Археологические геоинформационные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. В.И.ВЕРНАДСКОГО

ИСТОРИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА Истории Древнего мира и Средних веков

Курсовая работа

Археологические геоинформационные системы

Михайлов Арсений Михайлович,

студент II курса, заочного отделения

Научный руководитель -

кандидат исторических наук, доцент,

заведующий кафедрой истории древнего мира

Герцен А.Г.

Симферополь 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

І. Историография вопроса

ІІ. Методы АГИС

Магниторазведка

Интенсивная топосъемка

Поля GPS-отметок

Георадарные исследования

Комплексные методы

Методы АГИС off-site

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ

ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Одним из элементов окружающего нас ландшафта являются недвижимые памятники культуры, как находящиеся на поверхности, так и скрытые в грунте. Знания о них по праву могут считаться составной частью информационных ресурсов человечества. После распада СССР и значительного сокращения территорий, бывших закрытыми зонами и находившимся в ведении министерства обороны, для археологического исследования открываются многие ранее недоступные районы. Современное строительство создает объективную угрозу утраты памятников материальной культуры, находящихся на осваиваемых территориях. Данные объекты истощимы так же, как и геологические ресурсы, но, в отличие от полезных ископаемых, однажды уничтоженные, они не могут быть полноценно возмещены из других источников. Эффективное исследование этих памятников, установление охранных зон, проведение консервационных работ является первоочередной задачей, стоящей не только перед исследователями, но и перед государством.

В последнее десятилетие активно вошли в жизнь глобальная система спутниковой навигации GPS, новый класс программных средств - геоинформационные системы (ГИС), современные методы исследований такие как, магнитометрия, интенсивная топосъемка, георадарные разведки и различные оff-site (камеральные) исследования. Необходимо включить эти новые технологии в структуру информационного обеспечения системы учёта и изучения недвижимых памятниками, выработать методики использования этих технологий в археологических исследованиях, интегрировать их с принципами построения археологических, геофизических и прочих карт подповерхностных объектов. Однако интеграция европейских стандартов в реально функционирующие компьютеризованные системы затрудняется из-за отсутствия общепринятой информационно-логической (инфологической) модели базы данных по недвижимым памятникам культуры.

Постепенно вышеперечисленные методы входят в практику применения в археологических и прочих культурно-исторических исследованиях. Для эффективного их использования необходимо разработать методику проведения измерений при картировании объектов, изучении памятников георадаром, GPS-приемником, и другими применительно к различным типам культурных памятников и характеру работ на местности.

Высокоточная пространственная GPS-привязка культурно-исторических объектов открывает широкие возможности для проведения различных видов анализа посредством ГИС. При разработке методик такого анализа можно использовать информацию как из базы данных по памятникам культуры, так и из других источников, в частности из старых карт. Поскольку старые карты не всегда достоверно воспроизводят территорию, для их использования в геоинформационных системах необходимо разработать метод оценки точности картографических материалов прошлых веков.

ГИС-методы применимые в археологических исследованиях можно разбить всего на две группы. Это так называемые методы on-site (полевые) в которые можно включить работу с различными приборами и методиками, например, интенсивная топосъемка. Вторая группа исследований - это методы оff-site (камеральные) основанные на обработке, систематизации, расчетах различных данных, статистических и программных. Обе группы исследований можно использовать комплексно, получая разноплановые результаты, расширяющие и дополняющие практически все данные об определенном памятнике или памятниках в комплексе.

І. Историография вопроса

Работы, направленные на создание информационного обеспечения для решения задач охраны и использования памятников культуры, начали выполняться в России с первой половины XIX в. Это была деятельность по созданию карт и описаний российских земель. В них приводились данные об известных древних поселениях и объектах, носящих характер культурно-археологических памятников. В качестве примеров можно назвать труды К.И. Габлица [Габлиц К.И., 1803], П.И. Кеппена [Кеппен П.И., 1836], П. Дюбрюкса [Дюбрюкс П., 1858], Л. Воеводского [Воеводский Л., 1884], В.А. Городцова [Городцов В.А., 1905].

Во второй половине XIX в. стали складываться методические основы составления археологических карт. В 1874 г. конгресс историков в Стокгольме утвердил для них международные знаки. В 1884 г. в России вышла работа Д.Н. Анучина, посвященная составлению легенд для археологической карты России [Анучин Д.Н., 1884]. Общие правила проведения археологического обследования территории и вопрос о составлении археологической карты рассматривались в работах А.А. Спицына [Спицын А.А., 1908, 1927]. В 1939 г. вышла в свет работа А.А. Мансурова "Методика составления археологической карты" [Мансуров А.А., 1939], где были обобщены и подробно изложены главные принципы археологического описания территорий.

