.

Незаменимым источником информации стал космический снимок для мониторинга памятников. Сравнивая состояние распаханных памятников на космоснимке с материалами аэрофотосъемки прошлых лет, можно прогнозировать дальнейшую динамику их разрушения, а, значит, и планировать спасательные работы: курганы, расположенные на заброшенных пашнях и залежах, более не подвергаются опасности, тогда как действующие поля угрожают полным уничтожением объектов культурного наследия. Аналогичным образом оценивается ущерб, нанесенный памятникам другими видами хозяйственной деятельности человека (несанкционированные карьеры, новые водохранилища, пастбища и пр.), а также меандрированием рек и грабителями. Укрепленное поселение Аркаим (рис. 9), например, за 20 лет экскурсий, проводимых на его площадке, пострадало значительно сильнее, чем за десятилетия, в течение которых на нем выпасали скот.

Такие результаты дал первый опыт работы с данными ДЗЗ. Мы считаем его более чем успешным, хотя большую часть возможностей космических снимков высокого разрешения нам еще предстоит изучить. Но уже сейчас становится ясно, что космические снимки приобрели самостоятельную ценность непосредственно для археологических исследований, а не только в качестве вспомогательного материала. Будем надеяться, что дальнейшая работа в этом направлении даст массу новых, и, возможно, более полных, в сравнении с аэрофотоснимками, сведений для исследований.

 

Литература

Батанина И.М., Иванова Н.О., 1995. Археологическая карта заповедника Аркаим. История изучения археологических памятников // Аркаим: исследования, поиски, открытия. Челябинск. назад

Батанина Н.С., Шиманский Е.О., Батанин С.А., 2011. Аркаимская долина: 20 лет спустя (итоги исследования) // Аркаим: между прошлым и будущим. Челябинск. назад

Зданович Г.Б., Батанина И.М., Левит Н.В., Батанин С.А., 2003. Археологический Атлас Челябинской области. Вып. 1. Степь-лесостепь. Кизильский район. Челябинск. назад

Зданович Г.Б., Батанина И.М., 2007. Аркаим - страна городов. Челябинск. назад

Кринов Е.Л., 1947. Спектральная отражательная способность природных образований. М. назад