В России возможности ЛИДАРА (от англ. Light Detection and Ranging, то есть, «определение дальности с помощью света») были поставлены на службу археологии сравнительно недавно, в 2018-м году. Сегодня же в стране обследовано 10,5 тысяч га объектов. Почему археологи буквально влюбились в технологию, что она дает, и как науке препятствует лопух — в нашем материале.
Рисунок Александра Фетисова
Со скоростью света
«Если бы мы вас посадили в машину, вывезли бы в тот самый лес, 40 минут мы бы шли по нему, а потом, даже если бы мы вам показали пальцем, вы бы с трудом разглядели эти валы за зарослями, завалами леса и подлеска», — рассказывает о сложностях исследования археологических памятников на территориях тульских засек Алексей Воронцов, ученый секретарь Государственного музея-заповедника «Куликово поле», кандидат исторических наук.
Найти памятники археологии, даже точно зная их место — задача невероятно сложная. И усугубляется тем, что поиск и обследование памятников сложная работа. А чтобы узнать хотя бы приблизительно, приходилось ногами проходить километры разведки, пытаться разглядеть в траве ямки и холмики, в непролазном лесу — дороги.
С недавних пор это стало проще — благодаря уже упомянутой технологии ЛИДАР.
Принцип работы ЛИДАРа. Изображение предоставлено пресс-службой Государственного музея-заповедника "Куликово поле"
Это небольшой прибор, состоящий из излучателя, сканирующей оптики и приемного устройства. Они работают в связке с программным обеспечением, позволяющим менять настройки, обрабатывать полученные данные и формировать на их основе модели обследованной поверхности.
Принцип действия технологии следующий: объект (поверхность земли) освещается коротким световым импульсом. Замеряется время, через которое сигнал вернется к источнику, оно зависит от расстояния до объекта. Свет движется с постоянной скоростью, поэтому ЛИДАР вычисляет расстояние между ним и цели с высокой точностью.
ЛИДАР запускает быстрые короткие импульсы лазерного излучения на поверхность с частотой до 150000 импульсов в секунду.
Вечность геодезиста
Прибор для обследования археологических памятников крепится либо на самолет (если надо обследовать огромные территории в Мезоамерике или джунглях Индии), либо на беспилотник.
«В России мы используем квадрокоптеры. Это удобно: объекты археологии у нас в России достаточно компактны. Ну 100, 200, ну 400 га. Для ЛИДАРа это 3-4 дня работы. Для геодезиста – вечность», — рассказывает Василий Новиков, руководитель проектов Фонда развития и культуры «Таволга», директор департамента археологии и специальных работ компании «Энерготранспроект», кандидат исторических наук.
Изображение предоставлено пресс-службой Государственного музея-заповедника "Куликово поле"
По словам Новикова, ЛИДАР произвел в археологии настоящий научный переворот.
«Технология изменила представление археологов о том, что они знали ранее. Археологическая наука буквально разделилась на до и после. ЛИДАР помогает исследовать рельеф местности даже под покровом растительности. Она «убирает» почти все, что мешает восприятию чистого ландшафта — траву, деревья, кустарники. На 3D-модели остается ландшафт, на котором сохранились следы объектов – ямки, перепады, валы, глубиной всего 5-6 см. Звучит как магия. ЛИДАР точнее геодезической съемки, он позволяет за считанные секунды получать с квадратного метра 20-30-100 точек. Сколько точек даст геодезист за это же время? Только одну!
Заметьте, что ЛИДАР снимает и под кустами, и подлеском, и деревьями. А теперь представьте, что аналогичная задача стоит перед геодезистом? Вы должны загнать несчастного специалиста в чащу, в кусты, к клещам. При этом вы сами часто не уверены что именно в этих кустах находится именно тот объект, который надо искать», — продолжает Новиков.
3D-модель поселения Радуговище. Изображение предоставлено пресс-службой Государственного музея-заповедника "Куликово поле"
Исследования, вооруженные таким мощным инструментом продвигаются невероятно быстро. А результат обследования позволяет не только изучить объект, но и в дальнейшем производить с ним и его цифровой моделью различные манипуляции. Например, уточнять границы кургана или городища, делать его привязки к международной системе геокоординат, обеспечивать охранные мероприятия, фиксировать на определенной точке последующие находки.
