Результаты комплексных исследований курганного могильника Аул-Кошкуль-1 в Барабинской лесостепи

Наземная магнитная съемка (НМС) успешно применяется в археологии более 50 лет [Neubauer, 2002; Фассбиндер, 2019]. На современном этапе развитие компактных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) позволяет вывести ее на новый уровень производительности и картировать значительные площади (до нескольких гектаров за один рабочий день) без потери горизонтального разрешения. Аэромагнитная съемка (АМС) в археологических исследованиях пока не имеет широкого распространения, однако первые результаты, большинство которых получено на территории России, показывают несомненные перспективы этого направления [Эпов и др., 2016; Гоглев, 2018; Фирсов и др., 2018; Балков и др., 2019; Schmidt, Becken, Schmalzl, 2020]. В отличие от АМС, аэрофотосъемка (АФС) с БПЛА все чаще используется для поиска и изучения археологических памятников [Быков и др., 2012; Risbоl, Gustavsen, 2018; Балков и др., 2020; Brooke, Clutterbuck, 2020; Alvarez Larrain, Greco, Tarragó, 2020]. Получаемые в результате АФС ортофотопланы и цифровые модели рельефа имеют высокую степень детальности и в некоторых случаях дают не менее значимую информацию об археологических объектах, чем магнитометрия [Vavulin et al., 2021]. Таким образом, использование АФС совместно с набором геофизических методов позволяет получить максимум сведений о памятнике без нарушения его целостности [Бахшиев, Носкевич, Насретдинов, 2018]. С учетом современных тенденций развития археологии, которые предполагают широкое использование неразрушающих методов, весьма актуальными являются развитие этого направления и его апробация в различных природно-ландшафтных условиях.

В настоящей статье рассматриваются результаты археолого-геофизических работ на курганном могильнике Аул-Кошкуль-1, где применение комплекса АФС и АМС с БПЛА в дополнение к исследованиям про- шлых лет позволило получить принципиально новые сведения о границах и составе памятника. Цель исследований заключалась не только в апробации и демонстрации возможностей вышеозначенных методов, но и в формировании подходов к обработке материала для максимально информативной визуализации данных. Полученные результаты вносят вклад в развитие методики археолого-геофизических исследований и существенно повышают эффективность работ, основанных на применении метода магнитометрии.

Объект и результаты исследований прошлых лет

Памятник Аул-Кошкуль-1 расположен в Чановском р-не Новосибирской обл., в 2 км к северу от одноименного села. Место его локализации представляет собой слабовозвышенный участок на краю обширной озерной поймы. Могильник обнаружен по информации местных жителей в 2010 г. На площади памятника визуально выделены шесть насыпей диаметром 7–14 м, высотой 0,28–0,47 м (рис. 1, а ). Вокруг кург. 3, 4 зафиксированы рвы, один из которых (кург. 4) ограничивает площадку диаметром 30 м. Схожий с последним ров (возможно, от недостроенного сооружения) вокруг площадки 35 × 45 м выявлен в южной части памятника. Находки, обнаруженные в разрушенной насыпи кург. 3, позволили датировать могильник древнетюркским временем [Молодин и др., 2010].

В том же году в рамках договора о научном сотрудничестве между Институтом археологии и этнографии СО РАН и Германским археологическим институтом на памятнике была выполнена наземная магнитная съемка под руководством Й.В.Е. Фассбиндера. На построенной магнитной карте (рис. 1, б ) отчетливо проявились следы распашки. Насыпи курганов выделились как положительные аномалии округлой формы, при этом кург. 2 и 3 проявились в виде отрицательной

а

б

Рис. 1 . План курганного могильника Аул-Кошкуль-1 до начала геофизических работ ( а ) и карта распределения градиента магнитного поля на исследованном участке ( б ) (по: [Молодин и др., 2010, рис. 3, 6]).

1 – курган; 2 – сечение горизонталей; 3 – ровик; 4 – границы геофизической разметки.

нТл

Is dF„

60 м

аномалии, что позволило предположить наличие в его составе менее магнитного, глинистого грунта. Магнитная съемка подтвердила отсутствие рвов вокруг большинства насыпей. В то же время у кург. 4 был выявлен еще один, внутренний ров. В пространстве между сооружениями № 1, 4–6 удало сь обнаружить

Рис. 2 . Карта распределения аномального магнитного поля, построенная по результатам аэромагнитной съемки могильника Аул-Кошкуль-1 в 2016 г. (по: [Фирсов и др., 2018, рис. 3, а ]).

