Возможности трехмерного моделирования культурных слоев памятников мезолита на Среднем Дону (по материалам стоянки Четвериково)

В основе данной работы лежит опыт полевых и лабораторных исследований культурных слоев памятников эпохи мезолита на Среднем Дону, накопленный автором в период с 2002 по 2009 г. В это время по методике трехмерной фиксации были исследованы многие стоянки мезолита, важнейшими из которых являются Ильмень-Голова, Плаутино 2, Назаровка, Четвериково. Ниже приводится обзор вариантов создания и использования модели культурного слоя памятника мезолита.

Методика исследования и средства моделирования. Важность методики исследования состоит в том, что она, по сути, создает источник для первобытной археологии. В наше время подавляющее большинство специалистов в области каменного века в полевых условиях использует методику фиксации находок из раскопа по трем координатам (две горизонтальные, одна – вертикальная, фиксируемая с помощью нивелира). Однако при этом наиболее ценная информация о важнейших характеристиках культурного слоя, т. е. собственно археологическая стратиграфия (а не литология вмещающих находки отложений, с которыми зачастую отождествляется культурный слой) и планиграфия размещения материалов, как правило, не превышает рамки отчетной документации. Эта информация в полном объеме может быть получена, сохранена и использована для различных целей только с помощью компьютерных средств трехмерного моделирования. Нет нужды объяснять, какое значение они имеют в полевой археологии мезолита в случае, когда исследователь, например, имеет дело с материалами двух или трех археологических культур, залегающих в слое небольшой мощности.

Собственный опыт показывает, что, во-первых, не все имеющееся в свободном доступе программное обеспечение подходит для решения этих проблем, во-вторых, значительные трудности возникают при визуализации базы данных, лежащих в основе модели культурного слоя. Наконец, сложности возникают и при постановке конкретных исследовательских задач на этапе планирования модели, когда необходимо создать максимально приближенный к действительности «слепок» культурного слоя с находками в реальном масштабе или схему с разноцветными условными значками, на которую можно взглянуть при любом приближении.

Элементарную развертку культурного слоя можно получить путем построения точечного графика в табличном процессоре MICROSOFT EXCEL с горизонтальными координатами X, Y и вертикальной Z, составляя значения XZ и YZ. Однако профили в этом случае будут сориентированы только параллельно стенкам раскопа, и вряд ли его расположение будет соответствовать планигра-фической конфигурации культурного слоя. Для изменения вида на развертку придется перестраивать таблицу, а присвоить более чем двум категориям находок собственные маркеры невозможно, не говоря о том, что они не будут соответствовать морфологическому облику и размерам вещей. Другие программы, позволяющие строить трехмерные графики, как, например, STATISTICA или MATHCAD, обладают расширенными возможностями визуализации, однако также не отображают разные значки, характеризующие состав находок. Пакет для археологов на базе AUTOCAD, судя по публикации ( Смирнов, Трифоненко , 1997), имеет ограниченные возможности визуализации, а средства профессиональной графики требуют специальной подготовки пользователя.

Рис. 1. Проекции культурного слоя стоянки Четвериково в рабочем окне 3D MAX

Эффективный пошаговый алгоритм работы по созданию трехмерной модели слоя предложен в статье А. В. Постнова, В. М. Ружелович, Т. А. Горбуновой и И. С. Черникова ( Постнов и др. , 2005), к которой прилагается отдельный скрипт, позволяющий на основе базы данных EXCEL построить трехмерную модель культурного слоя в 3D MAX. При этом таблица данных должна выглядеть следующим образом: в первом столбце «A» содержатся текстовые данные о наименовании находки, в столбце «B» – ее тип (код), в столбцах «C», «D», «E» – координаты находок (в см) x, y, z, в столбцах «F», «G», «H» – размеры (длина, ширина, толщина в см), в столбцах «I», «J», «K» – ориентация находок в градусах, в столбцах «L», «M», «N» – цвет RGB (красный, зеленый, синий, значения в каждом столбце – от 0 до 255). После заполнения всех необходимых полей таблицы и загрузки скрипта в 3D MAX происходит отрисовка положения каждой находки.

В результате исследователь получает максимально полную картину реконструкции культурного слоя, совмещающую данные стратиграфии, планиграфии и – при использовании дополнительных средств графики – литологии. Рабочее окно программы разделено на четыре зоны: вид сверху, слева, спереди и в перспективе (рис. 1). Масштабная сетка (grid), которую можно отключить, автоматически обозначает границы квадрата 1 × 1 м.