Современный этап развития информационного обеспечения управления недвижимыми памятниками культуры неразрывно связан с развитием компьютерных технологий и компьютеризованных банков данных, а также с появлением международных договоренностей о стандартах описания памятников культуры [Core Data Index, 1995], [Core Data Standard, 1995]. Вопросы стандартизации описаний и систематизации информации об объектах культурного наследия затрагиваются в большом количестве работ российских и зарубежных исследователей [Гарднер Ж.-К., 1983], [Шер А.Я., 1985], [Гражданников Е.Д., Холюшкин Е.П., 1990], [Клейн Л.С., 1991]. В последние несколько лет эти стандарты стали предметом обсуждения отечественных

разработчиков баз данных по недвижимым памятникам культуры [АДИТ, 2001], [Гусев С.В., 2001]. На практике ежегодно ГИС-методы используются повсеместно в различных археологических экспедициях и проектах. Показательными примерами последнего десятилетия в сфере применения и расширения методов АГИС являются работы украинских и российских исследователей, например, совместный доклад исследователей из Германии (Б. Зитлер) и Франции (Л. Купальянц и Ф. Басож), презентация которого была представлена Д.С. Коробовым. Доклад "LIDAR как новая технология изучения древних ландшафтов и археологических объектов" публикуется в виде статьи в авторском варианте на английском языке и в русском переводе. Он также сопровождается соответствующими презентациями. В статье Д.С. Коробова "Применение методов пространственного анализа при изучении системы расселения алан Кисловодской котловины" речь идет об изучении доступности водных источников для средневекового населения котловины и о моделировании потенциальных экономических зон вокруг основных мест проживания алан. Совместная работа С.А. Михайлова, А.Н. Бессуднова, М.В. Ивашова и А.Ю. Карандеева "Разработка ГИС археологического памятника на платформе ESRI ArcGIS (на примере Никольского грунтового могильника)" посвящена созданию специального модуля для компьютерного ГИС-моделирования процесса раскопок археологических объектов, которое проводится на основе широко распространенного программного обеспечения.

Тема пространственного моделирования методами ГИС поднимается также в статье Г.П. Гарбузова "Интенсивная археологическая съемка как способ количественного описания античного культурного ландшафта". Автор использует своеобразный метод полевой фиксации подъемного материала с помощью приемников GPS, данные которых впоследствии обрабатываются в ГИС.

Совместная статья Л.М. Казаковой, О.С. Безугловой, И.В. Морозова, Г.П. Гарбузова и Т.М. Арсеньевой "Опыт применения комплексной методики исследования для изучения округи античных памятников (на примере Танаиса)" посвящена анализу округи Танаиса с использованием ДДЗ, в результате которого были выявлены следы древних дорог. В 2003 г. на одной из дорог были проведены комплексные археологические работы, совмещённые с палеопочвенным анализом. Использованию ГИС в области охраны объектов культурного наследия освещается в статье М.А. Очир-Горяевой и В. Дюмкеевой "Опыт создания цифровой карты археологических памятников, раскопанных на территории Республики Калмыкия" и в статье Г.С. Пузаковой "Информационные системы в сохранении археологического наследия в Калининградской области". Авторы публикуют результаты первого, но весьма важного, шага по созданию ГИС археологических памятников упомянутых регионов.

Результаты совместных работ российских и германских археологов, почвоведов и геофизиков на Таманском полуострове были отражены в докладе Д.В. Журавлева и У. Шлотцауера. С.Л. Смекалов выступил с докладом "Магнитная разведка на археологических памятниках Крыма и Тамани в 2007 году", в котором осветил также продолжающиеся работы по составлению ГИС археологических памятников Крыма. Некоторые результаты геофизических работ публикуются Коробовым Д.С. совместно с В.Г. Зубаревым и А.А. Крайневой в статье "Магнитная разведка на городище Белинское в 2007 году".

Методы трехмерного компьютерного моделирования по данным геофизического обследования археологических памятников рассматривались на примере площадного электропрофилирования (доклад И.В. Журбина и А.В. Смурыгина, публикуется в виде статьи "Трехмерное моделирование формы археологических объектов по материалам раскопок и геофизических исследований" и 3D георадарной съемки больших археологических памятников).

В статье В.Г. Бездудного "Геофизические исследования (магнитометрия, георадар) археологических памятников: поселений Пены-1, Журавка,

Почтовое-1" излагаются результаты геофизического обследования вышеперечисленных поселений, относящихся к разным археологическим культурам и регионам, которое велось двумя методами (магнитометрия и радиолокация). Серию публикаций трехмерных реконструкций раннесредневековых укреплений Кисловодской котловины, продолжает совместная статья С.Н. Алексейчука и Д.С. Коробова "Трехмерное моделирование укрепления Зубчихинское 1 в окрестностях Кисловодска". В ней приводится подробное описание памятника, сопровождающееся топографическим планом, полевыми фотографиями и чертежами, на основе которых С.Н. Алексейчуком создана трехмерная модель, которая публикуется в виде изображений и видеоролика с виртуальным облетом укрепления.

