Воздушная археология — это изучение археологических останков путем их осмотра с большей высоты. В настоящее время это обычно достигается с помощью спутниковых снимков или с помощью беспилотников .
Воздушная археология включает в себя интерпретацию и анализ изображений фотографических (и других видов изображений) в полевых исследованиях для понимания археологических особенностей , мест и ландшафтов. Она позволяет исследовать и изучать контекст и большие площади земель в масштабах, не имеющих себе равных среди других археологических методов. AARG (Исследовательская группа воздушной археологии) гордится тем, что «больше археологических объектов было обнаружено во всем мире с помощью аэрофотосъемки , чем любыми другими способами обследования». [1]
Археологическая воздушная съемка объединяет сбор и анализ данных. [2] Обобщенный термин «аэрофотоснимки» включает в себя традиционные аэрофотоснимки, спутниковые снимки, мультиспектральные данные (которые фиксируют данные изображений в определенных диапазонах длин волн по всему электромагнитному спектру) [3] и гиперспектральные данные (похожие на мультиспектральные данные, но более подробные).
Существует огромный банк аэрофотоснимков, части которых свободно доступны онлайн или в специализированных библиотеках. Часто это вертикальные снимки, сделанные для обследования местности с помощью самолета или спутника (не обязательно по археологическим причинам). Каждый год небольшое количество аэрофотоснимков делается археологами во время перспективных обследований. [4]
Воздушная археология используется для широкого спектра археологических целей, включая открытие новых мест, регистрацию мест, определение мест для раскопок , картографирование отдельных мест и мониторинг мест. Аэрофотоснимки составляют основу археологического ландшафтного картирования, а возможность изучать большие площади часто является единственно возможной при использовании воздушных ресурсов. [5]
Благодаря обширным банкам данных спутниковых и других аэрофотоснимков археологи получают доступ к ресурсам, которые позволяют им выполнять эти задачи.
В местах, которые еще не задокументированы (или где карты считаются конфиденциальными), спутниковые снимки имеют жизненно важное значение для предоставления базовых карт для раскопок . [6]
Для анализа данных необходимо анализировать и интерпретировать аэрофотоснимки с использованием специализированных наборов навыков. Это включает в себя понимание процессов формирования, а также современной истории и истории ландшафта . [7] Часто воздушная археология будет проводиться с использованием компьютерных программ (таких как Географическая информационная система ), помогающих в интерпретации.
Несмотря на то, что аэрофотосъемка кажется методологически объективной и эмпирической, возможна субъективность, которая заслуживает рассмотрения, например, предвзятость при интерпретации изображений и ошибки, такие как смешение интерпретации с описанием. [8] В работе «С воздуха: понимание воздушной археологии» Брофи и Коули утверждают, что «индивид играет важную роль в создании археологических записей» [9] в воздушной археологии, больше, чем в других областях. Например, в авиационной археологии субъективные решения включают в себя принятие решений о том, куда и когда лететь, какие цели исследовать, что фотографировать и как фотографировать, что каталогизировать и как интерпретировать данные.
Воздушная археология — устоявшаяся дисциплина, которая существует уже более 80 лет. [7]
Преимущества получения хорошего вида с воздуха на землю давно оценены археологами: высокая точка обзора позволяет лучше оценить мелкие детали и их взаимосвязи в более широком контексте участка. Ранние исследователи пытались получить виды участков с высоты птичьего полета, используя воздушные шары, леса или камеры, прикрепленные к воздушным змеям. Учитывая военное значение, которое придавалось аэрофотосъемке во время Первой и Второй мировых войн, археологи смогли использовать эту технику более эффективно для обнаружения и регистрации археологических памятников.
Впервые крупные объекты можно было точно рассмотреть целиком, в контексте ландшафта. Это помогло в создании чертежных планов и вдохновило археологов выйти за рамки отдельного памятника и оценить роль объекта в его окружении. [ необходима цитата ]
Брофи и Коули утверждают, что «методы регистрации в любой стране или регионе связаны с археологической традицией, которая в значительной степени зависит от социальных и политических контекстов». [10] Таким образом, аэрофотосъемка признана ключевой частью археологических исследований в Великобритании, отчасти потому, что она имеет сильные местные корни, особенно через Королевские ВВС . Однако это не везде так.
Пионеры воздушной археологии:
Некоторые археологические объекты в силу своей природы более заметны с воздуха, чем с земли.
