CC BY
94
УДК 902.01
Галынкин Евгений Владимирович
аспирант кафедры древней и средневековой истории России
ФГБОУ ВО «Пермский государственный гуманитарно-педагогический
университет», г. Пермь, Россия 614990, г. Пермь, ул. Сибирская, 24, e-mail: [email protected]
СПЕЦИФИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ В АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
EvgenyW. Galynkin
Postgraduate of the Department of Ancient and Medieval History of Russia
Federal State-Financed Educational Institution of Higher Education 'Perm State Humanitarian Pedagogical University' 614990, Perm, Russia, 24, Sibirskaya Str., e-mail: [email protected]
SPECIFICATION OF SIMULATION IN ARCHAEOLOGICAL RESEARCHES
Аннотация. Рассматриваются метод моделирования, его суть и специфика применения в археологических исследованиях в виде построения геоинформационной системы, использования фотограмметрии, беспилотных летательных аппаратов и технологии получения и обработки информации об удаленных объектах с помощью активных оптических систем (Lidar).
Ключевые слова: модель, моделирование, геоинформационные системы, фотограмметрия, беспилотные летательные аппараты, Lidar, археология Пермского Предуралья.
Abstract. Discusses the method of modeling, its essence and specifics of application in archaeological research in the form of construction of geoinformation system, using photogrammetry, unmanned aerial vehicles and the technology of obtaining and processing information about deleted objects using active optical systems (Lidar).
Keywords: model, modeling, geoinformation systems, photogrammetry, unmanned aerial vehicles, Lidar, archeology of the Perm Ural region.
© Ta^bfflKHH E.B., 2017
Моделирование - это метод познания окружающего мира, состоящий в создании и исследовании моделей. Метод существует уже много десятилетий, однако методология моделирования долгое время развивалась независимо отдельными науками. Лишь постепенно стала осознаваться роль моделирования как универсального метода научного познания.
Термин «модель» широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. Так, в Большой советской энциклопедии модель в широком понимании трактуется как «образ (в том числе условный или мысленный) или прообраз (образец) какого-либо объекта или системы объектов ("оригинала" данной модели), используемый при определенных условиях в качестве их "заместителя" или "представителя"» [3]. В более узком смысле модель является образцом, служащим«эталоном (стандартом) для серийного или массового воспроизведения» [7]. Соответственно, модель является либо «имитацией» действительности, либо «реальным воплощением» некоторого субъекта.
Отсюда процесс моделирования - это процесс исследования «объектов познания на их моделях, построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений и конструируемых объектов для определения, уточнения их характеристик, рационализации способов их построения и т. д.)» [6]. Моделирование - неотъемлемая часть развития знания.
Актуальность метода моделирования заключается в возможности его применения в междисциплинарном исследовании. В последнее время компьютерное моделирование исторических источников и пространственных исторических данных (геоинформационных данных) является очень востребованным и выражается в большом количестве проектов, осуществляемых ведущими научными и образовательными организациями Российской Федерации. Философские аспекты метода моделирования - это часть узкоспециальной методологии в любой науке. Историческая наука сегодня является дисциплиной, способной не только повествовать о прошлом человечества, описывать его, но и предвидеть, предполагать и заполнять лакуны в историческом знании.
Моделирование - наиболее распространенный метод исследования окружающего нас мира. Оно участвует в любом действии исследователя как на теоретическом, так и на практическом уровне. Моделирование - это своего рода отправная точка в создании новой гипотезы, теории. Модель зачастую отражает те черты, которые нужны исследователю, тем самым представляя
упрощенное понимание сути явления или объекта. Фактически отбрасывая все лишнее, ученый останавливается на важном. Кроме того, упрощение объекта -это первый признак того, что информация будет доступна пониманию всех интересующихся в научном сообществе.
При создании модели всегда появляются новые факты, которые были непостижимы при общем рассмотрении. Комплексный анализ считается одним из самых объективных способов анализа. Взаимосвязь гуманитарных и естественнонаучных методов, законов представляет квинтэссенцию наивысшего объективного и рационального понимания строения изучаемого явления. Имея перед собой полученное «зерно истины», необходимо обязательно учитывать, что модель не идеальна, возможны небольшие погрешности.
В настоящее время российские ученые занимают передовые позиции в области компьютерного моделирования исторических процессов. Полученные результаты, выдвинутые подходы и намеченные перспективы свидетельствуют о большом теоретическом и прикладном интересе, который представляет собой это направление исследований. В настоящее время работы в этой области активно ведутся учеными во многих институтах Российской академии наук, в вузах Москвы, Барнаула, Красноярска, Екатеринбурга, Перми и Ижевска.