Особняком стоит публикация В.П. Макрушина "Некоторые приемы использования чертежной программы «AutoCAD», которую можно рассматривать в качестве некоего "руководства пользователя", адаптированного для археологической аудитории. Следует отметить, что число подобных работ неуклонно растет, ширится и их география на территории России и Украины.

ІІ. Методы и возможности АГИС

При использовании современных достижений в программировании, электротехнике, навигации, археологу предоставляется возможность раздвинуть горизонты исследований памятников. При более детальном взгляде на методы использования этих достижений, их можно сгруппировать так:

1. Методы on-site:

· Магнитометрия

· Интенсивная топосъемка

· Поля GPS-отметок

· Георадарные разведки

· Комплексные методы

2. Методы оff-site:

· Трехмерное моделирование

· Пространственный анализ

· Цифровые карты (площади)

· Дистанционное зондирование

Методы on-site

Магниторазведка является эффективным, неразрушающим и скоростным методом поиска, картографирования и выявления свойств подземных объектов и структур, получившим широкое распространение для решения археологических задач. Суть метода состоит в выявлении объектов, магнитные свойства которых отличаются от магнитных свойств окружающей среды. Таковые объекты влияют на формирование локального магнитного поля вблизи поверхности земли, т. е. создают так называемые "магнитные аномалии". Способ применения магниторазведки заключается в измерении магнитного поля в точках регулярной сети измерений с мелким шагом, при близком расположении датчика к поверхности. На основании интерпретации получаемых карт магнитного поля (по форме, величине и знаку аномалий) можно делать выводы о наличии под землей тех или иных структур как геологического, так и антропогенного характера.

Поскольку одинаковые по величине и форме аномалии могут создаваться различными комбинациями физических объектов, и даже объекты с одинаковыми магнитными свойствами могут иметь разную структуру и состоять из различных веществ, выводы магниторазведки принципиально не могут быть однозначными и носят вероятностный характер. Однако для правильной идентификации многих типов археологических структур эта вероятность достаточно велика, особенно если речь идет о группе схожих памятников или проводится экстраполяция результатов сопоставления данных магнитной съемки и раскопок на тестовых участках конкретного памятника.

Методика магнитометрического исследования включает:

1) поточечную съемку. Время каждого измерения 3 сек, что позволяет получать значения градиента магнитного поля с удовлетворяющей точностью +\- 0,1 нТл. Внутри участка исследования памятника профили проходов располагаются на расстоянии 1 м, шаг измерений по профилю (расстояние между точками измерения) - 1 м;

2) непрерывную съемку. Время каждого измерения от 1\2 с. до 2 с.; такой метод съемки требует равномерного движения датчиков по профилю и значительно более производителен, хотя частично теряется точность измерений. Внутри участка исследования памятника профили проходов также располагаются на расстоянии 1 м, шаг измерений по профилю (расстояние между точками измерения) от 0,3 м до 1 м, что позволяет лишь частично компенсировать потерю точности измерения.

Результаты, полученные в процессе геомагнитной съемки объекта позволяют сделать ряд важных для дальнейшей практики выводов:

- Высокоточная магнитная съемка археологических памятников на территориях, находящихся в хозяйственном использовании или в местах боевых действий, должна, по возможности, проводиться на площадях, предварительно очищенных от металлического мусора.

- Техногенные аномалии сходны с археологическими. Такие аномалии нуждаются в дополнительной проверке металлодетектором.

- Планировка и глубина залегания комплексных археологических объектов весьма неплохо прогнозируется при помощи трехмерного магнитного моделирования.

- Схемы распространения находок древних изделий несут дополнительную информацию о размерах и структуре многослойного поселения.

Интенсивная топосъемка

Трудно представить полевые археологические исследования без теодолитов, нивелиров и рулеток. Тахеометры могут заменить все эти инструменты, ускорить и облегчить измерения на местности, а также камеральную обработку данных топографической съемки, нивелировок, графической фиксации при полевых исследованиях.

Тахеометры удивительным образом сочетают в себе возможности оптического прибора (теодолита, нивелира) и компьютера. Практически мы получаем связь теодолит-компьютер без рутинных вычислений, а специальные программы помогают делать графические построения (прорисовка рельефа и ситуаций) по уже вычисленным значениям тахеометра. Файловая система тахеометра помогает создавать, сохранять и пополнять файлы разных графических фиксаций во время раскопок. Возможность совмещения топографической съемки и разбивочных работ в любых погодных условиях экономят время и деньги.

Таким образом, можно разделять тахеометрические измерения на следующие пункты:

1. Топографическая съемка - массив точек с координатами X, Y, Z, которые определят плановое и высотное положение точек ситуации местности (столбы, дороги, углы зданий) и рельеф данной местности.

