Опыт магнитометрического картирования археологических памятников с использованием беспилотных летательных аппаратов

Сотрудники Института археологии и этнографии СО РАН и Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН уже более 15 лет проводят комплексные археолого-геофизические исследования. В ходе совместной работы удалось успешно адаптировать к задачам археологической науки целый ряд аппаратурных разработок ИНГГ СО РАН, прежде всего в области электроразведки [Эпов и др., 2016]. В настоящее время инновационные проекты реализуются и в области магнитометрии. В 2014 г. в ИНГГ СО РАН разработан опытный образец аэрогеофизического комплекса с магнитометрическим каналом, размещенным на борту беспилотного летательного аппарата (БПЛА) мультироторного типа сверхлегкого класса. Была предложена и опробована методика низковысотной магнитной съемки с помощью БПЛА [Эпов и др., 2015].

Применение геофизических методов в археологии предполагает не только поиск, но и идентификацию археологических комплексов. Преимуществом метода магнитометрии является способность эффективно обнаруживать и распознавать археологические объекты без внешних признаков. При благоприятных условиях магнитная съемка позволяет получить фактически план памятника, и это может существенно изменить стратегию планирования и проведения раскопок. Больших успехов в этой области (в т.ч. и в Сибири) удалось достигнуть нашим немецким коллегам (см., например: [Becker, Faßbinder, 1999; Молодин и др., 2010]). Эффективность работы данного метода неоднократно подтверждена и нашими исследованиями (см., например: [Молодин и др., 2006; Эпов и др., 2016]).

Перспективные с точки зрения наличия археологических комплексов участки, как правило, очень значительны по площади, и их магнитное картирование связано со значительными временными и трудовыми затратами. Проведение магнитной съемки с использованием БПЛА дает возможность исследовать их в короткие сроки, что очень существенно при проведении охранных работ, а также для усиления разведочной деятельно сти. Весьма востребованной может стать и возможность работы в труднодоступных для наземной съемки местах, например, на подтопленных или заросших участках археологических памятников.

Преимуществом новой аппаратурной разработки ИНГГ СО РАН является высокая частота замеров. На скорости ок. 18 км/ч измерения производятся 1600 раз в секунду, т.е. через каждые несколько миллиметров земной поверхности. Благодаря этому, при площадной съемке вероятность попадания в точки экстремумов магнитных аномалий существенно возрастает. Вместе с тем при работе на ар- хеологических памятниках существенное значение может иметь фактор высоты замера. Микроаномалии от большинства археологических объектов характеризуются очень небольшой амплитудой. При наземной съемке на высоте ок. 0,3 м она составляет в среднем 5–8 нТл. С увеличением высоты замера амплитуды таких аномалий довольно резко уменьшаются, а сами аномалии увеличиваются в размерах. В связи с этим очень важно было понять, насколько детальную карту можно получить по результатам полетной съемки, либо речь идет о выделении областей с повышенными магнитными значениями, которые в дальнейшем могут быть детализированы наземной съемкой.

Для того чтобы оценить возможности новой аппаратуры, необходимо было провести совместные работы на разнотипных археологических памятниках, где ранее уже была выполнена наземная магнитная съемка. При отборе учитывалось наличие хотя бы небольших проверочных раскопок, чтобы получить дополнительную информацию об особенностях внутреннего устройства археологических объектов (простое заполнение грунтом, следы горения и т.п.). Также необходимо было учесть и фактор контрастности магнитной восприимчивости грунтов в районе работ, поскольку совместные исследования показали, что он существенно влияет на эффективность магнитной съемки [Эпов и др., 2016]. В результате для проведения полевых испытаний был отобран ряд памятников на территории Новосибирского Приобья (Ново-пичугово-2) и Барабинской лесостепи (Тартас-1, Преображенка-2, Погорелка-2, Сергино-2, Аул-Кошкуль-1, Белая Грива).

Все археологиче ские комплексы исследовались по единой методике, смоделированной еще до начала полевых работ. На каждом из памятников оценивались особенности площадки (рельеф, расположение и высота деревьев), чтобы наметить конфигурацию, размер и количество участков съемки, а также выбрать точку взлета-посадки БПЛА. По приемнику GPS определялись координаты углов намеченных участков, после чего формировалось полетное задание (количество и направление основных и вспомогательных профилей). В районе работ устанавливалась магнитовариационная станция МВ-07М для учета вариаций магнитного поля Земли.

