Аэроархеология: Исследование археологических памятников с воздуха

Введение

Воздушная археология — это изучение археологических остатков путем их исследования с большей высоты. В настоящее время это обычно выполняется с использованием спутниковых изображений или дронов.

Подробности

Аэроархеология включает в себя интерпретацию и анализ изображений фотографического (и других видов) происхождения в полевых исследованиях для понимания археологических объектов, памятников и ландшафтов. Она позволяет исследовать и изучать контекст и обширные территории в масштабе, недостижимом для других археологических методов. AARG (Aerial Archaeology Research Group) утверждает, что «во всем мире посредством аэрофотосъемки обнаружено больше археологических объектов, чем любым другим методом обследования». Аэроархеологическое обследование сочетает в себе сбор и анализ данных. Под общим термином «аэрофотоснимки» подразумеваются традиционные аэрофотоснимки, спутниковые изображения, мультиспектральные данные (фиксирующие данные изображений в определенных диапазонах длин волн электромагнитного спектра) и гиперспектральные данные (аналогичные мультиспектральным, но более детальные). Существует обширный архив аэрофотоснимков, часть которого находится в свободном доступе в сети Интернет или специализированных библиотеках. Часто это вертикальные снимки, сделанные для «обследования территории» самолетами или спутниками (не обязательно в археологических целях). Каждый год археологи делают небольшое количество аэрофотоснимков в ходе разведочных работ. Аэроархеология применяется для широкого спектра археологических задач: обнаружение новых памятников, их документирование, определение мест для проведения раскопок, картографирование отдельных объектов, мониторинг состояния памятников и т.д. Аэрофотоснимки служат основой для археологического картографирования ландшафта, а возможность изучения больших территорий часто реализуется исключительно с использованием аэросъемки. Благодаря обширным базам данных спутниковых и других аэрофотоснимков археологи имеют доступ к ресурсам, позволяющим решать эти задачи. В районах, где документация отсутствует (или карты считаются конфиденциальными), спутниковые снимки играют важную роль в создании базовых карт для раскопок. Для анализа данных аэрофотоснимки необходимо анализировать и интерпретировать, используя специализированные навыки, включая понимание процессов формирования, а также современной и исторической динамики ландшафта. Часто в аэроархеологии используются компьютерные программы (например, Географические информационные системы), облегчающие интерпретацию. Несмотря на кажущуюся методологическую объективность и эмпиричность аэрофотосъемки, следует учитывать возможную субъективность, например, предвзятость при интерпретации изображений и ошибки, связанные с отождествлением интерпретации и описания. В книге «С воздуха: понимание аэроархеологии» Брофи и Коули утверждают, что «индивидуальный фактор играет ключевую роль в создании археологического контекста» в аэроархеологии, в большей степени, чем в других областях. Например, в авиационной археологии субъективные решения включают в себя выбор времени и места полета, определение объектов для исследования, выбор того, что и как фотографировать, что каталогизировать и как интерпретировать полученные данные.

Aerial Archaeology involves interpretation and image analysis of photographic (and other kinds of images), in field research to understand archaeological features, sites, and landscapes. It enables exploration and examination of context and large land areas, on a scale unparalleled by other archaeological methods. The AARG (Aerial Archaeology Research Group) boasts that 'more archaeological features have been found worldwide through aerial photography than by any other means of survey'. Aerial archaeological survey combines data collection and data analysis. The umbrella term 'Aerial images' includes traditional aerial photographs, satellite images, multispectral data (which captures image data within specific wavelength ranges across the electromagnetic spectrum) and hyperspectral data (similar to multi spectral data, but more detailed). A vast bank of aerial images exists, with parts freely available online or at specialist libraries. These are often vertical images taken for 'Area Survey', by aircraft or satellite (not necessarily for archaeological reasons). Each year a small number of aerial images are taken by archaeologists during prospective surveys. Aerial Archaeology is used for a wide range of archaeological purposes: discovery of new sites; site recording; determining where to excavate; mapping individual sites; monitoring sites, etc. Aerial Images form the foundation of archaeological landscape mapping and the ability to study large areas is often the only possible using aerial resources. Through the aid of vast data banks of satellite and other aerial imagery, archaeologists have access to resources that allow them to carry out these tasks. In places yet to be documented (or where maps are considered confidential), satellite imagery is vital to providing base maps for excavation. For data analysis, aerial images must be analysed and interpreted using specialised skill sets. This includes an understanding of formation processes as well as contemporary history and landscape history. Often aerial archaeology will be carried out using computer programmes (such as Geographic Information System) aiding interpretation. Despite Aerial photography seeming methodologically objective and empirical, there is possible subjectivity that merits consideration, e. g. bias when interpreting images, and errors such as conflating interpretation with description. In 'From the air: Understanding Aerial Archaeology', Brophy and Cowley argue that 'the individual plays a major role in creating the archaeological record' in aerial archaeology, more than in other fields. For example, in aviation archaeology, subjective decisions include deciding where and when to fly, what targets to examine, what to photograph and how to photograph it, what to catalogue, and how to interpret the data.

Аэрофотосъемка

Аэрофотоснимки можно классифицировать на косые и вертикальные изображения.