2. Разбивка - вынос в натуру узлов сетки с координатами X, Y, Z к которой привязываются все археологические объекты.

3. Привязка - нанесение на топографический план опорных точек сетки к местным предметам (зданиям, дорогам, мостам, населенным пунктам) и ориентирование разбивочной сетки относительно магнитного направления буссоли, компаса.

Топографическая съемка в самом простом случае может производиться с одной точки (с одной станции). Начальное направление должно совпадать с магнитным (если нет каких либо особых условий ) севером по буссоли, которая устанавливается на тахеометр специальным креплением. Создание файла в котором будут находиться координаты точек (значения Х, Y, Z) займет 1-2 минуты. Измерения занимают несколько секунд (наведение на призму, нажатие кнопок). Общее колличество отснятых точек, которые могут храниться в памяти тахеометра может составлять 10 000. Как показывает практика, такого объема памяти тахеометра вполне достаточно, чтобы вести паралельно несколько объектов (несколько файлов) с последующим их пополнением. При необходимости, файл определенного объекта перенесенный на ПК (ноутбук) и хранящийся в текстовом формате .txt, может быть пополнен и изменен. Текстовой файл может быть экспортирован в программы AutoCAD, MapInfo, Surfer, Credo Топоплан 1.0, Pythagoras и многие другие программы для геодезических расчетов и построений .

Разбивка при необходимости может производиться с той же точки с которой производилась съемка. Вынос опорных точек сетки займет менее часа. С этой же точки может быть произведена разбивка котлована (если требуется убрать балласт) с последующим выносом в котлован узловых точек сетки. Сгущение сетки в котловане может быть произведено с помощью рулеток и колышков .

Привязка опорных точек сетки и посадка сетки на топоплан также займет мало времени. В любом случае, закрепленная станция или точка стояния, а также опорные точки сетки способствуют возобновлению работ по прошествии любого отрезка времени в кратчайшие сроки.

Тахеометрическое сопровождение собственно археологических исследований (вскрытие погребений, ям, нивелирование) может проводиться ежедневно или периодически. Обновление и пополнение файлов должно вестись параллельно и взаимосвязано с графической фиксацией (рисованием ям, погребений, костяков, профилей). Оператор тахеометра должен вести записи по данному объекту с регистрацией дат и этапов археологических исследований с последующей камеральной обработкой. Оперативная камеральная обработка дает возможность выявить ошибки привязок и нивелировок археологических объектов, а также представить целостную картину раскопа с возможностью вывода на печать любого масштаба. Взаимодействие оператора, художника и старшего по раскопу дает возможность полноценно отображать фиксацию на любом этапе раскопок.

Результаты топосъемок, также, подлежат дополнительным исследованиям. Так при интенсивной (более тщательной) съемке можно выделить изменения рельефа не воспринимаемые визуально. Например, полы кургана разрушенные в процессе застройки памятника, перепады высот на пологих склонах выделяющие контуры усадеб и т.д.

При комплексном изучении памятника, топооснова, сделанная в начале работ, послужит археологу на всех этапах исследования, как с применением ГИС-методов, так и при стандартных методах.

Поля GPS-отметок

Диапазон практических подходов к использованию GPS полей в археологии.

Общепринятой практической реализацией GPS полей в археологии является обследование с помощью групп пеших наблюдателей, которые последовательно обходят всю территорию по множеству близко расположенных параллельных маршрутов-сечений (интервал между маршрутами не более 10-15 м в зонах с низкой плотностью артефактов, с уменьшением интервала до 5 м и менее при съемке насыщенных артефактами участков), при этом производится первичная классификация и регистрация (подсчет, сбор, фиксация местоположения при помощи GPS) замеченных артефактов и других важных признаков. При интенсивном обследовании часто применяется также техника съемки с разбивкой территории на сплошную сеть правильных ячеек, для каждой из которых производится ручной подсчет количества находок (иногда вместо подсчета находок используется взвешивание, и плотность находок отображается, например, в граммах на квадратный метр) и их первичная классификация - в работе описана схема интенсивной съемки, заданная сетью с ячейками в четверть гектара (50 х 50 м), каждая из которых обследовалась с интервалом между наблюдателями 6-10 м с приблизительно 20% реальным осмотром общей площади

Интенсивная археологическая съемка: интеграция с ГИС. В традиционной практике археологической съемки дело имеют с обобщенными учетными единицами (пространственными ячейками), которым приписываются определенные плотности (концентрации) содержания артефактов на обследованной поверхности (в принципе, уменьшая размер ячеек, можно добиться сколь угодно детального описания плотности пространственного распределения артефактов). Сам этот подход хорошо соотносится с растровой моделью представления данных в геоинформационных системах (ГИС) и развитыми в них инструментами анализа поверхностей, особенно если понимать под археологической съемкой процедуру оценки и картографирования пространственно распределенных непрерывных величин, например, плотностей пространственного распределения артефактов того или иного типа. Экстремумы непрерывного распределения плотности артефактов (области их высокой концентрации), выделенные на обследованной территории, будут обозначать собой искомые сайты. Важным здесь представляется, во-первых, возможность построения ясных критериев (порогов) выделения сайтов на основе объективных данных, во-вторых, перспектива использования объективных статистик, описывающих каждый из выделенных сайтов, для их ранжирования и классификации.

