Сьогодні трохи поговоримо про археологію. Зазвичай ця наука асоціюється з розкопуванням чогось старовинного, щоб подивитися, чи проллє якась знахідка нове світло на історичні події минулого чи то сучасне їх розуміння.
Колись і я мала щастя працювати на археологічних розкопах, але зазвичай дівчатам там відводиться роль струшування пилу, миття та малювання безкінечної кількості битого посуду. Мені навіть довелося знайти череп, проте банку згущенки давали лише за знахідку монети. (У тому віці згущенка була доброю винагородою:))
Звичайно, доволі значна кількість старовини, що її досліджують, стирчить з-під землі, її і викопувати не треба. Вона ще й позначає собою потенційні місця, де можна проводити пошуки, як хрестик на карті. ‘X’ marks the spot.
Проте так само велика кількість цікавинок все ж таки прихована під культурними нашаруваннями століть. У такому разі видається, що не можна побачити щось сховане під землею, не знаючи, де копати.
А от і ні. Часто треба подивитися на щось здалеку, щоб побачити краще. Так, археологам у їхній роботі допомагають підходи дистанційного зондування.
Місця тривалого проживання людей на деяких територіях часто позначені особливим типом ґрунтів, що не існує у природних умовах. Інший приклад – вплив людей на ландшафт місцевості, який непросто побачити зблизька.
LiDAR допомагає археологам
Римські дороги
Нещодавно у Великій Британії розповіли про знахідку старовинних “загублених” доріг часів Римської імперії. Зробити її науковцям допомогли дані LiDAR, надані у відкритий доступ Агенцією з навколишнього середовища Об’єднаного королівства (можна скачувати тут).
Римський форт Віндоланда знятий із застосуванням LiDAR, джерело
Римляни досить серйозно ставились до своєї інфраструктури. Але дві тисячі років зробили свою справу так, що на рівні землі було досить важко знайти загублені дороги. Так само і за допомогою аерофотознімків це зробити досить важко, бо малі форми рельєфу приховані рослинністю. А от за допомогою точної моделі рельєфу стало можливим простежити ледве помітні сліди прямих об’єктів, що тягнуться на кілометри – саме це і були римські дороги.
Прихований ландшафт Стоунхенджу
У 2015 році технології LiDAR разом із геофізичними дослідженнями дозволили вченим віднайти серію нових споруд неподалік Стоунхенджу, що досі знаходяться під землею.
Розташування знахідок, знімок LBI
Дарингтон Воллз – поселення доби неоліту, оточене ровом та валом. І тепер виявляється, що під ґрунтом валу, діаметр якого складає більше 1,5 км, приховані кам’яні глиби. Команда Stonehenge Hidden Landscapes Project в інституті Людвіга Больцмана використала георадар для підповерхневого зондування та виявила 90 брил, частина з яких вціліла після падіння та знаходяться під насипом, а деякі є розбитими. Розміри кам’яних брил сягають 4,5 м на 1,5 м на 1 м.
Магнітометричні дані знахідок поблизу Стоунхенджу, знімок LBI
Науковці використали мультисенсорний підхід, що поєднав дані дистанційного зондування, геологічну проспекцію, LiDAR, радар у мікрохвильовій частині спектру, магнітометрію, електротомографію. Здається, у них дуже добре фінансування 
Пошук древніх поселень за мультиспектральними знімками
Давні поселення Месопотамії
Повертаючись до пасивного ДЗЗ, не можна не згадати доробок двох вчених з МІТ та Гарварда, Бйорна Мензе та Джейсона Ура 2011 року. Молоді вчені розробили алгоритм обробки часових серій мультиспектральних знімків у поєднанні з цифровою моделлю рельєфу для класифікації вірогідності розташування археологічних об’єктів.
Науковий підхід розроблений для регіону давньої Месопотамії, територія якої має специфічні властивості, які можна відокремлювати за допомогою дистанційного зондування. Алгоритм використовує спектральні властивості ґрунтів антропогенного походження, або антросолів, які формуються протягом тисячоліть людського проживання. Вони складаються з органічних відходів, залишків глинобитної архітектури, при цьому їхня текстура та відбивні якості значно відрізняються від фону.
Ґрунтовий профіль антроcолю, джерело
Іншою особливістю давніх поселень є рельєф. У давні часи основним будівельним матеріалом була глина. З часом старі, напівзруйновані будівлі розвалювали, зрівнювали з землею, а на їх місці будували нові будинки. Таким чином, протягом тисячоліть проживання людей селища та міста зростали вгору.
