Введение 7
1. Естественнонаучные методы в археологических исследованиях: обзор современного
состояния изучаемой проблемы 9
1.1 Методы естественных наук в археологии 9
1.2 Геофизические методы в археологических исследованиях 10
1.2.1 Магниторазведка в археологических исследованиях 10
1.2.2 Опыт применения геофизики в археологических исследованиях 12
1.2.3 Достоинства и недостатки метода магниторазведки 14
1.3 Геоинформационные технологии в археологических исследованиях 17
1.4 Данные дистанционного зондирования в археологических исследованиях 18
1.4.1 Изучение дорог по данным дистанционного зондирования в археологии 20
1.5 Комплексные естественнонаучные исследования в археологии 21
2. Описание объекта исследования 24
2.1 Геолого-геоморфологическое описание района исследования 24
3. Методика исследования 26
3.1 Исходные данные 26
3.2 Выбор программного обеспечения 28
3.3 Подготовка данных проекта и выявление аномалий 29
3.4 Создание базы данных аномалий 30
3.5 Классификация аномалий 31
3.6 Построение карты плотности 40
3.7 Трансформации магнитного поля 41
3.8 Применение данных дистанционного зондирования при интерпретации полученных
результатов 45
4. Результаты исследования 48
Заключение 52
Список использованных источников 54
Настоящая работа написана по обобщенным аналитическим материалам, собранным в результате проведения институтом геологии и нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) федерального университета магниторазведочных работ на территории Болгарского городища в 2012-2013 гг.
В 2011 году Казанский федеральный университет стал участником масштабного проекта по возрождению памятников истории и культуры Республики Татарстан. С 2010 года в соответствие с программой республиканского Фонда «Возрождения» начались реставрация, реконструкция исторических достопримечательностей и памятников культуры, строительство новых объектов культуры и инфраструктуры. Одним из ключевых объектов деятельности Фонда является город Болгар, представляющий собой мировую историческую ценность.
Именно территория Болгарского городища стала площадкой для взаимодействия самых разных наук. При изучении данной территории активно использовались междисциплинарные исследования. Широкое применение нашли неразрушающие методы обследования территории памятников, основанные на комплексном анализе, имеющегося архивного материала и данных геофизических и аэрокосмических съемок [1]. Для исследования погребенных археологических памятников на территории городища, начиная с 2011 г., наряду с другими методами ведутся магниторазведочные работы.
Целью настоящего исследования является интерпретация и классификация (с точки зрения аномалеобразующих объектов) магнитных аномалий, выявленных на территории Болгарского городища, с применением данных дистанционного зондирования и геоинформационных технологий.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач, а именно:
1. Создать единый проект, содержащий карту магнитных аномалий,
космические снимки, аэрофотоснимки, ЦМР на исследуемую территорию.
2. Провести пространственную привязку для всех растровых данных
3. Выделить и оцифровать магнитные аномалии.
4. Проанализировать каждую аномалию. Проследить динамику участка, на котором расположена аномалия, по разновременным снимкам; сравнить данный участок с рельефом;
5. Изучить данные археологических раскопок в пределах изучаемой
территории.
6. Наполнить атрибутивной информацией каждую обнаруженную аномалию.
7
7. Провести классификацию аномалий по типу аномалеобразующих объектов. Дать заключение по типам магнитных аномалий.
8. Построить карту плотности распределения археологических аномалий.
9. Построить карты-трансформанты магнитного поля. Выделить по ним линейно-вытянутые объекты и озера.
10. Провести комплексный анализ данных, сделать выводы.
Актуальность выбранной тематики работы обусловлена необходимостью
развития неразрушающих и экспрессных методов для решения поисковых задач археологии. Для корректной интерпретации полученных в ходе исследования результатов целесообразно использовать всю имеющуюся информацию об изучаемом объекте в комплексе с применением современных технологий обработки.
Научная новизна работы заключается в выборе методики классификации аномалий и предположительном определении их источников.
Современный этап археологии характеризуется быстрым развитием новых технологий и их массовым внедрением в исследования. Все чаще проводятся междисциплинарные исследования, рассматривающие изучаемый объектс разных ракурсов. В свою очередь это сказывается на качестве получаемых результатов. Информация, поступающая из разных источников, способствует более полному изучению того или иного объекта, более корректному понятию причин, вызывающих те или иные процессы и явления.