Ключевая концепция интерпретации в воздушной археологии заключается в том, что процессы формирования по-разному влияют на особенности участка после его запустения. Для обнаружения участка методом дистанционного зондирования можно было бы ожидать изменений в почве или подпочве, например, канавах, ямах, берегах, насыпях, стенах и т. д., которые часто видны в рельефе. [11]
Незначительные различия в состоянии грунта, вызванные скрытыми объектами, могут быть подчеркнуты рядом факторов и видны с воздуха:
Аэрофотоснимки можно разделить на перспективные и вертикальные.
Наклонные изображения делаются под углом, что позволяет солнечному свету высвечивать физические особенности на земле сквозь тень. [11]
Часто их делают намеренно, чтобы увидеть что-то потенциально археологически значимое. День и время года имеют решающее значение для наиболее показательных изображений. Кроме того, особенности должны быть распознаны до того, как их сфотографируют.
Вертикальные изображения сделаны без отклонения от перпендикулярного угла (изображение смотрит прямо вниз). Они составляют большинство изображений в обширных публичных (и частных) каталогах изображений, используемых археологами. Вертикальные изображения фиксируют целые ландшафты и часто используются для обнаружения мест, а также для ландшафтной съемки, размещения мест в их более широком контексте и картирования больших территорий. [1]
Для получения трехмерного эффекта можно просматривать стереоскопически пару перекрывающихся вертикальных фотографий, снятых с немного смещенных позиций .
Другие методы фотографической воздушной археологии включают: дроны , воздушные змеи или воздушные шары БПЛА. Все более популярным становится использование дронов с инструментами (например, тепловизионными камерами ) и проведение обследования путем получения «множества снимков, которые создают перекрывающийся набор, фиксирующий место, особенность или раскопки со всех сторон». [12] Затем они используются вместе со структурами из программного обеспечения для движения (SFM) для создания 3D-моделей .
LIDAR (обнаружение света и определение дальности), также известный как ALS (воздушное лазерное сканирование), использует импульсы лазерного сканера , которые направляются на землю с самолета и отражаются, регистрируя особенности ландшафта. Это используется для документирования топографии , создания визуализаций данных, таких как цифровые модели рельефа . [7] Это позволяет археологам проникать сквозь густую листву, например, через полог деревьев, которую было бы нелегко обследовать в таком большом масштабе на суше. [ требуется ссылка ]
Серия NASA LANDSAT (спутниковые наблюдения) часто используется в воздушной археологии. Ренфрю и Бан описывают методы, используемые в качестве сканеров, которые «регистрируют интенсивность отраженного света и инфракрасного излучения от поверхности земли и преобразуют их в электронном виде в фотографические изображения». [13] Изображения LANDSAT помогли в идентификации крупномасштабных объектов, таких как древнее русло реки, протекающей от пустыни Саудовской Аравии до Кувейта. [14]
Спутники, чьи изображения находятся в открытом доступе, включают IKONOS и QuickBird . Эти изображения могут использоваться аналогично аэрофотоснимкам с высоким разрешением 1 м и 60 см соответственно. NASA Worldwind предлагает всемирное покрытие за счет разрешения. [6]
Полезным способом доступа ко многим спутниковым снимкам (упомянутым выше) является Google Earth . Он включает в себя ряд различных спутниковых и аэрофотоснимков, таких как серии NASA LANDSAT, IKONOS, QuickBird, GeoEye и другие. [6]
Спутниковые фотографии CORONA времен Холодной войны широко использовались для создания базовых карт и предварительной интерпретации. [6] В отличие от других изображений, CORONA использует два изображения одного и того же объекта для создания стереоскопического изображения, что позволяет проводить более точное исследование и интерпретацию в 3D. [1]
SLAR (боковой бортовой радар) — это метод дистанционного зондирования, который регистрирует импульсы электромагнитного излучения от самолета. Ричард Адамс использовал SLAR для идентификации матрицы возможных систем орошения майя под густым тропическим лесом с самолета НАСА. [6]
SAR ( радиолокатор с синтезированной апертурой ) использует радиолокационные изображения, которые обрабатываются для создания данных с высоким разрешением. [6] Этот метод выделяется тем, что погодные условия и наступление темноты не влияют на его результаты. Ренфрю и Бан описывают его как «быструю неразрушающую альтернативу поверхностному обследованию, которая не включает сбор артефактов ». [15] Он может быть быстрее и менее трудоемким, чем поверхностное обследование.
Усовершенствованный космический термоэмиссионный и отражательный радиометр ( ASTER ) используется для создания карт «температуры поверхности земли, отражательной способности и высоты ». [15] Он прикреплен к боковой стороне спутника Terra и может использоваться для создания цифровых моделей рельефа.
Картографирование с помощью аэрофотоснимков включает в себя интерпретацию характеристик. Это можно сделать с помощью любого типа изображения, часто из комбинации разных изображений.
