Авторизация

Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
  • Форум
  • Блоги
  • Контакты
  • Новости
  • Продукты
  • Отрасли
  • Обучение
  • Поддержка
  • События
  • О компании
  • 4 (43) | 2007 Использование «полевой ГИС» в археологических исследованиях

    Пушкарев А.А., Зайцева О.В., Барсуков Е.В., г. Томск, Исторический факультет Томского государственного университета, E-mail: supdron@mail.ru, snori76@mail.ru, johnbars@mail.ru

    Геоинформационные технологии в последнее время занимают все более прочные позиции в археологической науке. Сфера их применения достаточно широка: картографирование и паспортизация памятников, исследование ареалов распространения культур и отдельных типов вещей, трехмерное моделирование и т.д.

    Очень удобный инструмент для исследователя предоставляют «полевые ГИС». Если полнофункциональные ГИС продукты в первую очередь предназначены для обработки и анализа уже имеющейся пространственной информации, то полевые ГИС, такие как пакет ArcPad от компании ESRI, используются для сбора и уточнения данных непосредственно на местности [1, 2]. Появление подобных ГИС, как ответ на потребности различных потребителей, стало возможным в результате развития микрокомпьютерных технологий, с появлением и широким распространением ноутбуков и, позднее, карманных компьютеров (PDA).

    Использование ноутбука наиболее целесообразно при стационарных полевых исследованиях, а на маршрутах существенные преимущества имеют карманные компьютеры. Во-первых, они очень компактны и действительно «помещаются на ладонь». Во-вторых, они потребляют мало энергии – срок работы от аккумулятора до 10 часов и более. В-третьих, карманные компьютеры имеют «перьевой» интерфейс, которым пользователь может управлять буквально на ходу.

    Второй важной составляющей полевой ГИС является GPS-приемник, подключенный к карманному компьютеру и с помощью спутников определяющий точное местоположение снимаемого объекта в мировой системе координат.

    Третьей составляющей является программное обеспечение, которое, по сути дела, является ядром полевой ГИС. Оно производит обработку информации, поступающей с GPS навигатора, а также позволяет вести базу данных по исследуемым объектам и взаимодействовать с центральной базой данных.

    Непосредственно в ходе археологической разведки полевые ГИС выполняют несколько функций. Рассмотрим их подробнее.

    Навигация. Археологическая разведка в условиях сибирской тайги связана с постоянным преодолением всевозможных природных препятствий: озер, болот, бурьянов и пр. Следовать намеченному маршруту и не сбиваться с него в таких условиях при наличии только обычной топографической карты почти невозможно.

    Полевая ГИС позволяет постоянно контролировать текущее местоположение на местности. На компьютере отображается оцифрованная карта и точка вашего местонахождения с точностью +/- 5-20 метров (рис. 1). Координаты местоположения ежесекундно поступают в компьютер с приемника GPS. Полевая ГИС, помимо традиционной топокарты, позволяет при навигации использовать и другие данные, в том числе данные дистанционного зондирования.


    Рис. 1.
    Полевая ГИС ArcPad с топокартой, линией маршрута и точкой местоположения.

     

    Космоснимки – это точные фотокопии земной поверхности на момент съемки (рис. 2). Обычно они содержат более свежую и объективную информацию о местности, чем обычные топографические карты, в которые к тому же изначально заложена схематичность. Ограничения по секретности на космокарты (привязанные космоснимки) значительно ниже топокарт. Их точность не должна превышать 4м на пиксель изображения, а карты такой точности пока относятся к секретным. Впрочем, подобные космоснимки недешевы и доступны не всем исследователям. Однако в сети Интернет доступны бесплатные цветные космокарты 14-ти метровой точности (1 пиксел = 14м; см., например). И этой точности вполне достаточно для решения большинства задач, стоящих перед археологами.


    Рис. 2.
    ArcPad с космоснимком, линией маршрута и точкой местоположения.

     

    Также полевая ГИС может отображать карты рельефа – трехмерные модели ландшафта (рис. 3). Этот слой содержит информацию, полученную с космического спутника в формате SRTM (Shuttle Radar Topography Mission). Карта рельефа представляет собой сетку квадратов с размером сторон 90м. В узлах этой сетки содержатся снятые спутником высотные значения. Данные SRTM бесплатны и доступны в сети Интернет. Это очень значимая часть нашей карты, так как выделение перспективных зон для обнаружения археологических памятников связано, в первую очередь, с анализом рельефа той или иной территории. Места, где с наибольшей вероятностью могут находиться археологические памятники, как правило, связаны с высокими надпойменными террасами, останцами и т.п.


    Рис. 3.
    ArcPad с картой рельефа и точкой местоположения.

     

    Если на протяжении разведки ведется постоянная GPS съемка (составляется Tracklog маршрута), то в будущем, при возникновении необходимости более детального обследования пройденного участка, вы или ваши последователи по этим данным сможете спланировать свой маршрут с учетом тех мест, которые уже изучены (рис. 4).


