В работе рассматривается создание ГИС "Археологические памятники Красноярского края" и ее использование в научно-исследовательской, образовательной, административной областях. Материал авторов базируется на результатах, полученных в археологических экспедициях по Красноярскому краю и на опыте создания распределенных информационных систем и ГИС. Базовое программное обеспечение выполняется в основном на отечественных разработках. При создании архива материалов древних наскальных рисунков впервые использовалась стереосъемка.

   Введение

Красноярский край представляет громадную территорию, охватывающую основные природно-географические зоны и имеющую уникальную историю. На сегодняшний день в области изучения древней истории учеными поставлены проблемы, требующие комплексного подхода в их решении. Основными среди них являются следующие.

1. Проблема первоначального заселения человеком территории Красноярского края. Археологические исследования последних лет позволяют отодвинуть заселение человеком этой территории на несколько сотен тысяч лет назад. Накоплен значительный материал, позволяющий делать вывод об исключительно древнем заселении территории Средней Сибири.
2. Выяснение характера, условий существования, состава и специфики производственной специализации внутри человеческих коллективов древнейшего населения на территории Красноярского края в эпоху верхнего палеолита (40-10 тыс. лет назад). К сегодняшнему дню известно несколько десятков археологических памятников этого периода в Красноярском крае. Исследовано большое количество стоянок на громадной территории (юг Красноярского края, Средний Енисей).
3. История существования древнего населения Красноярского края в неолитический период (7-3 тыс. лет до н.э.). Существующие к настоящему времени периодизации древней истории археологическими исследованиями последних лет поставлены под сомнение, принимая во внимание тот факт, что накоплен громадный источниковый материал по данному периоду.
4. Этнокультурная интерпретация наскального искусства, во множестве содержащаяся во всей центральной и южной части Красноярского края, и целый комплекс других проблем.

   Какие задачи решает археологическая ГИС

В настоящее время существует объективная необходимость и все условия для создания геоинформационной системы для археологических памятников Красноярского края, которая могла бы решать сразу несколько образовательных и исследовательских задач.

В исследовательской области:

1. Перейти, наконец, в археологии от существующего описательно-констатирующего метода к решению задач этнокультурного уровня.
2. Составить и пополнить археологические карты Красноярского края, обеспечив их качественно новый уровень.

В образовательной области:

1. Отойти в преподавании древней истории Красноярского края от формализма в констатировании социокультурных построений общего порядка.
2. Предоставить возможность для применения богатого иллюстративного материала, который в настоящее время используется лишь в научной работе (фотоснимки, карты, рисунки археологического материала, копии наскальных изображений и др.).
3. Вывести преподавание древней истории "малой и большой Родины" не только на региональный, но и качественно новый уровень.
4. Обеспечить широкий доступ населения к археологическим материалам на основе современных вычислительных технологий. (Создание виртуального музея.)

В административной области:

1. Предлагаемая ГИС прежде всего поможет в решении вопросов охраны и использования памятников истории и культуры.

Это далеко не полный перечень возможностей, которые открывает предлагаемая ГИС.

   Заделы исполнителей проекта

В настоящее время существуют значительные наработки в области ГИС "Археологические памятники Красноярского края".

1. На кафедре отечественной истории Красноярского педуниверситета в результате проведения многочисленных экспедиций по паспортизации памятников истории подготовлено большое количество топографических планов, карт-схем археологических памятников. Подготовлены материалы для энциклопедического словаря по разделу "Археология Красноярского края".
2. В 1997-ом году в ходе проведения комплексной археологической экспедиции (грант № 153 Федеральной целевой программы "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 гг.) были получены первые стереофотографии археологических памятников (г. Георгиевская - в Минусинском районе; Куртак, Каменный Лог - в Новоселовском районе). Это первое использование такой технологии в научных исследованиях по археологии. В данное время осуществляется их ввод в ПЭВМ.
3. Имеются заделы в области создания распределенных информационных систем и ГИС. Участники проекта - специалисты Института вычислительного моделирования СО РАН, Технологического центра ГИС КНЦ СО РАН принимали и принимают участие в организации работ и реализации целого ряда крупных региональных проектов (совместно с различными организациями-соисполнителями). Среди них Информационно-аналитическая система природоохранных служб Красноярского края, создание корпоративной вычислительной сети Красноярского научного центра СО РАН, геоинформационной системы управления коммунальным хозяйством микрорайона Академгородок и др.