Стереоскопические пары — это перекрывающиеся изображения, используемые для изучения особенностей в 3D, которые могут повысить точность интерпретаций (устраняя эффекты сумерек или отметин). AARG признает способность видеть в стерео как «необходимую квалификацию» для профессиональных фотоинтерпретаторов. [1]
Геометрические или перспективные искажения в полученных изображениях часто исправляются с помощью компьютерных программ. Кроме того, эти изображения могут быть геопривязаны с помощью компьютерных программ. Изображения могут быть наложены слоями в ГИС ( географические информационные системы ) или графическое программное обеспечение, с помощью которого можно делать интерпретации. [7] Можно создавать ортофотоснимки , 3D-модели и многое другое.
Благодаря высокому разрешению многих из этих типов аэрофотоснимков, можно планировать и наносить на карту точное местоположение участков и траншей для раскопок. [6]
Кроме того, большие площади можно обследовать с помощью перекрывающихся изображений, которые затем можно преобразовать в точную базовую карту всех видимых археологических свидетельств.
Цифровые данные, например, ALS, могут эффективно использоваться в «высокоавтоматизированных рабочих процессах» [12] (процесс, который использует основанную на правилах логику для запуска задач, которые выполняются без вмешательства человека), например, шестилетний проект с использованием контролируемой автоматизированной классификации для обследования 35 000 км2 ( 14 000 кв. миль) Баден-Вюртемберга в Германии, определил до 600 000 возможных мест. [12]
Воздушная археология, в частности ЛИДАР , использовалась для изучения Каракола, города майя в Белизе, датируемого 550-900 гг. н. э. Археологи Арлен и Дайан Чейз из Университета Центральной Флориды работали в течение 25 лет в густых тропических лесах, сумев нанести на карту 23 км 2 (8,9 кв. миль) поселения. В конце сухого сезона 2009 года они приступили к четырем непрерывным дням полетов ЛИДАРа, за которыми последовали три недели анализа экспертами по дистанционному зондированию. Это позволило им превзойти результаты предыдущих 25 лет, выявив более 177 км 2 (68 кв. миль) города — гораздо большую площадь, чем ожидалось. Кроме того, ландшафт был смоделирован в 3D, что привело к обнаружению возможных новых мест, таких как «руины, сельскохозяйственные террасы и каменные дамбы» [16] (которые будут исследованы далее для лучшего понимания). Таким образом, мы можем увидеть впечатляющий эффект, который могут оказать воздушные методы на оптимизацию археологических исследований и расширение границ возможного. [ необходима цитата ]
Хомс , Сирия, является примером того, как можно использовать различные типы спутниковых снимков в сочетании. Место находится в районе, печально известном своими трудностями, связанными с археологическими исследованиями, поскольку разнообразие рельефа затрудняет обнаружение археологических памятников. В результате Хомс является идеальным кандидатом для воздушной разведки. Современное сельское хозяйство часто скрывает останки с помощью таких методов, как глубокая вспашка (которая удаляет многие дамбы и низинные памятники из археологических записей). [14] Кроме того, растительность разных типов/плотностей часто скрывает памятники, затрудняя их видимость.
Проекты Homs объединили использование изображений CORONA , LANDSAT , IKONOS и Quickbird для наблюдения за «долгосрочными взаимодействиями человека и окружающей среды» [14] и, в более широком смысле, для оценки ландшафта на площади 630 квадратных километров, на которой не было никакой предыдущей базы данных останков или аэрофотосъемки. В ходе полевых работ были выявлены различные приложения и возможности этих методов спутниковой съемки, что подчеркнуло важность совместного использования нескольких методов археологического исследования.
Снимки LANDSAT оказались недостаточными при использовании для обнаружения и картирования местности из-за более низкого разрешения по сравнению с Quickbird и IKONOS, но оказались наиболее успешными при характеристике окружающей среды и визуализации темпов изменений. [14]
Изображения CORONA успешно обнаружили участки с одним периодом, которые не мог обнаружить IKONOS. Кроме того, изображения CORONA помогли выявить древние полевые системы и следы культур на полях, выявив ранние водотоки. [14]
В этом случае визуальное обнаружение и интерпретация спутниковых снимков оказались более полезными, чем обработка снимков LANDSAT. [14]
В ходе интерпретации археологические памятники были идентифицированы как теллы с почвенными отметками низкого рельефа, «с остатками от небольших стен шириной менее 1 м до крупных многопериодных поселений». [14] Проекты в целом продемонстрировали, насколько ценна воздушная археология для археологических исследований, особенно на территориях, где другие методы невозможны.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )