Опыт применения географической информационной системы (ГИС) в археологии

В последние десятилетия применение в археологической практике технологий ГИС и обработка данных космоснимков и дистанционного зондирования является важным этапом в развитии археологической методики позволяющим перейти к неконструктивным методам исследования памятников археологии. Кроме того, новые методы ГИС дают наилучшую возможность накопления, систематизации и сохранения информации о культурном наследии. Благодаря всеобъемлемости, цельности и возможности многоцелевого использования ГИС появляется возможность эффективного менеджмента культурного наследия.

Географическая Информационная Система (ГИС) — система обработки и представления историко-археологической информации, предназначенная для обучения современным технологиям анализа, систематизации и сохранения информации о культурном наследии.

Основным объектом, с которым работает пользователь ГИС является слайд, видимый на экране его дисплея. Слайд — это географическая карта с помеченной на ней историко-археологической и другой информацией. Пользователь может работать с любым числом слайдов. Количество слайдов ограничивается только доступным местом на жестком диске. Слайды организованы циклически так, что при создании нового слайда самый старый автоматически удаляется.

С помощью ГИС вы можете создавать новые слайды, помещать на них различную информацию, увеличивать участки слайда, печатать слайды и т. д. Имеется возможность автоматического циклического просмотра созданных вами слайдов. На один слайд может быть помещено несколько различных слоев информации. Один слой образует так называемую компоненту слайда. ГИС обеспечивает около двадцати различных видов компонентов, размещаемых в произвольном количестве слоев. Постоянно разрабатываются новые компоненты и улучшаются старые. Среди имеющихся компонентов следует отметить следующие:

Приземные и высотные карты по стандартной схеме наноса с возможностью частичной модификации схемы нанесения.

Историко-археологические данные на картах, представленные в различных формах (изолинии, закрашенные области, числовые значения и т. д.).

Элементы оформления карты, такие как различные линии (включая фронтальные), стрелки, пояснительный текст, условные знаки и т. д.

Изображения, принятые с орбитальных спутников и многие другие.

После добавления компоненты к слайду ее можно спрятать или показать, изменить ее форму представления, отредактировать составляющие ее данные. Можно также удалить ненужную компоненту слайда. Пользователь может запоминать так называемые образцы сложных слайдов, состоящих из многих компонент, с тем, чтобы в дальнейшем создавать слайды по этим образцам с помощью одной команды. При этом все компоненты слайда создаются автоматически. Недавно появилась возможность работы ГИС по расписанию. В одном элементе расписания задается имя заранее подготовленного образца слайда и время, когда требуется создать слайд по этому образцу. Создание слайдов по расписанию может происходить на фоне работы пользователя. В состав ГИС входит несколько дополнительных программ (Photoshop, MapInfo), не связанных прямо с построением карт.

Географическая база данных содержит береговые линии, границы стран, контуры рек и озер и т. д. и используется в ГИС для построения основы карт. Географическая база данных может быть настроена на определенную географическую территорию. Одновременно могут использоваться несколько географических базы данных. Различные слайды могут относиться к различным территориям. Для работы ГИС не требуется большие ЭВМ. При наличии локальной сети обработка данных может быть разнесена на несколько компьютеров, что повышает общую производительность системы. Программное обеспечение ГИС может работать на любом совместимом компьютере. Однако пользователю будет удобнее работать на компьютере Pentium-IV и монитором с высоким разрешением.

Печать слайдов возможна практически на любом выводном устройстве, для которого имеется поддержка в системе WINDOWS. Сюда входят матричные, лазерные и струйные принтеры, плоттеры. Возможно использование любого контроллера дисплея, поддерживаемого системой WINDOWS. Предпочтение следует отдать дисплеям высокого разрешения с поддержкой не менее 256 цветов.

Программы ГИС состоят из главного модуля и модулей компонентов. Модули компонентов отвечают за создание, модификацию и отображение на экране компонентов слайда. Например, один из модулей позволяет строить карты по данным, другой модуль предназначен для построения вертикальных разрезов, еще один отвечает за приземные данные и т. д. Наличие географического модуля является обязательным. Остальные модули приобретаются и добавляются в систему по желанию пользователя. Таким образом, пользователь может создать систему, настроенную точно по его потребностям. археологический географический информация программа ГИС программы могут поставляться в различных конфигурациях. Минимальная конфигурация предназначена для одного персонального компьютера. Этот компьютер будет совмещать функции приема, обработки оперативной информации и рабочего места. Для системы из двух компьютеров целесообразно соединить их сетевыми средствами. Тогда оба пользователя смогут воспользоваться общей базой данных. Для большего количества компьютеров рекомендуется развернуть локальную сеть с выделенным сервером. Это позволит защитить программные средства ГИС от случайной порчи и упростит сопровождение системы. Если Вы хотите ввести историко-археологическую базу данных с большим потоком входной информации, то для этого следует выделить отдельный компьютер. Это верно как для приема спутниковых снимков, так и для приема информации от радиолокаторов. Локальная сеть позволит вам объединить эти компьютеры и хранить базы данных на общедоступных дисках файлового сервера. Большое количество рабочих станций смогут воспользоваться этими данными одновременно, и практически не мешая, друг другу. Комплексы ГИС легко соединяются друг с другом. Соединение комплексов используется в основном для получения оперативных историко-археологических данных в режиме реального времени. Технически соединение осуществляется с помощью выделенного или коммутируемого канала связи и пары модемов.