2 еще три кургана (№ 7–9) диаметром ок. 5 м, ко-1 торые на поверхности не выделялись [Там же]. - В 2016 г. на памятнике Аул-Кошкуль-1 были проведены опытно-методические работы по апробации аэромагнитной съемки c БПЛА. По итогам корреляции с данными НМС установлено, что с помощью аэромагнитного картирования удалось зафиксировать семь из девяти ранее выявленных курганов (рис. 2). У северозападной границы участка наземной съемки был обнаружен кург. 10, сопоставимый по размерам с самыми крупными сооружениями комплекса [Фирсов и др., 2018].

Таким образом, благодаря наземной и аэромагнитной съемке удалось определить особенности устройства курганов и выявить в пространстве между ними археологические объекты без внешних признаков. Было получено большое количество дополнительных сведений, а общее число достоверно выделенных в составе памятника сооружений возросло до 11.

Новый цикл исследований (методы, аппаратура и программное обеспечение)

В 2020 г. в рамках реализации задач интеграционного проекта РФФИ курганный могильник Аул-Кошкуль-1 был выбран как полигон для испытаний современных аппаратно-методических средств, использующих беспилотные носители. Аэрофотосъемка проводилась с помощью компактного дрона DJI Mavic Air (DJI, Китай) и профессионального комплекса Гео скан 401 (Геоскан, Россия) (рис. 3). В ходе работ аппаратурой DJI Mavic Air для планирования полетов применялось программное обеспечение (ПО) Drone Harmony Plus (Drone Harmony Infrastructure digitalization, Швейцария). Данные фотограмметрии обрабатывались с помощью ПО Metashape (Agisoft, Россия). Обработка, оформление, визуализация цифровых моделей рельефа и карт относительных высот выполнены в ПО Surfer (Golden Software, США).

При обработке данных аэрофотосъемки использован оригинальный подход, заключающийся в построении карты относительных высот. Это снижает влияние естественного рельефа ме стно сти и подчеркивает высотные аномалии антропогенного происхождения, что повышает эффективность анализа цифровой модели рельефа.

Работы по высокоточной аэромагнитной съемке проводились с помощью квантового магнитометра Геоскан 401 Геофизика (рис. 4). Конечная обработка полученных данных заключалась в вычитании из них суточных вариаций магнитного поля, региональных аномалий и сглаживании данных.

а

Рис. 3 . Беспилотные летательные аппараты, использованные для аэрофотосъемки.

а – компактный дрон DJI Mavic Air (Китай); б – Геоскан 401 (Россия).

Рис. 4 . Комплекс Геоскан 401 Геофизика для высокоточной аэромагнитной съемки.

После предварительного анализа результатов работ предыдущих лет, а также спутниковых снимков памятника было выбрано несколько участков для исследований (рис. 5). На самом большом из них (ок. 70 га) проведена АФС комплексом Геоскан 401. По полученным данным построен детальный ортофотоплан и карта относительных высот. На участке площадью ок. 12 га выполнена АМС. Площадь АФС компактным дроном DJI Mavic Air составила более 4 га.

Ортофотопланы и карты высот

Аэрофотосъемка профессиональным комплексом Геоскан 401 проводилась в середине дня при наиболее интенсивном солнечном освещении. Это позво- ляет получить наиболее качественные данные для построения цифровой модели рельефа. Однако итоговый ортофотоплан, несмотря на его высокое разрешение, не предоставил достаточной информации об археологических объектах. Поэтому с помощью дрона DJI Mavic Air на участке концентрации курганных насыпей была проведена детальная вечерняя съемка в косопадающих солнечных лучах. Она лучше отражает и подчеркивает особенности рельефа местности (рис. 6).

Наиболее эффективными для поиска и детального анализа археологических объектов оказались данные цифровой модели рельефа. Так, на фрагменте карты абсолютных высот, визуализированной в виде подсвечивающейся цветной 3D-поверхности, отчетливо проявились все визуально зафиксированные курганы

Рис. 5 . Карта относительных высот курганного могильника Аул-Кош-куль-1 и контуры участков исследований различных лет (2010–2020 гг.). а – граница НМС (2010 г.); б – граница АМС (2016 г.); в – граница АФС (Геоскан 401, 2020 г.); г – граница АМС (Геоскан 401, 2020 г.); д – граница АФС (Mavic Air, 2020 г.).

