Использование географических информационных систем в археологии

Аннотация

В статье рассматриваются основные возможности применения географических информационных систем в археологии. Авторы исследуют направления их использования, иллюстрируют их примерами из археологических исследований.

Полный текст

Стремительное развитие цифровых технологий в современном мире приводит к тому, что они постепенно вступают в активное взаимодействие с разными науками. Среди них и археология. Например, 3D-технологии позволяют археологам решать задачи, возникающие как при полевых, так и при лабораторных работах, а технологии виртуальной реальности содействуют в воссоздании внешнего облика археологических памятников. Необходимо подчеркнуть, что в условиях постоянного технического прогресса подобное взаимодействие становится не просто возможным, но порой и крайне необходимым, задающим вектор дальнейшего развития науки. Одна из цифровых технологий, которая оказывает значимое влияние на деятельность современного археолога, – географические информационные системы (далее – ГИС). Достаточно широкое применение данной технологии в настоящее время уже диктует необходимость обобщения опыта ее внедрения в кластер археологических исследований.

Прежде всего, необходимо обозначить, что понимается под географическими информационными системами. «Геоинформационная система, в традиционном понимании этого термина, это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных… Однако анализ современных требований к этим системам как исследовательскому инструментарию в исторической науке, антропологии и этнографии показывает все более возрастающую потребность в возможности использовать ГИС не только как среду визуализации и традиционного моделирования историко-географических процессов, но и как платформу для интеграции разноплановой (гетерогенной) информации в интересах изучения указанных процессов…» – такое определение в своей статье дает Я.А. Ивакин [6, с. 22]. Стоит отметить, что в отличие от систем компьютерной картографии, ГИС обладает инструментами для анализа полученной информации, что значительно влияет на деятельность археолога. ГИС способны осуществлять сбор и первичную обработку данных, затем производить систематизацию полученной информации на основе заданных критериев и демонстрировать финальный результат в виде наглядной структуры, например, в форме карты, что интересует нас в рамках вопроса о взаимодействии ГИС и археологии [1]. Активное использование ГИС началось еще в XX веке, что позволяет на данный момент времени говорить о существовании трех направлений использования ГИС в археологии.

Одним из наиболее актуальных можно назвать направление по охране археологического наследия. Несомненно, основной способ применения ГИС в данном направлении – анализ картографических сведений, анализ местоположения уже обнаруженных памятников и последующая их фиксация на карте. Тем не менее, использование ГИС в данной области позволяет также решить проблему с обнаружением ранее неизученных памятников. Этим занимается «предиктивное моделирование» или «прогностическое моделирование», которое призвано на основе определенных закономерностей определить предположительное местонахождение археологического памятника [4]. Чаще всего в роли таких закономерностей выступают те факторы, которые используются археологами при проведении археологических разведок без применения ГИС: природные особенности, социальные факторы (например, предположительный уровень развития цивилизации, эпоха существования). Использование ГИС позволяет более точно определить местоположение памятников и не использовать для этого большое число ресурсов.

Российские археологи применяли ГИС при проведении своих исследований еще в конце 1990-х – начале 2000-х годов. Нельзя не отметить огромный вклад ученого Геннадия Евгеньевича Афанасьева, археолога, посвятившего изучению методик применения ГИС на памятниках археологии огромную долю своей научной деятельности [1; 8, с. 175-176]. Помимо изучения теоретической стороны вопроса, он также занимался и практическими исследованиями. Так, им были проведены многочисленные исследования Кисловодской котловины. При картографировании следов древнего земледелия в Кисловодской котловине им и археологом Д.С. Коробовым была применена технология ГИС [9]. Результатом применения данной технологии стал не только полноценный крупномасштабный анализ местности, но и последующее внесение всех полученных данных о памятниках разных эпох в АГИС «Кисловодск». Одна из технологий создания ГИС была опробована группой исследователей на примере Никольского грунтового могильника [13]. В результате успешно был отражен план раскопа, общий план находок, нивелировочные отметки и т.д. С помощью инструментов программы был воссоздан ландшафт археологического памятника. Как отмечают археологи, занимавшиеся проведением данных исследований, «использование ГИС АП позволяет на основе построенного плана раскопа и информации, хранящейся в базе геоданных, выполнять подготовку и построение картографических документов для научного отчета» [13]. Создание ГИС является удобным способом сохранения и накопления археологических сведений с целью их последующей визуализации. На момент проведения этих исследований применение ГИС было не так распространено, можно утверждать, что опыт их использования на примере данного памятника дал толчок к дальнейшему развитию технологии. И, прежде всего, к более широкому ее применению в практике археологов.