Ці дві особливості – характерний ґрунт та рельєф – були використані науковцями для пошуків давніх поселень у районі досліджень.
Алгоритм використовує за основу серію мультиспектральних даних ASTER, поєднаних з даними місій CORONA, яка діяла у 1960-1970 роках, та SPOT; для дослідження рельєфу використовується цифрова модель місії SRTM.
Використовуються три індекси рослинності (NIR/V; NIR−V; (NIR−V)/(NIR+V), де V – видимий канал, NIR – ближній інфрачервоний).
Також бралася до уваги кореляція усіх спектральних властивостей із шаблонними спектрами з бібліотеки “ASTER SpecLib” для типів ґрунтів, води, мінералів та рослинності. Результатом класифікації є карта вірогідності розташування археологічних локацій, яку далі валідують за допомогою даних польових досліджень та даних про рельєф.
Дане наукове обстеження дозволило локалізувати близько 14000 місць історичних поселень з роздільною здатністю 15 м на території 23000 квадратних кілометрів у північно-східній Сирії.
Дистанційне зондування та краудсорсинг. Сара Паркак та її проекти
Далі перемістимося до Єгипту.
Свого часу археолога Сару Паркак прозвали “сучасним Індіаною Джонсом”, або “Індіаною Джонсом у спідниці”. Вона не просто займається науковою діяльністю, а ще й популяризує її. Можна сказати, що підхід пані Паркак аж занадто популярний, хоча називаючи свою діяльність “космічною археологією”, вона робить її більш зрозумілою для людей.
У 2012 році Сара виступила на конференції TED і розповіла про те, як дистанційне зондування допомагає сучасним археологам робити нові знахідки.
Науковці використали топографічні дані NASA, щоб віднайти старовинне русло Ніла, та провели просторовий аналіз для локалізації ймовірного розташування старовинного загубленого міста Ічтаві.
Інша нещодавна знахідка Сари, зроблена за допомогою космічних знімків – потенційне місце проживання вікінгів у Північній Америці, друге на цьому континенті.
У лютому 2015 року Сара Паркак стала лауреатом премії TED 2016 року і отримала приз у розмірі одного мільйона доларів (так, $1 000 000!). А вже на початку цього року Сара розповіла, що саме збирається робити з виграними коштами.
Останнім часом науковців все більше хвилює проблема розграбунку та руйнування археологічних об’єктів для продажу артефактів на чорному ринку. Повстання в Єгипті, руйнування ISIS (нещодавно було оприлюднено знімки звільненого давнього міста Пальміра), знищення пам’яток у Центральній Америці – все це непокоїть і Сару Паркак. Тож вона вирішила протидіяти таким руйнуванням і грабункам, а також займатися подальшим розвитком археології. Її ідея – краудсорсингова платформа для пошуку та захисту старовинних місць за допомогою космічних знімків.
Проект Global Xplorer буде запущено пізніше цього року, але можна вже зараз приєднуватися і чекати.
У ході роботи спочатку науковці відбиратимуть, оброблятимуть знімки та викладатимуть їх у доступ волонтерам. Далі кожному волонтерові надходитиме завдання з ділянкою для обстеження та описом, прикладами аналізу. Користувачі додаватимуть мітки до знімків, а після обробки знімка кількома волонтерами він надходитиме на верифікацію археологам. Поки що команда Global Xplorer планує покладати на волонтерів завдання візуального обстеження знімків. Саме це займає багато часу та приносить здебільшого втому для очей, і лише інколи – якісь результати. Для успіху ідеї необхідно, щоб якомога більше людей долучалися до роботи. Тож, насправді, є великий ризик, що волонтерів буде замало.
Нам дуже цікаво, чи стане археологічна краудсорсингова платформа популярною, як, наприклад, OSM. Тут хочеться виявити відмінність, бо кожен може побачити результат своєї роботи в OSM – це справді надихає. Як до цього підійдуть розробники Global Xplorer? Нам лишається почекати, щоб побачити все на власні очі.
Сара Паркак, джерело
Сара сподівається, що платформа надасть археологам необхідну допомогу – тисячі пар очей, які знімуть вантаж рутинного обстеження зі спеціалістів. А нам би дуже хотілося також побачити в реалізації підходи аналізу знімків, автоматичної обробки, якими б могли користатися пересічні волонтери, тим самим долучаючись до “наукової” діяльності, отримуючи нові знання, пов’язані з дистанційним зондуванням. Бо “космічна” археологія – це не лише роздивляння гарних фотографій, що зроблені з дуже великої висоти.
Знаєте інші цікаві приклади застосування ДЗЗ у археології? Розкажіть про них у коментарях!