Сегодня в арсенале инструментов археологов наряду с традиционными инструментами появляется мощное средство дистанционного изучения памятников. Применение геофизических методов в археологииподнимает уровень исследований на более высокую ступень. Рекогносцировка местности проводится на качественно новом уровне. Геофизические методы дают подробную информацию о подповерхностном строении территории и при этом не касаются объекта исследования непосредственно, то есть вероятность повредить или разрушить ценные уникальные погребенные археологические памятники сводится к минимуму.
В то же время на качественно новый уровень выходит и камеральная обработка данных. В век компьютерных технологий все имеющиеся материалы хранятся наряду с бумажными носителями и в электронном виде. Развитие геоинформационных технологий позволяет максимально извлекать представленную информацию, проводить сложные анализы. А доступ к ДДЗЗ позволяет исследователю отдалиться от изучаемого объекта и взглянуть на него с высоты птичьего полета, тем самым рассматривать его в отношениях с соседними областями.
Результатом данного исследования стала схема участка Болгарского городища с нанесенными на нее современными дорогами, озерами, которые возможно существовали и в древности, погребенными вероятно археологическими памятниками. При построении этой схемы использовался мультидисциплинарный подход. Основным источником информации служила карта магнитных аномалий, в качестве вспомогательных выступали данные ДЗЗ, ЦМР, отчеты археологов. Результаты комплексного анализа материалов на территорию Болгарского городища позволил сделать некоторые предположения об особенностях местности. Была проведена попытка классификации имеющихся магнитных аномалий с учетом специфики данной территории.
Карты магнитных аномалий и построенные на их основе схемы внутреннего
строения городищ дают возможность археологам более обоснованно намечать места
52
будущих выборочных раскопов [40]. По результатам данной работы были выявлены наиболее перспективные участки для заложения раскопов.
Исходя из результатов, полученных в ходе исследования, предполагается, что в районе водоемов, находящихся за пределами исследованного участка, также могут быть обнаружены объекты гончарного производства. Это значит, что для археологов более приоритетными являются участки, на которых в древности имелись озера. А информацию о древних водоемах они могут получить по данным геофизических исследований.
данным геофизических исследований.
1. Ситдиков А.Г., Волков И.В., Лопан О.В. Раскопки на юго-западной окраине Болгарского городища (раскопы CCI, CCII и CCIII). Археологические исследования 2014 г.: Болгар и Свияжск. 2014. С. 22-24.
2. Smekalova T. N., Yatsishina E. B., Garipov A. S., Pasumanskii A. E., Ketsko R. S., Chudin A. V. Natural Science Methods in Field Archaeology, with the Case Study of Crimea. Crystallography Reports. 2016, V. 61. P. 533-542.
3. Носкевич В.В., Федорова Н.В., Муравьев Л.А. Картирование археологических памятников с помощью магнитометрии. Уральский геофизический вестник. 2010. №2(17). С. 47-52.
4. Муравьев Л.А. Возможности высокочувствительных магнитометров POS при проведении геомагнитных съемок. Уральский геофизический вестник. 2007. № 1 (10).
С. 56-60.
5. Франтов Г. С. Применение геофизических методов разведки в археологии. Археология и естественные науки. 1965. №129. С.244-251.
6. Журбин И.В. Геофизика в археологии: методы, технология и результаты применения. Ижевск. Изд-во УрО РАН, 2004. С.135-150.
7. Смекалова Т.Н., Яцишина Е.Б., Лисецкий Ф.Н., Чудин А.В., Гарипов А.С., Пасуманский А.Е., Кецко Р.С. Высокие технологии в археологии на примере Крыма. Боспорские исследования. 2014. Вып.XXXIII. С. 445-502.
8. Иванова М. Г., Журбин И. В. Междисциплинарные исследования археологических памятников Камско-Вятского региона: некоторые итоги и задачи. Известия Коми научного центра УрО РАН. 2012. №2(10). С. 120-130.
9. Aitken M. J. The magnetic survey. Antiquaries Journal. 1960. Vol. 40. P. 21-24/
10. JorgW.E. Fassbinder. Seeing beneath the farmland, steppe and desert soil: magnetic prospecting and soil magnetism. Journal of Archaeological Science. 2015. V.56. P.85-89.