Недостатком представленного скрипта является отсутствие возможности автоматического добавления подписей к моделям, например шифров коллекционной описи. Эту проблему можно решить путем наложения прозрачных растровых слоев с подписями, полученными, например, в точечной карте SURFER или MAPINFO, на готовый план с находками.

База данных, стратиграфия и планиграфия памятника. Результатом лабораторной обработки коллекции является создание реляционной базы данных. Для ее целей наиболее подходит табличный вариант в MICROSOFT EXCEL. Помимо обязательных для построения трехмерной модели культурного слоя данных, можно включить дополнительные сведения о каждой находке, так, чтобы это не привело к искажению таблицы, например добавив следующую информацию:

Характеристика	Описание
квадрат	буквенно-цифровое обозначение квадрата
№	индивидуальный номер находки
х	первая горизонтальная координата находки
y	вторая горизонтальная координата находки
z	вертикальная координата находки
возраст	заполняется, если памятник многослойный
тип изделия	типологическое наименование изделия
сырье	–
цвет	–
форма	геометрическая фигура / аморфная
деструкции 1	слабая патина / патина / сильная патина
деструкции 2	карбонатная корка / жжен / морожен / окатан
сторона	одна / две / частично обе

Таблица (окончание)
вид изделия	орудие / заготовка
заготовка	осколок / отщеп /обломок / пластина / не ясна
скол	первичный / полупервичный / вторичный
длина	–
ширина	–
толщина	–
площадка	гладкая / корка / двугранная / выпуклая / в виде летящей птицы / фасетированная / точечная / линейная / разбита / отсутствует
ретушь	угол ретуши
ретушь 2	угол ретуши второго и более ретушированного участка
р. скол	длина резцового скола
р. скол 2	длина второго и более резцового скола
ширина скола	–
ширина скола 2	–
примечания	специфические характеристики находки

В качестве иллюстрации использования базы данных приводится опись коллекции стоянки и кургана Четвериково, исследовавшихся автором в 2009 г. на площади 40 м ² ( Федюнин , 2010). Каменный инвентарь эпохи мезолита составляют 774 единицы, из которых 104 находки представляют собой орудия (13,4%). Такой процент является обычным для среднедонских стоянок, находящихся у выходов сырья.

Памятник расположен на юге Среднего Дона (юго-восточная граница современной Воронежской обл.), на выступе мыса первой надпойменной террасы р. Казынка, возвышающегося над поймой на 20 м. Слабо наклоненная в сторону реки площадка мыса содержит материалы стоянки мезолита, перекрытые насыпью кургана эпохи бронзы. Судя по всему, земля для сооружения насыпи бралась с территории стоянки, поэтому в профиле вскрытого участка находки мезолита содержатся в двух слоях (рис. 1; 2).

Восприятие всей системы находок, обозначенных разными цветами, затруднительно, поэтому путем исключения из таблицы отдельных их категорий, например с помощью команд «сортировка», «фильтр» или «условие» EXCEL, можно получить картину реконструкции культурного слоя на основе как использования внешних признаков находок коллекции (сырье, деструкции), так и применения функционально-планиграфического метода. Ниже приводятся данные планов раскопа и продольных профилей (вид с востока) для каждой категории вещей, сгруппированных по следующим признакам:

• 1)    дебитаж и орудия труда. Соотношение потенциальных и реальных заготовок и орудий труда из кремня, кварцита и другого сырья представлено на рис. 2. Дебитаж распространен равномерно по всей вскрытой раскопом площади, образуя отдельные микроскопления. Орудия труда, напротив, образуют размытое в плане крупное слабо насыщенное скопление, ориентированное по диагонали к длинным бортам раскопа. Возможно, такая ситуация явилась следствием более активной деятельности древнего населения по утилизации охотни-

• чьей добычи на северо-западной, ближайшей к реке, оконечности мыса. Основные категории орудий стоянки – резцы и скребки – занимают, соответственно, южную и северную части раскопа;

• 2)    находки из разнородного сырья. Фаунистические остатки и створки раковин Unio встречаются по всей площади раскопа, однако наибольшее их количество приходится на ¾ длины раскопа по направлению с севера на юг. Изделия из кварцита и местного валунного и мелового кремня не образуют структур ни в плане, ни в профиле. Находки из импортного черного мелового кремня, ближайшие выходы которого расположены в Поосколье, примерно в 350 км к западу от нашего памятника, немногочисленны. С учетом небольшой площади раскопа увидеть какую-то закономерность в их распространении нельзя;

• 3)    находки со следами химических и термических деструкций. Сравнение профилей, построенных по данным патинированных и непатинированных изделий, говорит о стратиграфическом приоритете первых, залегавших, видимо, непосредственно на лессовидном суглинке. Об этом свидетельствует и большое количество находок, покрытых карбонатной коркой. Кремневые и кварцитовые предметы со следами действия огня распространены больше в северной части раскопа. Возможно, это переотложенные следы костра.

