Визуализация подповерхностных объектов с воздуха: уроки полей.

Введение

Средства, позволяющие увидеть подповерхностные объекты с воздуха.

Знаки на посевах (или следы на посевах) – это способ обнаружения подповерхностных археологических, природных и современных объектов с воздуха или с возвышенной точки обзора, либо с временной платформы. Эти признаки, наряду с признаками высушивания, следами на почве и морозными следами, могут выявить скрытые археологические объекты, невидимые с земли.

Описание

Отметки на посевах обусловлены принципом дифференциального роста. Одним из факторов, контролирующих рост растительности, является состояние почвы. Например, засыпанная каменная стена повлияет на рост посевов над ней, поскольку ее присутствие отводит воду от этой области и занимает место более плодородной почвы. И наоборот, подземный ров, заполненный большим количеством органических веществ, чем окружающая почва, создает гораздо более благоприятные условия, и вода естественным образом собирается там, питая растения, растущие над ним. Различия в условиях приведут к тому, что одни растения будут расти сильнее и, следовательно, выше, а другие – слабее и, следовательно, ниже. Некоторые виды также реагируют дифференциальным созреванием плодов или изменением общего цвета. Особенно эффективно проявляют дифференциальный рост зерновые культуры, горох и картофель. Дифференциальный рост естественным образом следует за любыми объектами, погребенными под землей. Хотя различия в росте могут казаться незначительными при ближайшем рассмотрении, с воздуха рисунок, который они образуют, становится более заметным, поскольку небольшие изменения проявляются как четкие различия в тоне или цвете на фоне нормально растущей окружающей растительности. Когда солнце находится низко над горизонтом, тени, отбрасываемые более высокими посевами, также могут стать видимыми. По своей природе отметки на посевах видны только сезонно и могут быть не видны вовсе, за исключением исключительно влажных или сухих лет. Засухи могут быть особенно полезны для тех, кто ищет отметки на посевах, поскольку дифференциальный рост может стать заметным даже у обычно выносливых видов, таких как трава. Засуха 2010 года создала особенно благоприятные условия для наблюдения за отметками на посевах в Великобритании. Предварительный стресс от засухи у посевов и травы, а также другие факторы, влияющие на здоровье растений, могут быть зафиксированы с помощью ближней инфракрасной фотографии. Альтернативным подходом является тепловизионная съемка, где дифференциальная потеря воды (зависящая от доступности воды у корней) может создавать разницу температур, приводящую к появлению тепловых отметок на посевах, которые потенциально видны в любое время в течение периода роста растений. Тепловизионная съемка также может выявлять археологические остатки в результате тепловой инерции (эффект аккумулятора тепла) или дифференциального испарения. Взаимодействие задействованных процессов может быть сложным, а прогнозирование оптимального времени съемки для конкретного участка еще больше усложняется условиями окружающей среды, включая колебания температуры и относительной влажности. Участвуют тепловая инерция и дифференциальная транспирация/испарение. Полезность отметок на посевах для археологов во многом обусловлена инспекцией с самолета, но возможность этого была предложена преподобным Гилбертом Уайтом в "Естественной истории Селборна" (1789) в примечании к его письму VI, адресованному Томасу Пеннанту, в связи с успехом местных жителей в поиске болотного дуба для строительства домов, обнаруживая эти деревья "по иною, которая держалась дольше над местом, где они были скрыты, чем на окружающем болоте". Уайта это навело на мысль, что "не могли бы такие наблюдения быть применены в быту, способствуя обнаружению старых заброшенных дренажных каналов и колодцев вокруг домов; а на римских станциях и в лагерях – мостовых, бань и могил, а также других скрытых реликвий любопытной старины?".

Crop marks are due to the principle of differential growth. One of the factors controlling the growth of vegetation is the condition of the soil. A buried stone wall, for example, will affect crop growth above it, as its presence channels water away from its area and occupies the space of the more fertile soil. Conversely, a buried ditch, with a fill containing more organic matter than the natural earth, provides much more conducive conditions and water will naturally collect there, nourishing the plants growing above. The differences in conditions will cause some plants to grow more strongly and therefore taller, and others less strongly and therefore shorter. Some species will also react through differential ripening of their fruits or their overall colour. Particularly effective crops that exhibit differential growth include cereal crops, peas, and potatoes. Differential growth will naturally follow any features buried below. Although the growth differences may appear small close up, from the air the pattern they make is more visible, as the small changes can be seen as marked differences in tone or colour in the context of the normally growing surrounding vegetation. When the sun is low to the horizon, shadows cast by the taller crops can also become visible. By their nature crop marks are visible only seasonally and may not be visible at all except in exceptionally wet or dry years. Droughts can be especially useful to cropmark hunters, as the differential growth can become apparent in normally hardy species such as grass. The drought of 2010 produced particularly good conditions for observing crop marks in the UK. Pre parching stress in crops and grass, and others factors that may affect plant health, can be captured in near infra red photography. An alternative approach is thermal imaging, where differential water loss (which is dependent of the availability of water at the roots) can create temperature differences, which result in thermal crop marks that are potentially visible at any time during crop growth. Thermal imaging can also reveal archaeological residues as a result of thermal inertia (storage heater effect) or differential evaporation. The interaction of the processes involved can be complex and the prediction of optimal imaging time, for a given site, further complicated by environmental conditions including temperature variation and relative humidity. Thermal inertia and differential transpiration/evaporation are involved. The usefulness of cropmarks to archaeologists has largely been a fruit of inspection from aircraft, but the possibility was suggested by Rev. Gilbert White in The Natural History of Selborne (1789), in a note appended to his Letter VI, to Thomas Pennant, apropos of local people's success in searching for bog oak for house construction, by discovering these trees "by the hoar frost, which lay longer over the space where they were concealed, than on the surrounding morass." To White it suggested the query "might not such observations be reduced to domestic use, by promoting the discovery of old obliterated drains and wells about houses; and in Roman stations and camps lead to the finding of pavements, baths and graves, and other hidden relics of curious antiquity?"

Примеры

Примерами археологических памятников, где наблюдались следы посевов, являются Балбриди и Феттерессо в Шотландии. В 2009 году исследование следов посевов вблизи Стоунхенджа выявило множество 6000-летних доисторических подземных сооружений. Другой пример – повторное открытие римского города Альтинум, предшественника Венеции, благодаря комбинации видимых и ближнего инфракрасного снимков местности, сделанных во время засухи в 2007 году, которая вызвала стресс у посевов кукурузы и сои. Многослойный памятник в Мукинге был обнаружен благодаря аэрофотосъемке, зафиксировавшей следы посевов и почвенные аномалии. Самые ранние фотографии памятника были сделаны Люфтваффе в 1943 году. Значимость памятника была признана после фотографий, сделанных Кеннетом Джозефом в 1959 году. В 1982 году Маргарет Джонс (руководитель раскопок в Мукинге) заявила, что некоторые объекты интерпретируются исключительно по следам посевов. Она отметила, что некоторые объекты не проявляются в виде следов посевов, а некоторые следы посевов при раскопках оказываются не тем, чем кажутся.