11. Кошелев И.Н., Магнитная разведка археологических памятников [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие. - 2005. - 311 с. Режим доступа: http://www.archeologia.ru/Library/Book/14dc8c0aeabc. - (Дата отображения: 23.12.2016).
12. Авдусин Д. А. Полевая археология СССР: учеб.пособие. - 2-е изд., М.: Изд-во Высш. школа, 1980. - 335 с.
13. Gubbins D., Herrero-Bervera E. Magnetism and archaeology. Encyclopaedia of Geomagnetism and Paleomagnetism. 2012. P. 101-118.
14. Гершанок Л. А. Малоглубинная магниторазведка в условиях промышленных помех.
Вестник Пермского университета. 2013. Вып. 1(18). С. 34 -50.
54
15. Скакун Н.Н., Тарасов В. А. Результаты применения магниторазведки и каппаметрии при исследовании поселения трипольской культуры Бодаки. Археологические вести. 2000. Вып. 7. С. 60-69.
16. Смекалова Т.Н., Восс О., Мельников А.В.. Магнитная разведка в археологии. 12 лет применения Оверхаузеровскогоградиентометра GSM-19WG. 2007. - 74 с.
17. Peter L. Drewett, Field Archaeology:An Introduction. UCL Press. 1999. P. 50-55.
18. Колчин Б.А., Монгайт Ф.Л. Применение естественнонаучных методов в археологии. Вопросы истории. 1960. №3. С. 78-79.
19. Шилик К.К., Опыт применения магниторазведки на древнерусском городище. Археология и естественные науки. 1965. №129. С.252-256.
20. Бессонова Е. А., Ивлиев А.Л., Результаты применения магниторазведки в исследованиях Краскинского городища. Вестник ДВО РАН. 2007. №5. С. 46-56.
21. Федорова Н. А. Средневековые сельские поселения Суздальской земли по данным археологии и геофизики (исследования 2008 г.). Материалы пятого круглого стола. 2012. Вып.226. С. 77-87.
22. Кирюшин Ю.Ф., Папин Д.В., Федорук А.С., Шамшин А.Б., Дядьков П.Г.,Чемякина М.А., Позднякова О.А. Комплексные археолого-геофизическиеисследования могильника Рублево - VIII. Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. 2007. Т. XIII, часть I. С. 268-272.
23. Крадин Н.Н., Бессонова Е.А., Саранцева С.Е., Ковычев Е.В., Харинский А.В. Результаты геофизических исследований усадьбы Алестуй в Забайкалье. Гуманитарные исследования в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. 2014. №4. С.25 - 33.
24. Косовягина М.В., Горских П.П. Детальные геофизические исследования при изучении курганов Воронежской области. Четырнадцатая Уральская молодежная научная школа по геофизике: Сборник научных материалов. 2013. С.170-174.
25. Гельман Е. И., Ивлиев А. Л. Новый метод археологической разведки (на примере Краскинского городища). Вестник ДВО РАН. 2013. №1. С. 117-124.
26. Epov M.I., Balkov E.V., Chemyakina M.A., Manshtein A.K., ManshteinYu.A., Napreev
D. V., Kovbasov K.V. Frozen mounds in Gorny Altai: geophysical and geochemical studies. Russian Geology and Geophysics. 2012. V. 53. P. 583-593.
27. Arciniega-Ceballos A., Hernandez-Quintero E., Cabral-Cano E., Morett-Alatorre L., Diaz- Molina O., Soler-ArechaldeA., Chavez-Segura R. Shallow geophysical survey at the archaeological site of San Miguel Tocuila,Basin of Mexico. Journal of Archaeological Science. 2009. V.36. P.1199-1205.
28. Lopez-Loera H., Urrutia-Fucugauchi J., Comparan-Elizondo J.L., Castillo-Torres R., Ponce- Juarez R., Jarquin-Pacheco A.M., Martinez-Vargas E. Magnetic study of archaeological structures in La Campana, Colima, western Mesoamerica. Journal of Applied Geophysics. 2000. V. 43. P. 101-116.
29. Dirix K., Muchez P., Degryse P., Music B., Poblome J. Integrating Multi-element Geochemical and Magnetic Survey at Ancient Sagalassos (Southwest Turkey): Anthropogenic Versus Natural Anomalies. Archaeological Prospection. 2013. V. 20. P. 233-247.