В последние годы можно отметить рост значения ГИС при проведении археологических исследований. Технология применяется все чаще, так как, очевидно, упрощает деятельность археологов и делает ее более эффективной. Так, в 2019 г. состоялась Окская археологическая экспедиция Центра палеонтологических исследований, в ходе которой была применена технология ГИС [6, с. 166]. Во время раскопок происходил непрерывный сбор данных, который после завершения экспедиции оформился в локальную ГИС. В нее вошли «данные лидарной съемки, разновременные спутниковые снимки, архивные карты и планы археологов-предшественников, реконструкции планов раскопок, археологическая база данных ТАК и т.д.» [14, с. 167]. Важная особенность ГИС состоит в том, что в уже существующую систему можно вносить правки и добавлять новые сведения об обнаруженных памятниках, поэтому ТАК ГИС до сих пор находится в процессе разработки.

Нельзя не упомянуть проекты мультидисциплинарного подхода в исследовании археологических памятников. Один из таких разработан исследователями Казанского федерального университета И.И. Гайнуллиным и Б.М. Усмановым [3, с. 164]. Они подчеркивают, что в условиях стремительного разрушения археологических памятников под влиянием естественных и антропогенных факторов и невозможности осуществления контроля за этим процессом, необходимо принимать решительные меры, искать новые подходы к решению подобных трудных задач. В качестве идеи они предлагают использовать цифровые технологии в их взаимодействии для обнаружения, классификации и последующего сохранения памятника. В рамках их проекта особая роль уделяется ГИС, так как их функционал достаточно широк. С помощью инструментов получения сведений о местоположении памятников и составления систематизированных электронных карт, исследователям удалось составить «карту рисков» для памятников региона, что позволяет применять своевременные и эффективные меры по сохранению наследия. Таким образом, на данный момент можно говорить об успешной реализации проекта. Материалы и памятники более 18 городищ в Казанском Поволжье внесены в локальную ГИС для памятников Волжской Булгарии [3, с. 164].

Стоит отметить интересный опыт использования ГИС в данном направлении. Исследователем А.А. Карпухиным были предприняты попытки по привязке топографических материалов раскопок XIX в. к современной ГИС. В связи с активной деятельностью Суздальской экспедиции ИА РАН был поставлен вопрос о «локализации могильников, синхронных данным поселениям Суздальского Ополья» [7]. В результате использования ГИС «MapInfo» удалось определить не только примерные области поиска курганных групп, но и точное местоположение некоторых из них. Полученные сведения были перенесены на современную карту, а впоследствии использованы при проведении археологических разведок и раскопок. Удалось установить, что, несмотря на частичную сохранность некоторых из обнаруженных курганных групп можно с уверенностью говорить о разрушительном воздействии антропогенного фактора на археологические памятники. На многих из них были возведены дома, общественные здания, распаханы поля и созданы карьеры. Решением схожей проблемы занимались исследователи В.В. Лентовский и С.Л. Смекалов. Ими была выполнена «трансформация и взаимная привязка карт археологических памятников Восточного Крыма» [12]. Археологами была создана многослойная цифровая карта, в которую вошли материалы из банка цифровых карт XVIII – XX вв. При анализе полученных результатов, помимо установления приблизительного местонахождения деревень Культепе, Бешуйлы, Каралар, Джайлав, удалось также заметить изменения в береговой линии. Прежде всего, это может свидетельствовать о присутствии там археологических объектов. Таким образом, можно сделать вывод об эффективности применения ГИС в подобных условиях.