за исключением насыпи № 2 (см. рис. 1; 7). Выявленные с помощью НМС кург. 8, 9 не выделяются, поскольку расположены в зоне интенсивной распашки, которая на карте абсолютных высот обозначилась как область с выраженным линейным микрорельефом. Очень хорошо видно, что северо-восточный край кург. 4 также был распахан. Это подтверждает и ситуационный план памятника, где окружающий курган ров не обозначен. Отчетливо фиксируется, что кург. 7 был распахан практически полностью (сохранился только западный сегмент рва). Вероятно, по этой причине его не удалось выделить визуально, хотя курган очень хорошо читается на карте абсолютных высот, а его пространственные параметры и устройство определяются довольно четко.

По данным цифровой модели рельефа отчетливо фиксируются также три структуры каплевидной формы (№ 11–13). Объект № 11 был выявлен еще на начальном этапе исследований и предварительно интерпретирован как недостроенное сооружение. По итогам аэрофотосъемки представление об его форме и пространственной ориентации удалось существенно скорректировать (см. рис. 1; 7). К нему непосредственно примыкает объект № 13, который ранее не был обнаружен. Объект № 12 довольно хорошо проявляется на карте НМС, но выделить его в таком качестве стало возможным только после анализа ортофотопланов и карт высот. Все эти структуры лучше всего удается подчеркнуть подбором угла освещения при построении теневой карты в оттенках серого с помощью ПО Surfer (см. рис. 7). Стоит отметить, что очень

Рис. 6 . Фрагменты ортофотопланов, построенные по данным аэрофотосъемки в середине дня ( а ) и в вечернее время ( б ).

Рис. 7 . Фрагменты карт абсолютных и относительных высот.

а – общая площадь исследования; б – фрагмент карты абсолютных высот; в , д – фрагменты теневой карты относительных высот, угол освещения 183^° по горизонтали и 45^° по вертикали; г – фрагмент ортофотоплана в косопадающих лучах.

близкая картина наблюдается на ортофотоплане, построенном по данным вечерней съемки в косопадающих лучах (см. рис. 6, б ). Цвет растительности также может подчеркивать рельеф поверхности и отображать особенности устройства курганов. В местах понижений, где скапливается больше влаги, растительность более густая и имеет насыщенный зеленый цвет. На ровных участках и возвышенностях растительный покров не такой плотный и для него характерны более светлые оттенки. Это хорошо видно на примере кург. 4 (см. рис. 7).

В результате анализа данных АФС южнее первоначально обозначенной территории могильника Аул-Кошкуль-1 было выделено еще несколько новых объектов. Они приурочены к наивысшей точке исследованного участка и схожи по своим параметрам с вышеописанными структурами каплевидной формы (рис. 8). Объекты № 15, 16 сильно нарушены распашкой, судить об их первоначальной форме и размерах сложно. Слабо выраженная в рельефе (перепад высот не более 10 см) и почти незаметная на ортофотоплане кольцевая структура № 14 хорошо фиксируется на де- тализирующем фрагменте карты высот. Вероятно, все эти объекты имеют искусственную природу и являются частью погребально-ритуального комплекса. В таком случае границы памятника должны быть существенно расширены.

Аэромагнитная съемка

Наземная и аэромагнитная съемки, выполненные ранее на территории могильника Аул-Кошкуль-1, выявили довольно низкую интенсивность аномалий, связанных с археологическими объектами. Это подтверждают и результаты аэромагнитной съемки 2020 г., проведенной на средней высоте 5 м со спутниковым позиционером субметровой точности. К описанным факторам, осложняющим выделение аномалий от археологических объектов, добавилась выраженная структура региональных аномалий сложной формы (рис. 9, а ). Тем не менее на построенных магнитных картах присутствуют аномалии небольшой интенсивности, которые могут быть связаны с архео-

Рис. 8 . Фрагменты карт абсолютных и относительных высот на южной периферии могильника.

а – общая площадь исследования; б – фрагмент теневой карты относительных высот, угол наклона источника света 142^° по горизонтали и 31^° по вертикали; в – фрагмент карты абсолютных высот; г – фрагмент карты абсолютных высот.

Широта

а

б

Рис. 9 . Карты модуля полного вектора магнитного поля с поправкой на суточные вариации ( а ) и первой производной (угол 308°) аномального магнитного поля ( б ).

логическими структурами (рис. 9, б ). Из десяти курганов, выявленных ранее, выделяются только шесть (№ 1, 3–6, 10). Остальные курганы, а также обнаруженные с помощью АФС объекты каплевидной формы (№ 11–13) аэромагнитной съемкой не зафиксированы. Таким образом, по итогам проведенных работ удалось выделить только достаточно крупные сооружения, представленные рельефно выраженными курганными насыпями.