В целом нет сомнений, что интенсивная археологическая съемка хорошо вписывается в технологическую схему и алгоритмы обработки данных ГИС. Одно из основных препятствий на пути окончательного "сращивания" ГИС и интенсивной съемки - большая трудоемкость первичной обработки данных, обусловленная количеством времени, которое надо потратить на ручную регистрацию местоположения замеченных артефактов и статистическую обработку данных, особенно в условиях соблюдения определенной сетки обследований. Собственно, в паре съемка - ГИС можно добиться радикального улучшения технологичности съемки и качества анализа, убрав все промежуточные операции с ручной обработкой данных и перейдя к методичной фиксации местоположения абсолютно всех замеченных артефактов (сплошное геокодирование). Приписав каждому артефакту атрибуты, отображающие те или иные его свойства и признаки, получим "нормальную" технологическую цепочку - геокодирование, приписывание атрибутов, трансляция в ГИС, вполне реализуемую даже в режиме on-line.

В качестве простого модельного эксперимента вариант интенсивной археологической съемки с регистрацией местоположения артефактов с помощью портативных спутниковых навигационных GPS-приемников туристического класса точности (например, Garmin eTrex). Замер и запись местоположения артефакта в память прибора занимает всего несколько секунд,

т.е. процедура регистрации происходит практически "на ходу", при этом не требуется специальной подготовки наблюдателей. Все измерения местоположений носят абсолютный характер, автоматически геокодируются в единой системе координат и полностью готовы к дальнейшему анализу в ГИС вне связи с какими-либо дополнительными пространственными данными, что позволяет быстро получать экспресс-оценки результатов съемки и осуществлять ее оперативное планирование. Сама схема съемки в нашей модели максимально упрощена - все артефакты одного класса, например фрагменты керамики, регистрируются без подразделения на подтипы и категории, одним геокодированным облаком точек (запись без атрибутов). Эта схема съемки не исключает возможности сбора подъемного материала (в этом случае каждому отобранному артефакту приписывается уникальный идентификатор, связанный с определенной точкой измерений).

На финальном этапе (этапе постобработки) предложенной модели съемки для построения оценок истинной плотности пространственного распределения артефактов используется техника коррекции полученных в ходе съемки данных с помощью выборочного ручного подсчета плотности артефактов на небольших площадках, местоположение которых позволяет набрать корректирующую выборку, представляющую приблизительно весь размах плотности артефактов на обследуемой территории.

При использовании GPS-приемника в комплексе с картматериалами появляется возможность создания схем и карт расположения особых типов памятников археологии и расселения различных культур. Для этого потребуется создание базы данных, состоящей из массива координат (GPS-поля) изучаемых памятников и различных слоев данных, специализированных под тип исследования. В результате совмещения полевых и камеральных работ будет получена своеобразная схема, иллюстрирующая цель или отвечающая на поставленные вопросы.

Георадарные разведки

Задачей комплексного геофизического исследования (георадар) памятника археологии является:

1) используя геофизическую аппаратуру, до начала раскопок зафиксировать данные значений магнитного поля на участке исследования, а также провести геолокационное зондирование этого же участка либо снять отдельные профили радарограмм для прояснения стратиграфической картины;

2) провести анализ полученных и обработанных результатов;

3) используя весь доступный объем информации о памятнике, интерпретировать, локализовать и нанести на план аномалии, связанные с археологическими объектами;

4) провести сравнительный анализ, дешифровку и интерпретацию обработанных результатов, сравнивая их с результатами раскопок, шурфовок, бурения;

5) на основании комплекса полученных геофизических и археологических данных дать рекомендации археологам по привлечению того или иного вида и типа геофизического оборудования, рекомендовать условия его наиболее успешного применения для поиска и локализации отдельных археологических объектов для каждого вида и типа.

Принцип работы георадара состоит в измерении значения магнитного поля на двух датчиках (верхнем и нижнем) и получении разницы значения общего магнитного поля земли в конкретный период времени и значения магнитного поля над предполагаемым объектом. Расстояние между датчиками - 2 м, высота нижнего датчика над дневной поверхностью 0,3 м. Полученные данные обрабатываются при помощи специализированных программ. Результаты исследования представляются в виде распределения градиента магнитного поля на участке исследования.