Археология считается одной из наиболее консервативных областей исторических исследований, но и ее развитие сейчас немыслимо без огромных баз данных, баз знаний и интернет-сообщества. С помощью междисциплинарного подхода из разрозненных находок и усилий отдельных исследователей складывается общая картина древнего прошлого. Поэтому рассмотрение философских аспектов взаимосвязи моделирования с археологической дисциплиной не только полезно, но и нужно для построения правильной методологии исследования.
Применение моделирования на территории Уральского региона не так широко распространено, как этого бы хотелось. Большинство историков ограничивается лишь текстовым описанием проведенного исследования, что отражается в отчетах об итогах археологических раскопок. Принцип же комплексного исследования предполагает всестороннее рассмотрение археологического потенциала памятника, в том числе и построение определенной модели взаимодействия человека с природным ландшафтом в виде формы и характеристик жилища, материальной культуры и мировоззренческого развития.
Комплексное изучение памятника предполагает использование такого метода, как фотограмметрия. Фактически фотограмметрия - это измерение объекта по фотографии. Метод заимствован из геодезии, где он представляет собой технологию дистанционного зондирования земли, позволяющую определять геометрические, количественные и другие свойства объекта на поверхности земли по фотографии.
Аэрофотосъемка является одним из самых старых методов изысканий в археологии, поскольку древние памятники часто весьма хорошо различимы на аэрофотоснимках. Тем не менее их различимость зависит от внутренней структуры и степени сохранности памятника на поверхности. Древние остатки поселений и могильников и прочие антропогенные изменения ландшафта благодаря своим световым характеристикам (отличиям в свете, тени и контрасте -light-shadow-contrasts) часто видны непосредственно на снимках [8]. Например, изучая различия растительности по аэро- и космическим фотоснимкам, можно судить о нарушениях естественной экологии из-за человеческой активности. Так же дела обстоят и с выявлением могильников и поселений.
Наиболее важный аспект воздушной археологии - это изменение угла взгляда на памятник. Так, памятник, чья структура лишь частично понятна при изучении его поверхности или в принципе неразличима, преобразуется при вертикальной перспективе в своего рода архитектурный план, несущий сведения о находившихся на поселении материальных объектах. Это позволяет разглядеть памятник целиком, по крайней мере на уровне видимости. Кроме того, подобный ракурс дает возможность связать археологический памятник с его топографическим и экологическим окружением.
Коллеги из Удмуртии благодаря беспилотным летательным аппаратам давно уже исследуют бассейн реки Чепцы. Этой группой пристально исследуется Солодырское I городище, именуемое Иднакар, памятник чепецкой культуры. Применяя геофизические методы, Игорь Витальевич Журбин создает планы памятников. Эти исследования существенно дополняют ранее произведенное изучение памятника под руководством А.А. Спицына и Н.Г. Первухина (1885-1889 гг.), С.Г. Матвеева и А.П. Смирнова (1927-1929 гг.), М.Г. Ивановой (с 1974 г.) [5].
Интересным и перспективным является геофизический метод. Как и все физические тела, грунт имеет сопротивление, благодаря этому можно наблюдать разницу сопротивлений и выявить рельеф памятника.
При геофизических исследованиях укрепленных поселений актуальной задачей является детальное изучение оборонительных сооружений. Оно
предполагает реконструкцию формы сохранившейся части укреплений, восстановление их структуры (слоистость - однородность) и оценку состава грунтов. Данная информация позволяет прогнозировать технологию возведения оборонительных сооружений. Безусловно, для определения хронологии, техники формирования и выявления конструктивных особенностей укреплений необходимы раскопки. Однако, учитывая специфику и существенные трудозатраты археологических исследований оборонительных сооружений, эффективным способом их предварительной реконструкции является геофизическое изучение структуры и формы укреплений.
С помощью геофизических методов был исследован Рождественский комплекс в Карагайском районе Пермского края [4].
Существуют и более точные методы изучения археологических памятников, например, использование технологии получения и обработки информации об удаленных объектах с помощью активных оптических систем, иначе говоря, световой дальномер. Технология эта называется Lidar. Для отечественной археологии это достаточно дорогостоящее оборудование. Принцип действия заключается в том, что направленный луч источника излучения отражается от целей, возвращается к источнику и улавливается высокочувствительным приемником: время отклика прямо пропорционально расстоянию до цели. Этот метод часто используется для фиксации замеров в строительных работах.
Благодаря такой технологии, в прошлом году, например, удалось найти один из римских военных лагерей в Италии, город Триест, что поставило под сомнение дату первого римского военного лагеря [1].
На базе данных методов появляется наиболее противоречивый метод моделирования в исторической науке - построение 3D-модели как памятника, так и археологических находок.