Микрорельеф и дневная поверхность памятника. По данным залегания находок в программе SURFER 9.0 были построены модели дневной поверхности памятника (рис. 3). Изучение этих моделей приводит к следующим заключениям.

Использование метода освещенного рельефа дает интересную картину расположения находок: большинство вещей, находящихся примерно на одном уровне залегания, образовывает подпараллельные удлиненные линейные «останцы» и углубления (рис. 3, 1 ). Такая ситуация, скорее всего, может быть объяснена имевшим место в прошлом достаточно быстрым плоскостным смывом по линии СЗ–ЮВ. Этот процесс вполне мог искусственно сформировать два или более микрогоризонта залегания находок из одного или, что, скорее всего, соответствует нашему случаю, просто деформировать вертикальные границы культурного слоя (рис. 3, 2 ).

Дневная поверхность памятника в период обитания на ней населения эпохи мезолита и позже, к моменту сооружения здесь насыпи кургана, была почти параллельна современной. Судя по всему, возведение курганной насыпи в эпоху бронзы проводилось не на ровном месте, а на возвышенном участке мыса, что, возможно, было обусловлено экономией трудозатрат.

Выводы. Представленные выше материалы стоянки мезолита характеризуются, за редкими исключениями, отсутствием выраженных в плане и профиле структур, что может отчасти объясняться разрушением слоя насыпью кургана. Скорее всего, равномерная насыщенность находками вскрытого участка памятника является его объективной характеристикой.

Стратиграфическая позиция выявленных материалов мезолита выглядит на разных профилях смешанной. Однако коллекцию нельзя назвать единовременной: часть материалов патинирована, другая часть, залегавшая, видимо, непосредственно на лессовидном суглинке, более древняя, покрыта карбонатной коркой.

е                '      * * "             . 3          ' * .               * л                * *                                                    . "..      *            1 '  *    .    .    "X *" *    ■•        * •   “'.*#.* "* ■    •  ■ *• * ,                 * '       -  ;     Л "* " ’ " "          ■     .     .                  - *    " '•        , .                               v.: •. *. -*-*V      •./

Vv •• ;-»#. »,; . 4Х. -Ч . •>    ,                                   т • .to           у." • ;-    • .           • *" «       •‘xi" ' '- • «*'• -,‘-V4-«        ■•*-•>■•.•‘sri*:^-.*

•             • 3 •                 *                                               .
7      *. . -*        -• J        •• *• •         • • .     * V* ,        *

Рис. 2. Четвериково. Заготовки, отходы производства ( 1 ); орудия труда ( 2 ) на плане и профиле раскопа

Рис. 3. Четвериково. Реконструкции дневной поверхности памятника по данным находок 1 – микрорельеф; 2 – модель

Таким образом, можно сделать вывод о значительной переотложенности культурного слоя мезолита, в которой решающую роль сыграли, видимо, склоновые процессы. Тем не менее, благодаря использованию трехмерной модели культурного слоя, здесь удалось выделить некоторые нечеткие планиграфиче-ские структуры. Думается, что при вскрытии большей площади эти структуры приобретут более стройные очертания.

В целом возможности трехмерного моделирования культурных слоев памятников мезолита можно суммировать в следующие направления:

• 1)    визуализация всех объектов с установлением стратиграфии их размещения;

• 2)    визуализация комплексов каменного инвентаря (например, локализация производственных площадок и участков, на которых велось расщепление кремня или отдельных типов орудий);

• 3)    реконструкция дневной поверхности памятника по данным поглубин-ного размещения находок;

• 4)    реконструкция хозяйственно-бытовых объектов, не имеющих собственной визуально определяемой сохранившейся структуры, по данным пространственного размещения находок или внешним признакам деструкций (например, выявление ям по скоплениям вещей, расположенных ниже основного культурного слоя, фиксирование кострищ по скоплениям кремней со следами действия огня).

Список возможностей трехмерного моделирования может пополняться в зависимости от конкретной ситуации, однако приведенный выше опыт его применения открывает широкие и, что не менее важно, абсолютно доступные перспективы в исследовании культурных слоев памятников каменного века. Обработка коллекции в лабораторных условиях при составлении описанной выше базы данных обычно в разы, а то и в десятки раз превышает время, затраченное на раскопки памятника. Однако в результате перед исследователем предстает не «одноразовая», скоро забывающаяся информация, а полноценный археологический источник.

О

L

4м