Введение 3
1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОСТРАНСТВЕННОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ И ГИС-КАРТОГРАФИРОВАНИЯ 7
1.1. Концепция ГИС-картографирования 7
1.2. Основы тахеометрической съёмки 14
1.3. Фотограмметрия и пространственное моделирование - новый подход в
археологии 17
2. МЕТОДЫ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
В АРХЕОЛОГИИ 21
2.1. Традиционные методы: обзор и проблематика 21
2.2. Современные методы: применение ГИС в археологии 26
3. КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ БОЛГАРСКОГО ГОРОДИЩА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ГИС- КАРТОГРАФИРОВАНИЯ 30
3.1. Краткая физико-географическая характеристика города Болгар 30
3.2. Предварительный период подготовки 33
3.3. Полевой этап работ на раскопе 40
3.4. Камеральный этап обработки данных 47
3.5. Практическое применение методики 49
Заключение 55
Литература 57
Приложения
Изучение человека, его современной культуры и духовной жизни тесно связано с постижением и осознанием его исторического прошлого и тех процессов, протекавших в давние времена. Истоки антропогенеза, зарождения цивилизаций, этнических групп, отдельных народов являются одним из ключевых предметов изучения исторической науки. Благодаря её достижениям, а также развитию смежных научных направлений, таких как антропология, культурология, социология и другие, человечеству стало доступно понимание эволюции человека, общества и государственности.
История человечества - это история различных культур, народов, религий, цивилизаций и государств. Одним их возможных вариантов их исследования является изучение многочисленных материальных остатков прошлого - исторических памятников и различных артефактов: древних поселений, погребений и курганов, орудий труда, памятников и произведений искусства и т. п. Исследованием этих объектов, их обработкой, систематизацией и интерпретацией и занимается такая дисциплина, как археология. Она сочетает в себе не только методы спектра гуманитарных наук, но и методы, наследуемые из наук о Земле и других естественнонаучных направлений, в особенности для проведения археологических раскопок [1].
В современном мире стремительного развития цифровых технологий происходит их проникновение во все новые сферы жизни людей, а в том числе в сферу научных исследований. Этот процесс затронул и археологию. Это стало возможным благодаря увеличению эффективности и точности дистанционных методов исследования и методов современной геодезии.
На рубеже нового тысячелетия геодезия и картография сделали колоссальный шаг вперед в своем развитии. По сути, произошла техническая революции в данных отраслях науки, направленные на решение абсолютно разнообразных научных и практических задач. С помощью сети Интернет и специальных сервисов люди получили свободный доступ к космическим и аэрофотоснимкам. Многочисленным пользователям стали доступны данные дистанционного зондирования (ДДЗ) сверхвысокого разрешения. Распространились методы высокоточного позиционирования, основанные на использовании спутниковых навигационных систем, как GPS и ГЛОНАСС. Появились, и модернизируются с каждым годом цифровые фотограмметрические и картографические технологии, позволяющие создавать карты как в двумерном (2D), так и в трехмерном (3D) формате. Все это способствовало развитию прикладного тематического картографирования, в том числе и при археологических исследованиях. Например, использование спутниковых снимков позволяет виртуально проводить дистанционную разведку местности и сопоставлять имеющиеся топографические планы археологических памятников с данными снимков со спутников. Для решения задач, касающихся проведения археологических исследований, например для более точного определения месторасположения археологического памятника, фиксации его координат, а также выявления возможных мест обнаружения новых археологических объектов, необходимы геодезические приборы высокой точности, такие как тахеометр и GNSS - приёмник [1].
В археологии, как правило, используются методы традиционной геодезии. Основным источником информации о местности являются мелкомасштабные топографические карты, космические снимки и аэрофотоснимки, не привязанные к системе координат местности. Топографические съемки исторических памятников и составление планов раскопок выполняются в условных системах координат. Привязка этих материалов к системе координат местности считается не целесообразной в связи с секретностью координат пунктов государственной геодезической сети (ГГС) и значительной трудоемкостью этого процесса. В результате многочисленные картографические материалы, ДДЗ, планы наземных съемок представляют собой разрозненные документы, не имеющие пространственного совмещения, и ограничивающие возможности и преимущества комплексного анализа данных [1].