    Рис. 4.
    ArcPad с топокартой, линией маршрута и обнаруженными археологическими объектами.

     

    Определение абсолютных географических координат. Используемые археологами условные топографические привязки к водоемам и населенным пунктам весьма ненадежны. Памятники нередко «теряются», оказываются «дважды» открытыми, один и тот же памятник может фигурировать под разными названиями и т.д. Все эти проблемы отпадают при использовании спутникового навигационного приемника, точность которого при нормальных условиях составляет 5-10м. При обнаружении археологического объекта используется функция «создание точечного объекта с помощью текущей GPS позиции», и к новому объекту добавляется вся необходимая информация.

    Создание базы данных. Одновременно с определением координат полевая ГИС позволяет создавать первичную базу данных исследуемых объектов. На каждый археологический памятник уже в поле составляется паспорт. Он включает в себя текстовую информацию (описание памятника, окружающей местности и др.), графическую информацию (план памятника, рельефа, фотографии), а также аудио и видеозаписи.

    Используемая нами полевая ГИС состоит из следующих компонентов:

    • Карманный компьютер серии Pocket PC HP Ipaq 2210
    • Портативный GPS приемник Globalsat BT-338
    • Программное обеспечение ESRI ArcPad
    • Набор географических слоев (топографическая карта, космоснимок, 3D модель рельефа).

    Компоненты подбирались по принципу наилучшего соотношения цены, качества и совместимости между собой. Портативный компьютер HP IPAQ 2210 на время его покупки являлся наиболее функционально наполненным устройством в своей ценовой категории. Мощность процессора и объем оперативной памяти оптимально подходят для работы необходимого программного обеспечения. Немаловажным фактором являлась совместимость компьютера с уже имевшимся у нас GPS приемником Globalsat BT-338 – одной из самых недорогих моделей навигаторов, хорошо подходящих для работы в сильно залесённой местности благодаря современному чипсету Surf Star III.

    Компания ESRI на сегодняшний день является мировым лидером в разработке программного обеспечения ГИС. Программа ArcPad полностью совместима с другими продуктами семейства ArcGIS, что позволяет очень быстро и просто обмениваться данными (карты, координаты, базы данных и др.) между ними.

    Картографический материал состоит из четырех слоев: топографическая карта, космоснимок, трехмерная модель рельефа и «историческая» карта (населенные пункты и пути сообщения 17-19 веков). Данные дистанционного зондирования были получены нами из сети Интернет. После предварительной обработки карты импортируются в приложение ArcMap настольных продуктов ArcGIS, далее сохраняются в формате ArcPad и копируются на микрокомпьютер.

    Процесс подготовки традиционной топокарты несколько сложнее. Сначала бумажный оригинал карты сканируется, а полученное растровое изображение импортируется в ArcMap. Затем с помощью модуля Dimensioning карта «привязывается» к заданной системе координат. Для большинства отечественных карт это система координат 1942 года. После этого карта сохраняется в формате ArcPad и копируется на микрокомпьютер.

    Как и настольные продукты ArcGIS, программа ArcPad поддерживает послойную структуру организации данных – каждый тип данных находится в отдельном слое [3]. Таким образом, наш проект изначально состоял из четырех слоев (каждый тип карт). Помимо этого, пользователь может создавать дополнительные слои и заносить в них необходимую информацию, например слой, который будет содержать обнаруженные в разведке памятники, или слой для фиксации характерных деталей рельефа (край трассы и др.). Уникальность ГИС-технологий заключается в соединении географической информации и баз данных. По ходу разведки вы можете с помощью ArcPad не только запоминать местоположение археологических объектов, но и составлять для них первичное описание. Так, в дополнение к имеющимся картам нами был добавлен слой для предварительного описания археологических объектов (рис. 5). Поля базы данных содержали следующие элементы: название, краткое описание, ссылка на фото, дополнительная информация.


    Рис. 5.
    Атрибутивная таблица в полевой ГИС ArcPad.

     

    Данные, собранные в процессе разведки с помощью полевой ГИС, служат основой для создания полнофункциональных ГИС по соответствующей тематике.

    ГИС для археологов – это удобный инструмент исследования, позволяющий оперировать большим объемом пространственных данных, представлять их в наглядном виде и, что самое важное, получать принципиально новую информацию об объекте исследования.

    Литература

    1. Зайцева О.В., Капитонова М.А. Предварительные итоги исследования Шайтанского археологического микрорайона (к археологической карте Кожевниковского района Томской области) // Археолого-этнографические исследования в южнотаежной зоне Западной Сибири. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2003, cc. 15-18.

    2. Зайцева О.В., Барсуков Е.В., Гусев А.В. О выделении Шайтанского археологического микрорайона на юге Томской области // Археологические микрорайоны Северной Евразии. Материалы научной конференции. – Омск, 2004, cc. 37-40.

    3. S. Clarke, C. Greenwald, V. Spalding. Using ArcPad ESRI. ESRI Press. 2002, 390 с.




    Версия для печати