Обратимся к еще одному важному направлению применения ГИС – использованию «методов ГИС-анализа для извлечения исторической информации из распределения археологических объектов на местности путем их моделирования» [1]. С применением инструмента по классификации памятников современным археологам удается обнаружить исторические закономерности. Например, исследуя территорию Нижнего Поволжья, можно определить наиболее «заселенные» в прошлом территории, то есть территории с наибольшим числом сохранившихся археологических памятников. На основе полученных сведений можно сделать вывод об экономическом развитии региона, выдвинуть гипотезы о расположении на территории древних городов или даже целых государств.

В рамках данного направления стоит выделить работы российских археологов, которые в своих исследованиях прибегали к использованию ГИС. Группа исследователей в составе Г.А. Кошеленко, В.А. Гаибова, Г.В. Требелевой занималась исследованием среднеазиатских памятников, а именно памятников на территории Маргианы [11]. На территории этой богатой культурными памятниками исторической области долгое время (начиная с 80-х годов прошлого века) велись археологические исследования, однако многие из археологических объектов не были зафиксированы ни на одной карте. Столкнувшись с проблемой уничтожения многих памятников, в начале XXI века археологами были предприняты активные попытки по созданию «проблемно-ориентированной ГИС» [11]. Многослойная карта сохранила в себе свидетельства о памятниках разных эпох, благодаря анализу их расположения удалось проследить важные исторические закономерности, например, «постепенное «скольжение» освоенной человеком зоны на юг» [2, с. 9-10]. Исследовательница И.А. Дружинина при осуществлении своих археологических исследований также обращается к применению ГИС. Проведенное ею «изучение погребальных памятников адыго-абазинских этнотерриториальных групп» преследовало цель выявления особенностей процесса расселения адыгов [5]. Как подчеркивает автор статьи, ГИС является удобной системой для визуализации подобных масштабных процессов в истории. Вновь обращаясь к работе В.В. Лентовского и С.Л. Смекалова можно отметить их работу в данном направлении взаимодействия ГИС и археологии [12]. Исследователям удалось проследить «динамику населения Восточного Крыма с конца XVIII по начало XX в.» [12]. Можно сделать вывод о том, что археологами активно используются ГИС с целью моделирования и изучения исторических явлений.

Еще одним значимым направлением является применение ГИС в ландшафтной археологии. Ландшафтная археология предметом своего исследования определяет «изучение взаимодействия человека и его природного окружения» [10]. Принцип её работы базируется на применении междисциплинарного подхода к изучению рассматриваемых вопросов. В данном направлении стоит отметить исследования, проводимые Д.С. Коробовым. С использованием существующих АГИС «Кисловодск», отдельных ГИС с археологическими памятниками, личных заметок с указаниями на координаты памятников и топографических карт с отображением рельефа местности Кисловодской котловины, им была установлена предположительная связь между местом жительства и экономической деятельностью алан. Несомненно, нельзя не отметить значимую роль ГИС в данном исследовании, ведь именно опираясь на модель, созданную в ней, Д.С. Коробову удалось визуализировать предположительное место размещения аланских городов и найти взаимосвязь между ними и расположением ближайших водных ресурсов, экономических центров и т.д. [10].

Таким образом, анализ опыта применения ГИС в археологических исследованиях позволяет сделать вывод о перспективности развития науки в данном направлении. Использование данных технологий открывает широкий спектр возможностей для археолога, обеспечивая его солидным инструментарием для реализации поставленных задач. Среди них – возможность создания карт, обнаружение археологических памятников на основе заданных алгоритмов, моделирование (проектирование) исторических ситуаций и многие другие. Стоит отметить, что возможности использования ГИС в археологических исследованиях не ограничены и, как ранее упоминалось в исследовании, ГИС могут применяться и при решении нестандартных археологических задач. В отличие от многих цифровых технологий, например, 3D-технологий, ГИС является более доступной, что позволяет большему числу археологов обращаться к ее использованию.