30. Boschi F. Magnetic Prospecting for the Archaeology of Classe (Ravenna). Archaeological Prospection. 2012. V. 19. P. 219-227.
31. Пунегов Б. Н. Микромагнитная съемка при археологических исследованиях (на примере Аркаима). Уральский геофизический вестник. 2009. №1. С. 50-58.
32. Журбин И. В. Применение геофизических методов для оценки структуры и границ укрепленных поселений. Труды КАЭЭ ПГГПУ. 2014. Вып.9. С. 50-56.
33. Берсенева Н. А., Епимахов А. В., Носкевич В. В., Федорова Н. В. Возможности синтеза геофизической и археологической информации при интерпретации результатов раскопок (на примере поселения бронзового века Каменный Амбар). Вестник археологии, антропологии и этнографии. 2015. №1(28). С. 4-14.
34. Loperte A., Satriani A., Bavusi M., Lapenna V., Del Lungo S., SabelliR., Gizzi F. T. Geophysical prospecting in archaeology: investigations in Santa Venera, south suburb of Poseidonia-Paestum, Campania, southern Italy. Journal of geophysics and engineering. 2011. V. 8. P. 23-32.
35. Археогеофизика в Западной Сибири и на Алтае. Итоговый отчет по междисциплинарному интеграционному проекту фундаментальных исследований СО РАН. 2008. № 109. 84 с.
36. MoussaviAlashloo S. Y., Saad R., Nawawi M. N. M., Saidin M., Alashloo M. M. Magnetic and 2D Electrical Imaging Methods to Investigate an Archaeological Site at Sungai Batu, Kedah, Malaysia. 3rd International Conference on Chemical, Biological and Environmental Engineering. 2011. P.42-48.
37. Smekalova T. N., Yatsishina E. B., Garipov A. S., Pasumanskii A. E., Ketsko R. S., Chudin A. V. Natural Science Methods in Field Archaeology, with the Case Study of Crimea. Crystallography Reports. 2016. V. 61. P. 533-542.
38. Дудкин В.П., Кошелев И.Н. Магнитные свойства археологических объектов. Восточноевропейский археологический журнал. 1999. №1. С.19-27.
39. Федорина А. Н. Средневековые сельские поселения Суздальской земли по данным археологии и геофизики (исследования 2008 г.). Материалы пятого круглого стола КСИА. 2012. №226. С. 77-87.
40. Федорова Н. В., Носкевич В. В., Иванченко В. С., Бебнев А. С., Маликов А. В. Магнитная съемка археологических поселений бронзового века на Южном Урале. Геофизические исследования. 2014. том 15, №3. С. 24-37.
41. Блох Ю. И. Интерпретация гравитационных и магнитных аномалий. Учебное пособие для студентов университетов и вузов, обучающихся по специальности 080400 «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых». Москва. 2009. 232 с.
42. Чемякина М.А. Археолого-геофизические исследования грунтовых могильников Западной Сибири. Вестник Новосибирского государственного университета. 2008. Т. 7, вып. 3. С. 44 - 56.
43. Молодин В.И., Чемякина М.А., Гаркуша Ю.Н., Манштейн А.К., Дядьков П.Г., Балков
Е.В. Геофизические и археологические исследования могильника Сопка-2 в 2000 - 2001 годах. Проблемы археологии и этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. 2001. Т. VII. С. 399-407.
44. Акашева А. А. Пространственный анализ данных в исторических науках. Применение геоинформационных технологий: учебно-методическое пособие. Нижний Новгород. 2011. 79 с.
45. Рыгалова М.В. Геоинформационные системы и технологии в отечественной
исторической науке: основные направления применения. Вестник Томского
государственного университета. 2015. №391. С. 133-139.
46. Хоперсков А. В., Андреева И.И., Храпов С.С., Писарев А.В., Грицкевич М.В. Геоинформационный портал для поддержки археологических и палеоантропологических исследований. Волгоград. 2015. 340 с.
47. Смекалов С. Л. Использование ГИС для локализации системы древних дорог Восточного Крыма. Круглый стол "Геоинформационные технологии в археологических исследованиях" , Москва. 2005. Вып.3.