Развитие информационного пространства, новых компьютерных технологий, систем географического позиционирования и технического оборудования значительно увеличивает эффективность выполняемых действий человека. Интенсивное проникновение электронных технологий в археологию за последние 15 лет приводит к поэтапной замене привычных инструментов на их электронные аналоги. Широкие возможности тахеометров и цифровой фотографии спровоцировали привлечение в археологию методов фотограмметрии при фиксации и обработке фотоснимков сложных археологических комплексов для дальнейшей прорисовки и создания чертежей конструкций, стратиграфии, планов. Кроме того, хранение различной информации в электронно - цифровом виде позволяет многократно ускорить процессы обработки и передачи информации, что является большим преимуществом в работе археологов. Комплексное использование специализированных программных и аппаратных продуктов при проведении полевых работ активно используется за рубежом ещё с конца 1990-х гг. В российской археологии такой подход известен, но до недавнего времени по разным причинам не получил широкого распространения [5].
Объектом исследования дипломной работы является территория Болгарского городища.
Предметом исследования является пространственное моделирование и ГИС-картографирование археологических раскопов Болгарского городища.
Цель данной дипломной работы - разработка, описание, адаптирование и применение метода пространственного моделирования и ГИС- картографирования для фиксации материалов полевых археологических работ, проводимых на раскопах Болгарского городища.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и поставлены следующие задачи:
1. Анализ теоретико-методологических основ пространственного моделирования и ГИС-картографирования;
2. Разработать общую систему ведения ГИС - проекта в ходе археологических раскопок;
3. Создать общую структуру хранения информации (баз геоданных), ГИС - инструментов для проведения фиксации материала;
4. Разработать методику ведения полевой фотограмметрической съемки и картографирования для фиксации материала по пластам раскопа;
5. Апробировать разработанную методику в полевых условиях.
6. Провести послеполевую оптимизацию работ на раскопах;
7. Указать и описать преимущества и недостатки внедряемой технологии фиксации с целью ее дальнейшей модернизации.
Развитие геоинформационного картографирования как узловой дисциплины позволяет ей аккумулировать достижения, теории и методики многих наук и технических дисциплин, включая традиционную картографию и пространственное моделирование. Этот факт определяет исчерпывающий перечень применения ГК во всех областях и сферах жизни общества, в том числе и в археологии. На современном этапе развития археологической науки, геоинформационное картографирование и пространственное моделирование получают всё большее распространение при проведении исследовательских работ на раскопах.
Проведение исследовательских работ на территории Болгарского государственного историко-архитектурного музея-заповедника стали базой в применении и закреплении новейшей методики, основанной на пространственном моделировании и последующем ГИС-картографировании археологических раскопов. На основании проделанной работы все задачи были успешно решены и реализованы на практике.
Разработанные методические подходы ведения археологических исследований были практически полностью испытаны при полевых работах на раскопах и при последующей камеральной обработке данных.
Общая погрешность построения модели и её привязки, реализуемая при выполнении археологических исследований новейшим методом, колеблется в пределах 1-2 см, что является необходимым и достаточным условием проведения археологических работ на современном этапе.
Полученная точность археологических исследований выше, чем при проведении работ стандартными методами. Это повышает уровень качества и достоверности археологических данных, что является одним из главных требований при ведении работ на раскопе.
Преимуществами разработанной и апробированной методики являются:
1. Ускорение археологических исследований за счет сведения ручного картографирования на местности к картографированию в ГИС - среде;
2. Уменьшение времени на проведение полевых работ, больше времени на камеральную обработку в наиболее благоприятных условиях;
3. Высокий уровень качества и достоверности получаемых археологических данных за счет использования современных геодезических средств и ГИС;
4. Наземная фотограмметрия, применяемая в рамках методики, - сравнительно дешёвый метод по сравнению с лазерным сканированием или съёмкой беспилотным летательным аппаратом;
5. Методика характеризуется доступностью в освоении и успешно изучается археологами.
Необходимо также отметить, что фотограмметрическая обработка данных требует мощных компьютерных ресурсов и больших объёмов памяти. Также следует большое внимание уделять настройке фотоаппаратуры перед съемкой, так как, как правило, приходится работать в условиях палящего солнца, что осложняет проведение фотограмметрии.
Перспективными векторами развития общей методики в данный момент являются создание автоматизированной модели построения карт рельефа раскопа с помощью ModelBuilder и использование сервиса ArcGIS Online и ArcGIS Server с целью создания общей online - базы данных по раскопам и мгновенной передаче собранной на раскопе информации в центр камеральной обработки данных.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