Наклонные изображения

Наклонные изображения получаются под углом, что позволяет солнечному свету выделять рельеф местности с помощью теней. Затем они используются совместно с программным обеспечением Structure from Motion (SfM) для создания трехмерных моделей.

Лидар

LIDAR (обнаружение и определение расстояния с помощью света), также известный как ALS (аэролазерное сканирование), использует лазерные импульсы сканера, направленные с самолета на землю, которые отражаются обратно, регистрируя элементы рельефа. Это применяется для документирования топографии и создания визуализаций данных, таких как цифровые модели рельефа. Снимки LANDSAT помогли выявить крупномасштабные объекты, например, древнее русло реки, проходящее от пустыни Саудовской Аравии до Кувейта.

IKONOS и QuickBird

Спутники, снимки которых находятся в открытом доступе, включают IKONOS и QuickBird. Эти снимки можно использовать аналогично аэрофотоснимкам, обладая высоким разрешением 1 м и 60 см соответственно. NASA Worldwind обеспечивает глобальное покрытие, но с меньшим разрешением. Это может быть быстрее и занимать меньше времени, чем наземная съемка.

Астер

Усовершенствованный бортовой радиометр теплового излучения и отражения (ASTER) использовался для создания карт «температуры земной поверхности, отражательной способности и высоты». (будет исследоваться далее для более глубокого понимания). Таким образом, мы можем увидеть впечатляющий эффект, который аэрофотосъемка может оказать на оптимизацию археологических изысканий и расширить границы возможного.

Хомс, Сирия

В Хомсе, Сирия, можно наблюдать интересное сочетание различных типов спутниковых снимков. Этот район известен сложностями, возникающими при проведении археологических исследований, что делает его идеальным объектом для аэрофоторазведки. Проблемы связаны с разнообразным рельефом, который может скрывать археологические объекты. Современное сельское хозяйство часто маскирует остатки памятников, используя такие методы, как глубокая вспашка (уничтожающая насыпи и низменные участки, и исключающая их из археологической летописи). Кроме того, растительность различной плотности и типов часто затрудняет обнаружение объектов, снижая их видимость. В рамках проектов в Хомсе были использованы снимки CORONA, LANDSAT, IKONOS и Quickbird для изучения «долгосрочного взаимодействия человека и окружающей среды» и, в более широком смысле, для оценки ландшафта на площади 630 км², где ранее отсутствовали базы данных об археологических памятниках или аэрофотосъемка. Полевые работы позволили выявить различные возможности и преимущества этих методов спутниковой съемки, подчеркнув важность комплексного подхода к археологическим исследованиям. Снимки LANDSAT оказались недостаточно эффективными для обнаружения и картографирования объектов из-за более низкого разрешения по сравнению с Quickbird и IKONOS, однако они успешно применялись для характеристики окружающей среды и визуализации динамики изменений. Снимки CORONA позволили обнаружить объекты однопериодного использования, которые не были выявлены с помощью IKONOS. Кроме того, снимки CORONA помогли обнаружить древние системы земледелия и следы посевов в полях, выявив русла древних водотоков. В данном случае визуальное обнаружение и интерпретация спутниковых снимков оказались более полезными, чем обработка данных LANDSAT. В результате интерпретации археологические объекты были идентифицированы как холмы (теллы) с слабо выраженными почвенными аномалиями, «включающими остатки от небольших стен шириной менее 1 м до крупных многослойных поселений». В целом, проекты продемонстрировали ценность аэроархеологии для археологических исследований, особенно в условиях, где применение других методов затруднено или невозможно.

In Homs, Syria we can see an interesting use of different types of satellite imagery in combination. The site is based in an area notorious for its difficulties surrounding archaeological survey, making it a perfect candidate for aerial reconnaissance. Issues involve, the diversity of terrain which can hide sites. Modern agriculture often obscures remains through practices such as deep ploughing (which removes many levees and low lying sites from the archaeological record). Furthermore, vegetation of different types/densities frequently disguises sites, impeding site visibility. The Homs projects combined the usage of CORONA, LANDSAT, IKONOS, and Quickbird imagery to observe "long term human and environmental interactions" and, more broadly, to assess the landscape, over an area of 630 km2 that had no prior database of remains or aerial photography. Through fieldwork, the different applications and abilities of these satellite imagery techniques were revealed, highlighting the importance of using multiple methods of archaeological investigation together. The LANDSAT imagery fell short when used for site detection and mapping, due to its lower resolution compared to Quickbird and IKONOS, but was most successful at characterising the environment and visualising rates of change. CORONA imagery successfully detected single period sites, which could not be detected by IKONOS. Furthermore, CORONA imagery assisted in exposing ancient field systems, and crop marks within fields, revealing early watercourses. In this instance, visual detection and interpretation of satellite imagery proved more useful than processing LANDSAT imagery. Through interpretation archaeological sites were identified as tells with low relief soil markings, "with remains ranging from small walls less than 1 m wide to large multi period settlements." The projects as a whole demonstrated how valuable aerial archaeology is to archaeological survey, especially across terrains where other techniques are not possible.