«Для того, чтобы определить границы объекта раньше требовались годы. К примеру, для качественного раскопа 300 квадратных метров памятника нам понадобится месяц работы экспедиции. Лазер делает это за считанные минуты — причем, неинвазивно», — добавляет Алексей Воронцов.
Лопухи как досадная помеха
Методы применения ЛИДАРа, не смотря на свою эффективность и точность нуждаются в постоянной корректировке. Тульские Засеки, к примеру, не сразу раскрыли лазерному оку скрытые под покровом деревьев тайны. А их здесь немало: в XVI веке по велению Ивана Грозного Засечные леса были выведены из хозяйственного оборота по стратегическим соображениям. Они стали частью приграничных оборонительных сооружений. И на сотни лет естественным образом «законсервировали» десятки археологических памятников, могильников, курганов, городищ и поселений, которые в других местах повреждались и уничтожались пашнями и стройками.
Но те же непролазные леса, которые хранили памятники археологии, мешали лазеру проникнуть сквозь листву и качественно просканировать местность. Первое сканирование не принесло ожидаемого результата.
Результаты сканирования маста Судьбищенской битвы. Изображение предоставлено пресс-службой Государственного музея-заповедника "Куликово поле"
Ученые говорят, что в некоторых случаях помехи лазеру создают обычные лопухи — они своими широкими листьями могут полностью перекрыть землю.
«Вынужден признать, лопух временами побеждает технологию», — смеется Новиков.
Решение для этой проблемы оказалось простым: сканирование Засек было проведено в ноябре, когда заморозки убили растительность, а снег еще не выпал.
Тогда ученые получили невероятно четкие изображения поселения металлургов возле населенного пункта Малая Стрекаловка.
3D-модель Стрекаловки. Изображение предоставлено пресс-службой Государственного музея-заповедника "Куликово поле"
Забытые мифы и легенды
«На 3D-модели памятника мы увидели усадьбы металлургов и кузни XIV-XV века. Впервые в таком качестве. Вроде пятнышки – а на самом деле западинки от подвалов домов, хозпостроек которые были здесь 500-600 лет назад. Абсолютно точно можно реконструировать как шли улицы и дороги, причем, не копая гектары вручную», — рассказывает Алексей Воронцов.
Когда ученые обследовали деревню древних металлургов, удалось изучить еще один памятник более раннего периода, расположенный по соседству могильник предположительно III-IV веков нашей эры.
В нем были найдены шейные гривны, детали женских ожерелий, бусины.
«Вещи, которые клали в погребения часто намеренно портили если в этом мире вещь сломана – то в другом она будет целой. На могильнике обнаружены остатки клинкового оружия, побывавшего на погребальном костре и потому изрядно поврежденные. Самая любопытная находка – накладки на пояс со схематическим изображением человеческих фигур, два человека – то ли сражаются, то стоят рядом. Возможно это миф, понятный людям III-IV вв», — рассказывает о находках на могильнике Воронцов.
Ученые полагают, что сюда приходили не только хоронить покойных, но и проводить определенные обряды — например, поминать. Некогда здесь было возвышение, служившее религиозным целям. Археологи нашли особый, культовый слой – в который попадают тризны, жертвы, следы поминовения. Одна из накладок, идентичная захороненной, найдена на месте предполагаемого поминовения усопшего.
Найденная накладка. Фото предоставлено пресс-службой Государственного музея-заповедника "Куликово поле"
Археологический передовик
«Нам не нужно доказывать эффективность ЛИДАР. В сборе информации ему нет равных. Но нам тоже нужна обратная связь, насколько точна информация и насколько удобно ее исследовать. Такую обратную связь нам дают археологи музея «Куликово поле». Они перепроверяют независимо от нас полученные данные, показывают, что хорошо удалось увидеть, что хуже, где был сложный объект. 25% из обследованных нами в России археологических памятников сделаны совместно с учеными Тульской археологической экспедиции. Здесь изучены очень разнообразные объекты, два места сражения. Судбищенского и Куликовской битвы. Одиночные курганы и группы, селища, могильники», — оценивает сотрудничество Василий Новиков.
В грядущем сезоне обследование археологических памятников в Тульской области будет продолжено. В частности, планируется завершить обследование Куликова поля, начатое в 2021-м.