Как правило, отрицательные значения градиента даются в синем цветовом диапазоне, положительные - в красном, или же информация представляется в черно-белом варианте.

Методика магнитометрического исследования включает:

1) поточечную съемку. Время каждого измерения 3 сек, что позволяет получать значения градиента магнитного поля с удовлетворяющей точностью +\- 0,1 нТл. Внутри участка исследования памятника профили проходов располагаются на расстоянии 1 м, шаг измерений по профилю (расстояние между точками измерения) - 1 м;

2) непрерывную съемку. Время каждого измерения от 1\2 с до 2 с; такой метод съемки требует равномерного движения датчиков по профилю и значительно более производителен, хотя частично теряется точность измерений. Внутри участка исследования памятника профили проходов также располагаются на расстоянии 1 м, шаг измерений по профилю (расстояние между точками измерения) от 0,3 м до 1 м, что позволяет лишь частично компенсировать потерю точности измерения.

Для георадиолокационной съемки применяется георадар ГЕОРАД-2 с антенной 200 МГц, который позволяет исследовать подповерхностные структуры на глубину до 6 м (данные для сухого песка) с разрешением 0,5 м. Механический датчик расстояния позволяет привязывать данные, полученные с радарограмм, к участку исследования с точностью до 0,1 м.

Принцип работы прибора состоит в излучении и приеме отраженной электромагнитной волны. Радар фиксирует разницу диэлектрической проницаемости грунтов, связанную с природным (промоины, лощины, овраги, погребенные каменные осыпи и т.п.), а также антропогенным (остатки конструкций и сооружений) воздействием, и позволяет локализовать их.

Методика георадиолокационного исследования с помощью данной модели георадара - непрерывная съемка параллельными профилями проходов. Полученные данные обрабатываются при помощи компьютера, что позволяет получать либо послойные планы участка радарного исследования, либо отображение в волновом виде стратиграфического разреза участка памятника по профилю прохода георадара (радарограмма).

Общий вывод, который можно сделать, заключается в том, что использование градиентометра POS-2 на различных типах грунтов на поселениях весьма эффективно для выявления скрытых, распаханных или частично уничтоженных остатков жилых строений. Определенный тип археологического памятника (поселение) предполагает наличие остатков каменных конструкций или прокаленного грунта с аномалиями магнитного поля в местах кострищ, очагов, остатков печей, сгоревших жилищ как наземного, так и углубленного типа, а также хозяйственных ям с заполнением, отличающимся от общего магнитного поля на локальном участке. Это позволяет фиксировать и локализовать такого рода объекты на участках исследований. Разница величин магнитного поля на различных типах жилищ и магнитного поля земли около них составляет +\- 5-15 нТл. Все найденные магнитометрией жилища начинали читаться археологически с глубин 0,2-0,3 м от поверхности исследований. Сравнение двух методов - поточечной и непрерывной съемки - показывает результативность обоих. Поточечная съемка дает более качественный результат. Непрерывная съемка гораздо более производительна, дает возможность исследовать практически всю доступную территорию памятника за короткий период времени. Выбор метода проведения съемки, в первую очередь, диктуется задачами исследования, а также сильно зависит от сроков проведения исследования и подготовки поверхности памятника для геофизических работ.

Комплексные методы

Вполне целесообразно проведение комплексных геофизических исследований, как при помощи магнитометрических методов, так и методом георадиолокации, желательно на как можно большей площади. При таком подходе появляется потенциальная возможность выявить как отдельные объекты на памятниках, так и реконструировать структуру поселений целиком.

Также, используя современное оборудование (GPS-приемники, тахеометры, георадары), появляется возможность совмещать полученные результаты исследований для получения комплексного взгляда на памятник. Например, при совмещении интенсивной топосъемки с GPS-полями, будет получена более точное расположение внешних объектов (места скопления подъемного материала, различные зольники) на рельефе памятника. Совмещать, также, можно методы on-site и методы off-site, такие как георадарные разведки и космоснимки определенного памятника. Изучение космоснимков позволит скорректировать площадь георадарной съемки заранее.

Также, комплексные методы АГИС можно использовать в более масштабных вопросах, например, в создании современных и обновлении старых карт (GPS-картография).

В результате использования большинства методов АГИС в комплексе, будет получена обширная база данных, несущая в себе информацию о памятнике. В последствии, эту базу просто и удобно совместить с остальными археологическими исследованиями.