За пределами участков ранее проведенных магнитных съемок только одна аномалия может быть предварительно интерпретирована как курган (№ 17). Она находится на возвышенности и расположена к юго-востоку от основного комплекса. Отсутствие рельефных признаков может объясняться расположением данного объекта в зоне распашки. К северо-западу от курганного могильника выделяются еще две магнитные аномалии (№ 18, 19). Поскольку естественный рельеф местности здесь существенно понижается, их нельзя уверенно связать с археологическими структурами. Возможно, источником этих аномалий являются залегающие в грунте металлические предметы.

Заключение

Проведенные исследования со всей очевидностью продемонстрировали высокую эффективность комплексного подхода при выполнении археолого-геофизических работ. Полученные результаты являются очень хорошим примером того, как существенно может измениться представление о составе и границах археологического памятника. Посредством визуальной фиксации на могильнике Аул-Кошкуль-1 было выделено всего шесть курганов и одно (возможно, недостроенное) сооружение. Наземная магнитная съемка позволила получить фактически план памятника и обнаружить три новых кургана, не выраженные в рельефе. Первые опытные работы по применению метода АМС не только продемонстрировали возможности по увеличению производительности магниторазведки, но и выявили еще один курган за пределами участка НМС. Таким образом, в результате проведения магнитных съемок общее число сооружений, обнаруженных на могильнике, возросло до 11.

Благодаря комплексному применению АФС и АМС удалось получить большое количество дополнительных сведений. Реально доказана высокая эффективность построения ортофотопланов и цифровых моделей рельефа для детализации устройства рельефно выраженных сооружений и уточнения их пространственных характеристик. Но прежде всего метод АФС показал себя высокоэффективным при выявлении слабо выраженных в рельефе археологических структур, которые трудно обнаружить при визуальном осмотре поверхности (кург. № 7, объекты в виде неглубоких ровиков). Важно отметить, что ортофотопланы, построенные по данным АФС в косых лучах заходящего солнца, позволяют наиболее выгодным образом представить фотографическую информацию об археологических комплексах. При этом цифровые модели рельефа, созданные по результатам съемки в полдень, фиксируют даже очень слабо выраженные объекты.

Аэромагнитная съемка курганного могильника Аул-Кошкуль-1 проводилась фактически на пределе точности метода из-за низкой интенсивности магнитных аномалий, связанных с археологическими структурами. Тем не менее большинство курганов удалось зафиксировать. При более значительной степени контрастности археологических объектов с вмещающей средой информативность съемки была бы выше [Балков и др., 2019]. Также стоит отметить, что при высокой производительности магнитометра и БПЛА-носителя существенным ограничением послужили средства навигации. Необходимо внедрять дифференциальные средства для руления и фиксации позиции с использованием кинематики реального времени (RTK GNSS). В этом случае можно будет осуществлять высокопроизводительную воздушную съемку на небольшой высоте (ок. 1 м), соизмеримую по качеству и плотности данных с НМС. Важно подчеркнуть, что АМС в комплексе с АФС позволяет на принципиально новом уровне решать задачи археологии по поиску и определению границ памятников. Оба метода являются высокопроизводительными, и с их помощью можно обследовать большие площади в короткие сроки. Поскольку они задействуют принципиально разные характеристики археологических объектов (рельефные и магнитные), то полученная информация будет более полной и объективной.

На новом этапе археолого-геофизических исследований курганного могильника Аул-Кошкуль-1 с помощью АФС удалось выделить пять новых объектов, посредством АМС – предположительно еще три. Анализируя всю совокупность сведений, можно поставить вопрос не только о расширении первоначально установленных границ памятника, но и о единовремен-ности его формирования. Все объекты в виде неглубоких ровиков приурочены к самому краю террасы, абсолютных аналогий им нет. Очень схож с ними внешний ров кург. 4, который локализован здесь же и по своему устройству весьма близок курганам раннескифской эпохи. Остальные сооружения отличаются по своему строению и расположены в глубине террасы, в т.ч. и частично разрушенный кург. 3, по материалам которого могильник был датирован древнетюркским временем. Важно отметить, что состав памятника в дальнейшем может быть расширен, поскольку на его южной периферии по данным АФС предварительно было выделено еще пять объектов.

Однако их искусственная природа не столь очевидна, поэтому для анализа этих объектов необходимо привлечь возможности других методов и провести дополнительную интерпретацию данных.

Исследование проведено при финансовой поддержке РФФИ, проект № 17-29-04314. Развитие аппаратурной и методической базы, подходов к интерпретации полевых измерений ведется в ИНГГ СО РАН в рамках Программы фундаментальных научных исследований, проект № 0331-2019-0015.