В рамках проводимых в ИВМ СО РАН научных исследований с помощью ГИС- технологий решались задачи пространственного анализа картографических данных в проблеме комплексной оценки перспектив экономического развития Туруханского района Красноярского края, задачи восполнения пространственных данных с применением математических методов нейроинформатики и др. Для эксплуатации в рамках автоматизированной информационно-управляющей системы краевого и городского штабов по гражданской обороне и чрезвычайным ситуациям разработаны математические модели распространения загрязняющих и химически опасных веществ в атмосфере промышленного города. В рамках производственной деятельности Технологического центра ГИС были созданы карта г.Красноярска (около 60 тематических слоев), издан компакт-диск "CD-Красноярск" (информационно-справочная система на основе электронной карты города). На основе переработанной цифровой топоосновы Красноярского края масштаба 1 : 1 000 000, закупленной СО РАН в Роскартографии, начата работа по подготовке к изданию на CD карты Красноярского края, в настоящее время осуществляется ее наполнение тематическими слоями.

   Содержание разрабатываемой ГИС

Хотелось бы обратить внимание на качественно новый подход в обработке и хранении собственно археологической информации. К настоящему времени известны разработки в области создания "универсальных баз данных в археологии" [1]. Мы применяем в создании предлагаемой ГИС использование нескольких методик, позволяющих приблизиться к "универсальности" системы.

Авторами данной работы предлагаемая ГИС рассматривается как последовательная совокупность графических "многослойных" изображений:

1. географических: карта Красноярского края (с нанесенными в хронологической последовательности всеми известными археологическими памятниками); административного района; топографического плана археологического памятника (стоянки, местонахождения и т. д., включая разрушенные, содержащие информацию в виде археологического материала, описи и т. д.);
2. собственно графических: фотоснимки археологического памятника и его окрестностей, особенностей географического положения; планы и геологические разрезы - фотоснимки и рисунки наиболее ярких археологических предметов (с подробной пояснительной информацией об условиях нахождения, состоянии предмета и т. д.);
3. реконструктивных географических: пакет реконструктивных палеогеографических, палеоклиматических, палеоботанических и палеонтологических географических карт в той же нисходящей последовательности (на основе результатов многолетних исследований лаборатории археологии и палеогеографии Средней Сибири Института археологии и этнографии СО РАН;
4. реконструктивных культурно-исторических (в той же нисходящей последовательности), содержащих результаты археологических реконструкций (распределение археологических культур с привязкой к географической карте, предполагаемая динамика и направление миграций древнейшего и древнего населения и т. д.);
5. описательных археологических, включающих подробные комментарии с ссылками на соответствующую литературу по каждому археологическому объекту (от района до конкретного артефакта), результаты технико-типологического анализа и описания. Необходимо отметить, что описательная археологическая часть системы предполагается как основа для решения различных исследовательских задач. Так, например, уже существует разработанная нами схема создания формализованных баз данных археологического материала (набор связанных отношениями таблиц, реализованный в СУБД FoxPro), посредством применения которой можно судить об этнокультурном характере каменного инвентаря, специализации внутри древнейших социальных групп. Причем, разработанная методика позволяет создавать базу данных, содержащую 100 % всего археологического материала. Примеров подобных разработок мы пока не знаем.

Необходимым условием создания предлагаемой ГИС является ее практичность в решении максимального круга вопросов, с одной стороны, а с другой - "открытость" системы для дополнения информации и изменения ее структуры в целом. Только в этом случае ГИС "Археологические памятники Красноярского края" будет удовлетворять критерию универсальности.

    Технологии подготовки и представления данных

Подготовка данных по настоящему проекту развертывается на основе комбинированного подхода - от локальных рабочих мест по вводу данных на базе стандартного программного обеспечения ГИС и СУБД до Internet/Intranet-решений, рассчитанных на имеющуюся и создаваемую в городе инфраструктуру скоростных телекоммуникаций, организацию доступа к данным по каналам Internet. В связи с тем, что предоставление доступа к собираемой информации - один из ключевых элементов проекта, изначально предусматривается удаленный доступ к данным.