Методы АГИС off-site

В традиционной практике археологической съемки дело имеют с обобщенными учетными единицами, которым приписываются определенные плотности (концентрации) содержания изучаемых элементов (рельефных объектов, артефактов, комплексов) на обследованной поверхности. При уменьшении размера «ячеек», можно добиться детального описания плотности пространственного распределения элементов съемки. Сам этот подход хорошо соотносится с растровой моделью представления данных в геоинформационных системах (ГИС) и развитыми в них инструментами анализа поверхностей, особенно если понимать под археологической съемкой процедуру оценки и картографирования пространственно распределенных непрерывных величин, например, плотностей пространственного распределения артефактов того или иного типа. Экстремумы непрерывного распределения плотности артефактов (области их высокой концентрации), выделенные на обследованной территории, будут обозначать собой искомые сайты. Важным здесь представляется, во-первых, возможность построения ясных критериев (порогов) выделения сайтов на основе объективных данных, во-вторых, перспектива использования объективных статистик, описывающих каждый из выделенных сайтов, для их ранжирования и классификации.

Ещё одним важным методом является изучение и сравнение различных космоснимков (из разных источников), с целью выявления и определения в комплексе памятников. Последующим этапом является ИАС (интенсивная археологическая съемка), в результате которой появляется возможность выявления дополнительных параметров и данных памятника. В целом нет сомнений, что ИАС хорошо вписывается в технологическую схему и алгоритмы обработки данных ГИС. Одно из основных препятствий на пути окончательного "сращивания" ГИС и интенсивной съемки - большая трудоемкость первичной обработки данных, обусловленная количеством времени, которое надо потратить на ручную регистрацию местоположения замеченных артефактов и статистическую обработку данных, особенно в условиях соблюдения определенной сетки обследований. Собственно, в паре съемка - ГИС можно добиться радикального улучшения технологичности съемки и качества анализа, убрав все промежуточные операции с ручной обработкой данных и перейдя к методичной фиксации местоположения абсолютно всех замеченных артефактов (сплошное геокодирование). Приписав каждому артефакту атрибуты, отображающие те или иные его свойства и признаки, получим "нормальную" технологическую цепочку - геокодирование, приписывание атрибутов, трансляция в ГИС, вполне реализуемую даже в режиме on-line. Вопрос достижимого при предложенном варианте съемки, качества описания пространственного распределения артефактов, тесно связан как с конкретными условиями съемки, так и с отмеченными выше общими ограничениями возможностей интенсивных съемок.

На финальном этапе (этапе пост обработки) предложенной модели съемки для построения оценок истинной плотности пространственного распределения артефактов используется техника коррекции полученных в ходе съемки данных с помощью выборочного ручного подсчета плотности артефактов на небольших площадках, местоположение которых позволяет набрать корректирующую выборку, представляющую приблизительно весь размах плотности артефактов на обследуемой территории.

Итак, ГИС -- это не только программные базы данных источников и материалов, но и серьёзное подспорье в полевых разведочных работах, облегчение изучения комплексов и объектов занимающих значительные площади. Так примером может служить Керченская крепость, система оборонительных валов Керченского полуострова, Эльтигенский плацдарм, оборонительные линии северо-восточной части Керченского полуострова, а так же прочие объекты истории и археологии, имеющие сложную структуру и занимающие большие площади.

На примере изучения Эльтигенского плацдарма 1943 года при помощи ГИС-методов можно рассмотреть первичные результаты, полученные on-line, так сказать, не выходя из дома. При помощи различных программ, использующих данные с серверов со спутниковыми снимками (Google, Yandex, Nokia, Navteq), мы можем рассматривать оборонительные линии и их элементы в комплексе. Также появляется возможность расчёта комплексных отношений между различными типами позиций и укреплений, расчёта угла обстрела, изучения вторичного использования каких-либо ранних объектов.

Выявленные линии окопов уже можно условно объединять в комплексы, вместе с блиндажами, дзотами и орудийными позициями. При более тщательном анализе можно рассчитать и скомпоновать зоны покрытия огнём данных позиций. Также при пересчёте высот склонов и протяженности подъемов реальным становится расчёт направлений движения десанта от берега к позициям и далее. Ко всему этому можно добавить количество противотанковых рвов выявленных на Эльтигенском плацдарме путём сравнения космоснимков из различных источников.

В результате совмещения полевых интенсивных археологических съемок с on-line исследованиями можно получить результаты, которые решат ряд проблем и облегчат изучение вопроса. При помощи различных программ, сегодня мы можем совмещать различные направления и методики исследований археологических памятников.