48. Кривоногов С.К., Чемякина М.А. От магнитометрии к виртуальным археологическим реконструкциям на основе ГИС интерпретаций (по материалам городища Чича-1). Вестник Новосибирского государственного университета. 2009. Вып. 3. С. 28-33.
49. Archaeology in Practice: A Student Guide toArchaeological Analyses. Boston, 2006. 32 р.
50. Awni T. Batayneh. Archaeogeophysics-archaeological prospection. Journal of King Saud University (Science). 2011. V. 23. P. 83-89.
51. Мартынов А. И., Шер Я. А. Методы археологического исследования: Учебное пособие для студентов вузов, М.: Изд-во Высш. шк. 1989. 223 с.
52. Lipo C.P., Hunt T.L. Mapping prehistoric statue roads on Easter Island. Antiquity, 2005. V. 79.Р. 158-168.
53. Коробов Д.С. Система расселения алан Центрального Предкавказья в 1 тыс.н.э. (Ландшафтная археология Кисловодской котловины), диссертация, том 1. Москва. 2014. 610 с.
54. Казакова Л.М., Безуглова О.С., Морозов И.В., Гарбузов Г.П., Арсеньева Т.М. Опыт применения комплексной методики исследования для изучения округи античных памятников (на примере Танаиса). Четвертый круглый стол «Археология и геоинформатика». 2008. Вып. 5.
55. Алексеенко Е. Я., Грунтовые дороги - индикатор дешифрирования почво-грунтов. Комплексное дешифрирование аэроснимков, М: Издат-во «Наука». 1964 г. - С. 90-95.
56. Шошина К. В., Система мониторинга и исследовании лесных дорог. Науки о Земле. 2013. С.50-54.
57. Иванова М.Г., Журбин И.В. Археолого-геофизические исследования оборонительных сооружений. Археология, этнография и антропология Евразии. 2010. №3(43). С. 82-91.
58. Дудкин В.П. Магнитометрические исследования городища Монастырек. Восточноевропейский археологический журнал. 2000. №6(7). С. 25-38.
59. Журбин И. В. Комплексные геофизические исследования структуры и планировки Кушманского городища Учкакар. Труды IV (XX) Всероссийского археологического съезда. 2014. Том IV. С. 273-275.
60. Носкевич В.В., Федорова Н.В., Корякова Л.Н., Шарапова С.В. Геофизика и археология поселений эпохи бронзы бассейна рекиКарагайлы-Аят. Уральский исторический вестник. 2012. №4(37). С. 60-69.
61. Chianese D., LapennaV., Di Salvia S., PerroneA., Rizzo E. Joint geophysical measurements to investigate the Rossano of Vaglio archaeological site (Basilicata Region, Southern Italy). Journal of Archaeological Science. 2010. V.37. P.2237-2244.
62. Прохорова Н.В., Головлёв А.А., Прокопенко И.В., Семыкин Ю.А., Бочаров С.Г., Ситдиков А.Г. Почвоведение и археология: взаимосвязь в исследовании Болгарского городища. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. том 16, №1(4). С. 1105-1110.
63. Батыев С.Г., Ступишин А.В. Географическая характеристика административных районов Татарской АССР. - Казань. Изд-во Казанского ун-та, 1972. - 253 с.
64. Руководство пользователя Oasismontaj // Программа обработки и построения карт Oasismontaj.
65. Руководство пользователя ArcGis // Что такое ГИС.
66. Мартышко П. С., Пьянков В.А., Рублев А.Л., Анализ различных методов трансформации геофизических полей. Уральский геофизический вестник. 2014. №1(23). С. 55-60.
67. Руководство по ГИС-анализу. Энди Митчелл // Карты плотности. - с.69-78.
68. Кортунов В.А., Суховеев Е.Н. Интерпретация магнитных и гравиметрических данных. Метод.указания. Владивосток, 2004. - 47 с.
69. Блох Ю. И. Обнаружение и разделение гравитационных и магнитных аномалий: учеб.пособие. М: Изд-во МГГА, 1995. - 81 с.
70. Маркова М.Н., Лапина Е. П. Высшие производные магнитного поля, их исследование и возможности практического использования для решения задач магнитометрии. Зб. наук.праць “Теоретичш та прикладшаспектигеошформатики”, 2013. С. 81-97.