Пространство как источник: ГИС в археологии

Поселения часто располагаются у рек, курганы — на возвышенностях, а находки внутри жилища образуют заметные скопления. Нанеся всё это на карту, довольно легко увидеть закономерность. Но насколько она реальна? Действительно ли есть причина, по которой памятники тяготеют к реке, или просто большая часть пригодной для жизни территории и без того находится рядом с ней? Образуют ли курганы группы или такое распределение могло возникнуть случайно? И если две точки разделяют всего пять километров — значит ли это, что добраться от одной до другой действительно было легко?

Именно такими вопросами занимается пространственный анализ в археологии. Геоинформационные системы — ГИС — позволяют работать не только с видимым положением объектов на карте, но и измерять расстояния между ними, рассчитывать плотность находок, учитывать рельеф, моделировать возможные маршруты и определять, какие участки местности были видны из определённой точки. Иными словами, привычные археологические наблюдения можно превратить в количественные показатели, а затем проверить статистически.

Начать можно с самого простого — с распределения находок. Представим раскопанное жилище, внутри которого зафиксированы тысячи фрагментов керамики, костей и каменных изделий. На плане это будет огромное облако точек. Но если рассчитать их плотность, внутри него могут проявиться отдельные скопления. Один из распространённых методов такого анализа — KDE, или ядерная оценка плотности: программа учитывает положение каждой находки и строит непрерывную поверхность, показывающую участки с большей и меньшей концентрацией материала. Получившуюся картину можно сопоставить со стенами, очагами, входами и другими элементами постройки.

Казалось бы, дальше остаётся только определить назначение выделившихся участков. Но именно здесь начинаются сложности. Скопление костей рядом с очагом ещё не обязательно обозначает место приготовления пищи. Предметы могли выбрасывать, убирать, растаскивать ногами, а позднее перемещать уже природные процессы. Кроме того, сама форма скоплений зависит от параметров расчёта. Поэтому ГИС достаточно точно отвечает на вопрос, как распределён материал, но объяснять, почему возникло такое распределение, археологу приходится с привлечением других данных.

о же самое происходит и с более крупным масштабом. На карте региона может показаться, что поселения или погребальные памятники расположены группами. Пространственная статистика позволяет проверить, действительно ли расстояния между ними отличаются от тех, которые можно было бы получить при случайном распределении. А затем возникает более интересный вопрос: почему сформировалась такая структура?

Хороший пример дают неолитические мегалиты Монте-Пениде на северо-западе Испании. Мигель Карреро-Пасос, Эндрю Биван и Марк Лейк исследовали их сразу на нескольких пространственных уровнях. Сначала они проверили, какие характеристики ландшафта связаны с расположением курганов, а затем проанализировали расстояния между самими памятниками. Оказалось, что одной только пригодностью определённых участков местности их распределение не объясняется. Курганы образовывали локальные группы, внутри которых обычно выделялся один более крупный памятник. Таким образом, анализ позволил последовательно увидеть выбор определённых мест в ландшафте, группировку сооружений и их внутреннюю иерархию. А вот следующий шаг — объяснение этой иерархии через устройство общества — уже остаётся археологической интерпретацией.

Ещё интереснее становится ситуация, когда мы начинаем измерять расстояние. В горизонтальной системе координат пять километров по ровной долине и пять километров через горный хребет совершенно одинаковы. Для идущего человека — очевидно, нет.

Поэтому, используя ГИС, можно рассчитать не геометрическое расстояние, а стоимость перемещения. Рельеф разбивается на множество небольших участков, каждому из которых назначается определённая стоимость прохождения — например, в зависимости от крутизны склона. Затем алгоритм ищет least-cost path, то есть маршрут, требующий наименьших затрат. Такие модели используют при исследовании дорог, связей между поселениями, хозяйственных территорий и доступности различных ресурсов.

Здесь, однако, легко принять красивую модель за реконструкцию прошлого. Хорошо эту проблему показывает исследование Джозефа Льюиса, посвящённое римской дороге High Street в северо-западной Англии. Вместо того чтобы построить один «оптимальный» путь и сравнить его с дорогой, Льюис многократно повторил расчёт с учётом погрешности цифровой модели рельефа. В результате вместо одной линии появился целый коридор наиболее вероятных маршрутов.

На некоторых участках римская дорога действительно проходила внутри этого коридора, но на других заметно отклонялась от него. И это оказалось не менее интересно, чем совпадение. Если строители выбрали не самый выгодный с точки зрения модели путь, значит, на трассу могли влиять факторы, которых в расчёте нет. Какие именно — наличие других дорог, особенности землепользования, политические или военные соображения — одним только ГИС-методом определить уже невозможно.

Похожая ситуация возникает с видимостью. Viewshed analysis позволяет рассчитать, какая часть территории видна из заданной точки с учётом рельефа. Можно, например, проверить взаимную видимость нескольких курганов или определить, какую территорию можно было наблюдать из укрепления. Если повторить расчёт для множества точек, получится карта участков, которые видны с одного, нескольких или сразу многих памятников.

Но и здесь результат требует осторожности. Алгоритм рассчитывает прежде всего геометрию: перекрывает ли рельеф прямую линию между двумя точками. Человеческое зрение устроено сложнее. Далёкий объект может формально находиться в зоне видимости, но быть слишком мал, чтобы его заметить. Кроме того, древний ландшафт мог быть покрыт лесом или застроен, а сама цифровая модель рельефа имеет ограниченную точность. Поэтому из утверждения «эти два памятника были взаимно видимы» ещё не следует, что один специально построили так, чтобы видеть другой.

Наиболее содержательные исследования появляются тогда, когда несколько типов пространственного анализа объединяют. Показательный пример — исследование Стивеном Вернке, Лорен Кохут и Абелем Траславиньи колониального поселения Mawchu Llacta (Santa Cruz de Tute) в перуанской долине Колка. На основе детальной трёхмерной модели авторы совместили анализ уличной сети, моделирование движения пешеходов и cumulative viewshed — расчёт того, какие части поселения последовательно оказываются видны человеку при перемещении. Модель показала, что потоки движения и видимость концентрировались вокруг центральных площадей, главных улиц и церкви; пространственно выделялись также некоторые дома местной индейской элиты.

При этом испанская reducción возникла не на пустом месте: её центральная площадь включила более раннюю инкскую церемониальную площадь. Новая планировка перестроила существовавшую систему маршрутов и визуальных связей, а церковь получила в ней особенно высокую визуальную экспозицию. Поэтому исследователи обнаружили не простую замену инкского пространства испанским, а сочетание разрывов и преемственности: колониальная система движения и восприятия частично использовала уже существовавший ритуальный центр, приспосабливая его к новой организации поселения.

В этом и состоит одна из главных особенностей ГИС в археологии. Впечатление «эти памятники расположены близко друг к другу» можно превратить в распределение расстояний. Предполагаемую древнюю дорогу — сравнить с моделью затрат на движение. Утверждение, что сооружение занимало визуально господствующее положение, — проверить расчётом видимости.

При этом количественный результат не становится автоматически объяснением прошлого. Плотность находок — ещё не зона деятельности, группа памятников — не обязательно социальная группа, оптимальный маршрут — не древняя дорога, а зона видимости — не пространство, которое человек действительно воспринимал как значимое. ГИС позволяет сделать другое: точно сформулировать пространственную закономерность, проверить её и отделить то, что действительно содержится в данных, от того, что мы начинаем интерпретировать.