После программирования полетной карты магнитная съемка происходила в автоматическом режиме. В ходе работы за процессом картирования осуществлялся постоянный контроль (высота, скорость, количество пройденных профилей, уровень заряда батареи). Высота датчика над землей составляла, в среднем, ок. 2 м, расстояние между профи-

Курганный могильник Погорелка-2. Участок работ по данным низковысотной магнитной съемки с помощью БПЛА ( А ), наземной магнитной съемки ( Б) и тахеометрической съемки ( В ).

лями - 3 м. В результате были построены карты распределения модуля вектора магнитной индукции, после чего было произведено сравнение данных наземной и полетной съемки.

Хорошая корреляция данных отмечена по результатам работ на курганных могильниках Аул-Кошкуль-1 (древнетюркское время), Погорелка-2 (андроновская, саргатская культуры) и Белая Грива (предположительно эпоха железа). На памятниках 480

Аул-Кошкуль-1 и Погорелка-2 наземная магнитная съемка была сделана немецкими коллегами в рамках программы сотрудничества Германского археологического института и ИАЭТ СО РАН [Мо-лодин и др., 2010; Наглер и др., 2011]. В структуре большинства исследованных насыпей содержится обожженная глина, магнитная восприимчивость которой на порядок выше значений, типичных для обычных грунтовых объектов. Судя по все- му, это обстоятельство положительно сказалось на характере результатов полетной съемки. На памятнике Аул-Кошкуль-1 удалось не только зафиксировать все сооружения, выявленные на участке наземной съемки, но и обнаружить еще как минимум один курган за его пределами. Зафиксированы результаты магнитного картирования такой насыпи на памятнике Погорелка-2 (объект № 12, саргатская культура) (см. рисунок)*.

Ме ста локализации о стальных распаханных курганов на карте полетной съемки памятника Погорелка-2 проявились в виде аморфных аномалий, малоконтрастных по отношению к фоновым значениям магнитного поля. В южной части аномалии сооружения № 12 отчетливо выделился ров (см. рисунок ). Все аномалии, связанные с этими курганами, имеют очень малую амплитуду. Даже при наземной съемке они фиксируются очень слабо. Увеличение высоты замеров (даже при их большой частоте) не дает возможности получить четкую картину. Подобные проблемы возникают и при исследовании распаханных памятников другого типа (разновременный грунтовый могильник Тартас-1, городище саргатской культуры Сергино-2).

По итогам предварительной обработки данных можно положительно оценить перспективы использования метода высокочастотной магнитометрии на БПЛА для картирования рельефных поселенческих комплексов. В качестве объекта для таких исследований было выбрано сооружение на памятнике Преображенка-2, представляющее собой площадку с западинами, ограниченную валом и рвом [Молодин и др., 2006]. Кроме того на могильнике Погорелка-2 были опробованы возможности аэрокомплекса по обнаружению курганов в залесенной местности. Уже сейчас можно сказать, что степень детализации съемки достаточно высока, однако комплексную оценку полученных результатов еще предстоит провести.

Работы по использованию высокочастотной магнитометрии на БПЛА пока не имеют аналогов в практике мировых археолого-геофизических исследований. Первые испытания, проведенные в Западной Сибири, показали перспективность применения разработанного аэрокомплекса для магнитного картирования археологических памятников. К преимуществам новой аппаратуры однозначно можно отнести ее высокую производительность и большую плотно сть наблюдений. Однако из-за «плавающей» истинной высоты измерений эти преимущества пока не уда- ется полностью реализовать, особенно при поиске небольших и неглубоких грунтовых объектов. По итогам проведенных исследований уже намечены технические решения по преодолению выявленных недостатков. В частности, установка дифференциальной системы GPS/ГЛОНАСС вместо приемника обычной конфигурации позволит более эффективно определять высоту полета и вводить в полетное задание функцию автоматического огибания рельефа. Для изучения археологических памятников это имеет решающее значение. Кроме того, установка дифференциальной системы навигации позволит уменьшить расстояние между профилями. Все это, безусловно, будет способствовать более успешной адаптации данного метода к задачам археологических исследований.