География как системная наука о всей поверхности земного шара формируется фактически лишь в новое время на базе картографии стимулируя также развитие археологии. Оазисы Центральной Азии, являющиеся важным очагом человеческой цивилизации, хранят в своем ландшафте руины некогда процветавших в древности и в средневековье городов и селений, которые еще ждут своих исследований. Первоначальной задачей в решении этой проблемы является работа по созданию исчерпывающего банка данных археологического наследия с привязкой ее к географической карте. Работы, ведущиеся в других странах по применению ГИС технологий в археологии, хотя еще во многом носят экспериментальный характер, тем не менее, позволили выработать общую концепцию, границу возможностей и специфику применения ГИС технологий в археологии. Археологии Центральной Азии еще предстоит приобщиться к разработке этого нового и перспективного направления.

В качестве экспериментального полигона по применению ГИС в археологии, нами была избрана социально поселенческая система древнего Каршинского оазиса, расположенного в среднем течении р. Кашкадарьи на юге Узбекистана. Этот оазис входил в южные районы древней страны Согдианы. Сейчас оазис имеет площадь около 40×40 км, центральная его часть насыщена руинами древних и средневековых усадеб, замков и городов. До XX в. оазис имел гораздо меньшую площадь, так как возможности расширения возделанных земель были сурово лимитированы небольшим дебитом реки Кашкадарьи. В конце ХХ в. в результате проведении воды из Амударьи площади возделанных и обжитых земель оазиса резко возросли.

Река Кашкадарьия вытекая из узкой долины своего среднего течения в обширные степи восточной окраины пустыни Кызылкум, растекается несколькими протоками образуя сухую дельту, на базе которой и возник оазис. В 70−80 годах ХХ в. была составлена схематическая карта археологических памятников Каршинского оазиса.

При полевых работах по Каршинскому оазису было зафиксировано более 400 памятников археологии, в виде больших и малых холмов с находками археологического материала на их поверхности. Они представляют собой оплывшие руины древних городов, крепостей, замков и поселений различных размеров. В процессе разведочных исследований каждый памятник был замерен и кратко описан, по подъемному материалу определена хронология его возникновения и обживания его.

На основе глазомерных топографических планов, отражающих морфологию каждого населенного пункта эпохи древности и средневековья, была произведена типологическая классификация всех археологических памятников Каршинского оазиса. Распределение размеров площадей всех древних и средневековых городов и поселений показало, что они подразделяются по своим размерам на 5−6 основных групп. Это группировка соответствовала иерархической структуре аграрного общества Каршинского оазиса эпохи древности и средневековья.

В планах дешифрирование аэрофотоматериалов и космических снимков с целью изучения геологического строения территории Каршинского оазиса. Очень важным является так же возможность дешифрирования археологических и эпиграфических памятников. Одной из задач является создание археолого-географической информационной системы (АГИС) для сбора, обработки и хранения информации по всем археологическим и погребенным объектам по разделам (археология, эпиграфика и т. д), т. е. создание своеобразного электронного макета древнего и средневекового Каршинского оазиса.

Таким образом, археологические материалы сравнительно небольшого и компактного Каршинского оазиса полностью зафиксированы на карте, имеющие предварительную классификацию и систематизацию представляли собой наиболее подходящий участок для наших экспериментальных разработок по использованию ГИС технологий в археологии. Прежде всего, это была задача по систематизации и анализу социально-поселенческой системы Каршинского оазиса эпохи древности и средневековья.

Как наиболее подходящей для целей создания сводного банка данных об археологических памятниках древней поселенческой структуры оазиса была выбрана программа Arc View GIS.

Совмещение карт различных периодов иллюстрирует изменение произошедшие в природном и историко-культурном ландшафте различных эпох. В нашем распоряжении по Каршинскому оазису находится картографический материал трех эпох: топографическая основа карты 1942 г, стеллитовый снимок оазиса 1996 г. а также карта с обозначением археологических памятников древности и средневековья. Совмещение всех этих хронологических слоев на одной карте технологией ГИС позволило выявить характер фиксации археологических памятников в нашей схематической полевой карте, а также выявить некоторые эпохальные изменение культурного ландшафта естественного и социально-экономического характера.

Дальнейшая разработка археологического банка данных и виртуальной карты социально-поселенческой структуры древности и средневековья требует серьезной коррекции пунктов местонахождения всех поселений Каршинского оазиса и привязки их к системе координат с использованием технологии JPS.

Анализ динамики эволюции поселенческой системы Каршинского оазиса показывает, что монотонное развитие и расширение урбанизированной культуры неоднократно претерпевало кардинальные изменение под влиянием таких внешних факторов как завоевание или крупные экономические кризисы. Причем, как правило, экологические кризисы вызывали крупные миграции, что сопровождалось изменениями в физическом типе и облике культуры населения оседлых оазисов.

Практические выводы методического характера из нашего опыта могут быть следующие: при ГИС анализе древних и средневековых систем поселений следует создавать отдельные карты или тематические слои, отражающие распределение и структуру различных географических факторов речной сети, поселенческие структуры, торговые пункты и дороги для каждой отдельной эпохи. В процессе урбанизации и сложения иерархической структуры поселенческой системы, когда выделяются центральные поселения, служившие рынками для окружающих, менялось и направление торговых путей.

Комбинации различных тематических слоев историко-археологической карты оазиса, дают возможность понять логику оазисной социально-поселенческой структуры, для каждого периода в отдельности и зримо представить функциональную связь разнообразных факторов исторической географии. Накопленный материал позволит создать археологические базы данных и благодаря которым появится возможность проследить и выявить закономерности и особенности возникновения социально-поселенческой структуры, влияние на это явление гео-климатических, искусственных и других факторов.