Данный метод ранее воспринимали лишь как способ визуализации данных. Использование построенного на базе 3D-модели объекта могло выглядеть как способ представления электронной формы, и не более. Только в последнее время ученые стали осознавать, что трехмерное построение объекта дополняет комплексное изучение памятника, а также в какой-то мере является еще одной возможностью для сохранения культурного наследия. Таким примером является австрийский проект Карнунтум [9]. В древности это было кельтское поселение, затем римлянами в I веке был построен укрепленный военный лагерь.
Отдельное внимание следует уделить методам картографирования и построения геоинформационных систем (ГИС). Многие историки до сих пор не воспринимают всерьез преимуществ, которыми обладают ГИС. Между тем геоинформационные технологии во многом базируются на сотрудничестве специалистов различных областей, интеграции источников и методов разных наук, что в среде историков также не всегда принимается однозначно. ГИС, таким образом, выступают как двигатель на пути к сближению различных областей наук.
В археологии геоинформационная система может объединить данные, полученные в результате использования различных методов. Это, бесспорно, визуализация знаний и логически связанных между собой данных. В нее включаются не только 3D-модель интересуемого нас объекта, но и различные сведения о том, кто копал памятник, к какому типу его можно отнести и т. д. Без сомнения, конечный продукт можно использовать в качестве учебного пособия для школьников и студентов-историков. В связи с имеющимся законом о запрете публикации данных об археологических объектах, доступ к ГИС-системе должно быть разграничен как для профессионалов-историков, так и для просто интересующихся археологией людей.
На сегодняшний день в археологическом сообществе назрела необходимость унификации описания археологических памятников в связи с созданием российского государственного реестра объектов культурно-исторического наследия, учета этих сведений при подготовке кадастровых документов земельных участков, а также облегчения обработки формализованных данных. Исходя из поставленных задач, многие ученые начинают осознавать насущность разработки таких специализированных программных комплексов с возможностью автоматического вывода результатов обработки, в том числе в виде цифровой археологической карты [2].
Сегодня представление об истории как описательной науке постепенно замещается представлением об истории как науке прогрессивной, занимающейся восстановлением и сохранением историко-культурного наследия. Поэтому разумным представляется популяризация междисциплинарных работ, посвященных реконструкции исторических процессов и историческому прогнозу, которые опираются на широкий системный взгляд, объективные количественные данные, результаты компьютерного моделирования.
Список литературы
1. Антонов Е.В Триесте нашли древнейший римский лагерь // Наука и жизнь: [Электронный ресурс]. - URL: https://www.nkj.ru/news/26089/ (дата обращения: 05.02.2016).
2. Бирюков Б.В. Моделирование / Б.В. Бирюков, Ю.А. Гастев, Е.С. Геллер - Большая советская энциклопедия : [Электронный ресурс]. - URL: http://bse.slovaronline.com/ (дата обращения: 03.05.2016).
3. Гастев Ю.А. Модель // Большая советская энциклопедия : [Электронный ресурс]. -URL: http://bse.slovaronline.com/ (дата обращения: 03.05.2016).
4. Журбин И.В. Геофизические исследования планировки и оборонительных сооружений Рождественского городища // Труды Камской археолого-этнографической экспедиции. - Вып. VIII. Археологические памятники Поволжья и Урала: современные исследования и проблемы сохранения и музеефикации. - Пермь: ПГПУ, 2012. - С. 306-312.
5. Иванова М.Г. Иднакар: древнеудмуртское городище IX-XIII вв. - URL: http://elibrary.unatlib.org.ru/pdfpreview/bitstream/handle/ (дата обращения: 05.09.2015).
6. Крупочкин Е.П., Боенко К.А. Археологическое картографирование в России: состояние и пути развития // Известия Алтайского государственного университета. Серия «Биологические науки. Науки о Земле. Химия». - 2010. - № 3/2. - С. 110-119.
7. Модель // Большая советская энциклопедия : [Электронный ресурс]. - URL: http://bse.slovaronline.com/ (дата обращения: 03.05.2016).
8. Райнхольд С. Аэрофотосъемка и археология культурного ландшафта. Системы поселений позднего бронзового - раннего железного века в верхней части Кисловодской котловины // Круглый стол «Археология и геоинформатика» (Москва, 2005 г.) : сб. докл. / сост. Д.С. Коробов : [Электронный ресурс]. - М., 2005. - 2-й электрон. опт. диск (CD-ROM).
9. Virtual archaeology and archaeological prospection : [Электронный ресурс]. - URL: http://www.7reasons.net/?page_id=37051 (дата обращения: 27.02.2016).
