Методы цифровой фиксации в полевых исследованиях Двинско-Волховской экспедиции ИИМК РАН в Усвятах

Исследования Двинско-Волховской экспедиции ИИМК РАН направлены на изучение комплекса средневековых археологических памятников на западном берегу Усвятского озера, в урочище Юрьевы Горы (Усвятский район Псковской области). Комплекс связан с одним из древнейших городов Северо-Запада России—Усвятом, впервые упомянутом в летописи под 1021 годом. Работы ИИМК РАН на Юрьевых Горах ведутся в тесном сотрудничестве с Всероссийским институтом генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР РАН).

На сегодняшний день, в результате работ экспедиции, удалось выделить посад древнерусского города, языческий и христианский могильники, а также два укрепленных участка: городище X-XI вв. и городской детинец XII-XIII вв. Все эти археологические структуры пересекаются и перекрывают друг друга, образуя сложную стратиграфию, отражающую процесс формирования и развития древнерусского города. Так детинец XII-XIII вв. построен на срытом курганном могильнике языческого времени, а городище X-XI вв., расположенное на соседнем мысу, перекрыто христианским кладбищем.

Применяемая методика

Этап I: создание топографического плана

Учитывая сложный характер памятника, полевая методика, применяемая в исследованиях Усвята, постоянно совершенствуется, в том числе, посредством внедрения цифровых методов. Первым шагом на современном этапе изучения стало создание в 2010 году С. Васильевым, А. Липатовым и Т. Садыковым подробного топографического плана всего археологического комплекса на Юрьевых Горах, выполненного с применением электронного тахеометра (Рис. 1; 2). Именно на его основе планировались все дальнейшие полевые работы, закладывались шурфы и раскопы.

Рис. 1. Инструментальный топографический план Усвятского городища

Рис. 2. Работа над созданием топографического плана. Рабочий момент

Этап II: создание 3D-моделей и ортофотопланов

В 2019 г. благодаря поддержке РФФИ (проект 19-09-00085 «Усвят: древнерусский город на Новгородско-Полоцком пограничье») экспедицией был приобретен квадрокоптер DJI Phantom 4 Advanced, что существенно расширило возможности применения цифровых методов фиксации, в том же году была произведена аэрофотосъёмка территории памятника (Рис. 3; 4).

Рис. 3. Аэрофотоснимок территории памятника

Рис. 4. Аэрофотоснимок территории памятника

В 2020 году полевая археологическая фиксация на одном из раскопов, заложенном с целью изучения древнейшего укрепленного участка Усвята и могильника христианского времени, перекрывшего его, осуществлялась исключительно с применением цифровых методов (Рис. 5; 6). 

Рис. 5. Процесс фиксации положения находок в культурном слое с применением тахеометра

Рис. 6. Процесс фиксации планиграфии, с применением квадракоптера, для дальнейшего построения 3D модели

Планиграфия, стратиграфия и отдельные объекты на раскопе фиксировались посредством создания 3D-моделей и ортофотопланов, полученных на их основе (Рис. 7-9).

Рис. 7. Ортофотоплан горизонта каменных выкладок, полученный на основе 3D модели

Модели создавались методом фотограмметрии, в соответствии с методикой, принятой в ИИМК РАН. На фиксируемом участке расставлялись опорные точки, в виде хорошо заметных маркеров, координаты которых снимались тахеометром. Затем производилась фотофиксация участка с применением цифрового фотоаппарата (стратиграфия, отдельные комплексы) или квадрокоптера (планиграфия) (Рис. 6). В дальнейшем, полученная информация обрабатывалась в программе Agisoft Мetashape (Photoscan) в стандартной последовательности (выравнивание снимков, привязка, создание облака точек, построение 3D-модели, наложение текстуры). Итогом полевой фиксации является геометрически правильная 3D-модель горизонта культурного слоя или комплекса, пригодная для дальнейшей аналитики и ортофотоплан, созданный на её основе, используемый для создания чертежей в CAD программах (Рис. 7-11).

Рис. 8. Ортофотоплан раскопа на уровне пласта 6, полученный на основе 3D модели	Рис. 9. Ортофотоплан раскопа на уровне пласта 4, полученный на основе 3D модели

Этап III: адаптация методик с учетом специфики памятника

Применение, вышеописанной стандартной для работ ИИМК РАН, методики на раскопках в Усвятах осуществлялось с учётом специфики памятника и характера культурного слоя, и как следствие, потребовало некоторой адаптации. На одном раскопе приходилось фиксировать как надмогильные выкладки из валунов, практически, мегалитического облика; так и характерные для раннесредневекового культурного слоя горизонты мелких обожжённых камней, исчисляющихся сотнями (Рис. 7; 8).

Рис. 10. Тепловая карта высот раскопа на уровне финальной зачистки поверхности материка

Рис. 11. Модель Погребения №14

Преимущества и перспективы использования цифровых методов при раскопках древнего Усвята

Внедрение цифровых методов фиксации при исследовании христианского некрополя и городища эпохи викингов на Юрьевых Горах открыло новые возможности анализа и интерпретации стратиграфической картины на раскопе в камеральных условиях. Именно точность электронной тахеометрической фиксации в единой системе координат и 3D-моделирование позволили установить верный хронологический порядок захоронений (в большинстве случаев потревоженных) и соотнести находки, происходящие из поврежденных культурных напластований с теми комплексами, к которым они относятся.

В следующем полевом сезоне планируется дальнейшее расширение применения цифровых технологий в археологических исследованиях в Усвятах. В 2021 году перед экспедицией стоит задача создания масштабной цифровой модели местности (ЦММ) памятника.

Руководитель проекта: Еремеев Иван Игоревич.

Участники проекта от ИИМК РАН: Миляев П.А., Бажин М.И.

Литература об исследованиях в Усвятах

1.    Еремеев И.И. Древности Полоцкой земли в историческом изучении Восточно-Балтийского региона (очерки средневековой археологии истории Псковско-Белорусского Подвинья) // Труды ИИМК. Т. XLIV. СПб: ДМИТРИЙ БУЛАНИН. 2015. –696 с.

2.    Еремеев И.И. Новый этап исследований средневекового Усвята. // Сборник материалов международной научной конференции «Экспедыцыя працягласцю ў жыццё. Актуальныя пытанні археалогіі і нумізматыкі Беларусі і сумежных рэгіёнаў» Памяці беларускага археолага і нумізмата Аляксандра Мікалаевіча Плавінскага (1952–2019 гг.) 16–18 студзеня 2020 года». Мiнск. 2020. С. 697-713.