Со стороны ГИС в качестве базового программного обеспечения проекта выбрана разработка Института географии РАН GeoDraw/GeoGraph/GeoConstructor. Уже начаты работы по вводу первичных данных. Параллельно создаются специализированные прикладные программы для ввода данных, адаптированные к специфике проекта. Также рассматриваются варианты размещения создаваемых картографических баз данных на web-серверах. Исследуются возможности работы построенных на базе библиотеки GeoConstructor программ через каналы Internet. Проектирование ведется в тесном сотрудничестве с коллективом разработчиков ГИС - Центром геоинформационных исследований института географии РАН.

В качестве топоосновы в геоинформационной части проекта используется цифровая карта масштаба 1 : 1 000 000, приобретенная Сибирским отделением РАН у Роскартографии и преобразованная в формат GeoGraph в Технологическом центре ГИС, Институте вычислительного моделирования СО РАН.

Internet-компонента проекта проектируется на основе сервера приложений Baikonur Web Application Server производства компании Epsylon Technologies. На ее основе планируется обеспечить доступ к собираемым в проекте данным через сеть Internet. Достигнуты договоренности с разработчиками программного обеспечения Baikonur о поддержке настоящего проекта. Сейчас ведутся работы по адаптации инструментальных средств разработки к потребностям поставленной задачи.

При создании архива археологических изображений используются различные методы, в том числе стереосъемка. Она выполняется с помощью стереофотоаппарата "Спутник" со стандартной стерео базой 64 мм, формат кадра 60 х 60 мм, а также с помощью традиционных фотоаппаратов с размером кадра 24 х 36 мм. Для создания стереопары в последнем случае применялось последовательное фотографирование объекта съемки с равной экспозицией на два кадра. Перед съемкой второго кадра фотоаппарат смещался с помощью специально изготовленного приспособления на расстояние 64-120 мм, чем обеспечивалась необходимая стереобаза для двух кадров.

Для компьютерного просмотра стереоизображений используется разработанное программное обеспечение, в том числе для стереоочков CyberGlass 3D с жидкокристаллическими затворами. В этом случае синхронизация времени экспозиции левого и правого изображений на мониторе компьютера с затворами очков для левого и правого глаза осуществляется с помощью платы управления очками.

Демонстрация стереоизображений археологических объектов показала увеличение информативности и эмоциональности их восприятия.

В области археологической информации в настоящее время:

1. уже создана формализованная база данных для микропластинчатых нуклеусов палеолита-неолита Среднего Енисея (2 тысячи записей, распределенных по 16 признакам, которые имеют 58 вариантов.);
2. завершается работа по созданию формализованной базы данных на все археологические материалы таких стоянок, как Афонтова гора (II, V), Каштанковский комплекс палеолитических местонахождений (Красноярское водохранилище, Куртакский археологический район) ( 9 тысяч записей, распределенных по 14 признакам, которые имеют 62 варианта);
3. завершается ввод текстовой информации по полной геоморфологической, геологической характеристике 30 археологических памятников эпохи палеолита района среднего течения р.Енисей (как в универсальных форматах, так и в формате Word). Завершен ввод статистических данных археологического материала по палеолиту Среднего Енисея (также в обоих форматах). Происходит ввод дополнительной графической информации (топографические планы, планы раскопов, рисунки археологического материала и т.д.; в настоящее время уже введено в компьютер 489 листов графической информации.

Мы полны уверенности, что законченные результаты данной работы могут быть аддитивно включены в ГИС исторических памятников СО РАН и РФ.

Авторы выражают благодарность А.П.Деревянко, Ю.П.Холюшкину, В.Т.Воронину за обсуждение концептуальных основ разрабатываемой темы.

    Список литературы.

1. Математические методы в археологических реконструкциях / Отв. ред., академик А.П.Деревянко, д.и.н.Ю.П. Холюшкин. Новосибирск, 1995.