Заключение

Итак, на сегодняшний день, археологические исследования (экспедиции, разведки, камеральные работы) можно успешно дополнить и преобразовать применением ГИС-методов и технологий на практике. Имея различные ресурсы, многие археологические отделы и музеи смогут, при наличии специальной техники (GPS-приемник, электронный тахеометр) и специалистов, создать расширенные АГИС системы (системы учёта, архивы), расширить спектры исследования уже известных памятников ежегодными экспедициями. Имея, в обыкновенной археологической экспедиции возможность использования ГИС-методов, появляется возможность не только повысить эффективность проведения раскопок (GPS-поля) и упрощение снятия высот, отрисовки квадратов, разбивки раскопов, но и внести экономические изменения, сократив время на многих полевых процессах. Дополнительную информацию (расположение и площади) при подготовке к полевому сезону можно получить off-line методами АГИС применяя расчеты (угол обстрела орудия) и изучение космоснимков из различных спутниковых серверов. При использовании радарной техники (георадар), результаты поиска подземных сооружений, дадут более чёткое и выверенное расположение в грунте памятника (аллеи склепов, грунтовые могильники). Восстановление и координатная привязка устаревших карт способна выявить целые поля отсутствующих, на сегодняшний день, как археологических, так и топографических, элементов. Полученные результаты позволят видеть различные памятники в спектре расселения или исчезновения культур, типов поселений, дорог, оборонительных валов. Применение в полевых исследованиях нескольких ГИС-методов в комплексе, способно решить целый список методологических вопросов в разы проще и быстрее.

В итоге мы видим, что XXI век принес в археологию широкий спектр возможностей упрощения, расширения и ускорения исследований.

Список использованных источников и литературы

памятник охрана информационный

1. Алексейчук С.Н., 2004 г. Трехмерная ГИС в археологии (Методика комплексной реконструкции памятников археологии) // Геоинформационные технологии в археологических исследованиях (Москва, 2 апреля 2003 г.): Сб. докл. [Электронный ресурс]. М., CD-ROM.

2. Алексейчук С.Н., Коробов Д.С., 2006. Визуализация комплекса памятников в окрестностях Мосейкиного мыса в Кисловодской котловине // Археология и геоинформатика. Вып. 3. [Электронный ресурс]. М., CD-ROM.

3. Афанасьев Г.Е., Савенко С.Н., Коробов Д.С., 2004. Древности Кисловодской котловины. М., 2004.

4. Бездудный В.Г., Марчук В.Н., 2007. Проведение геолокационного исследования участка грунтового могильника Максари (Клецкий район Волгоградской области) // Археология и геоинформатика. Вып. 4. [Электронный ресурс]. М., CD-ROM.

5. Гарбузов Г.П., 2007. Археология ландшафта и геоинформатика: теоретические аспекты взаимоотношений // Археология и геоинформатика. Вып. 4 [Электронный ресурс]. М., CD-ROM.

6. Гульдагер Б.П., Аттема П., Ланцов С.Б., Смекалова Т.Н., Столба В.Ф., Де Хаас Т., Хандберг С., Винтер Я.К., 2007. Джарылгачский исследовательский проект. Результаты сезона 2007 г. // Боспорский феномен: сакральный смысл региона, памятников, находок. Материалы Международной научной конференции 27-30 ноября 2007. г. Часть 2. СПб.

7. Коробов Д.С., 1996. Отчет о разведке в окрестностях города Кисловодска в 1996 г. // Архив ИА РАН. Р-1. № 23074-23076.

8. Паромов Я.М., 1992. Археологическая карта Таманского полуострова // Депонировано в ИНИОН РАН. №47103 от 01.10.1992 г.

9. Гусев С.В., 2001. Стандарты баз данных по недвижимым памятникам культуры // Архив ИА РАН., М., издательство «АДИТ», 2001.

10. Дюбрюкс П., 2010 Собрание сочинений. Toм I. Teксты // Составитель и редактор И. В. Тункина Санкт-Петербургский филиал Архива РАН, С-Пб, Издательский дом Коло, 2010.

11. Анучин Д. Н. Рельеф поверхности Европейской России в последовательном развитии о нём представлений // Землеведение, 1895.

12. Спицын А.А., 1908, 1927. Археологические раскопки. // Имп. Археол. комис. Санкт-Петербург: Т-во Р. Голике и А. Вильборг, 1910

13. А.А. Мансуров 1939. Методика составления археологической карты; М., 1939.

14. Габлиц К.И., 1803. Краеведческие работы; М., 1803.

15. Кёппен П. И. Крымский Сборник. СПб., 1837

16. Городцов В.А., 1907. Результаты археологических исследований в Бахмутском уезде Екатеринославской губернии // Труды XIII Археологического съезда,

17. т. I. -- М., 1907.

18. Жан-Клод Гарден Теоретическая археология // М.: Прогресс. 1983.

19. Я.А. Шер Первые шаги отдела музейной информатики в Эрмитаже (1975-1985 гг.). // Информационные технологии в музее. Вып. 2. СПб: 2006.

20. Гражданников Е.Д., Холюшкин Ю.П. Системная классификация социологических и археологических понятий. - Новосибирск, 1990.

21. Клейн Л.С., 1991. Археологическая типология. -- Л.: ЛФ ЦЭНДИСИ: Ленингр. науч.-исслед. археол. об-ние, 1991

Размещено на Allbest.ru