CC BY
47УДК 902.034
DOI: 10.24412/2220-0959-2020-11-30-47
АЭРОФОТОСЪЕМКА ОБЪЕКТОВ ПОДВОДНОЙ АРХЕОЛОГИИ В УСЛОВИЯХ МЕЛКОВОДЬЯ: ОПЫТ РАБОТ НА БАЛТИКЕ И В КЕРЧЕНСКОМ ПРОЛИВЕ
Вахонеев Виктор Васильевич1, Соловьев Сергей Львович2
' канд. ист. наук, Севастопольский государственный университет (Севастополь) 2 канд. ист. наук, Государственный Эрмитаж, Институт истории материальной культуры РАН (Санкт-Петербург)
Аннотация: Статья посвящена вопросам применения аэрофотосъемки при исследованиях объектов подводной археологии, залегающих на глубинах до 3 м. Авторы анализируют историю развития данного метода в рамках морских исследований и приходят к выводу, что современное развитие технических средств позволило аэрофотосъемки стать общедоступным методом не только для поиска новых объекта, но и для фиксации и мониторинга уже известных. Отдельное место в работе уделено опыту работы авторов при исследованиях памятников подводной археологии на Балтике и в Керченском проливе.
Ключевые слова: аэрофотосъемка, мелководье, коптер, кораблекрушение, форт, Кронштадт, барка, античное городище, Акра
Abstract: The article is devoted to the use of aerial photography in the study of underwater archaeological objects lying at depths of up to 3 m. The authors analyze the history of the development of this method in the framework of marine research and come to the conclusion that the modern development of technical means has allowed aerial photography to become a public method not only forfinding new objects, but also forfixing and monitoring already known ones. A special place in the work is given to the experience of the authors in the study of underwater archaeological sites in the Baltic Sea and in the Kerch Strait.
Keywords: aerial photography, shallow water, copter, shipwreck, fort, Kronstadt, barque, ancient settlement, Akra.
Активное развитие современных технических средств в области фиксации самым непосредственным образом повлияло и на археологическую науку, повысив уровень достоверности получаемой информации при исследованиях археологических памятников. Помимо классических исследований в виде раскопок, в современности
Вахонеев В. В., Соловьев С. Л. Аэрофотосъемка объектов подводной археологии в условиях мелководья: опыт работ на Балтике и в Керченском проливе / В. В. Вахонеев, С. Л. Соловьев // Вопросы подводной археологии. - 2020. - №11. - С. 30-47
все большую популярность приобретают проекты, направленные на дистанционное зондирование, создание геоинформационных систем и неразрушающие методы археологического изучения. Не стала исключением и подводная археология, на вооружение которой встали гидроакустические и геофизические методы дистанционного обследования. При этом не утратил своей актуальности в XXI веке и один из классических методов - аэрофотосъемка.
Как известно, многие археологические объекты, в том числе целые поселения в силу разных причин могли оказаться под водой. Они могли быть затоплены в результате создания водохранилища, подъема уровня мирового океана, опускания суши. Как и в наземной археологии, они бывают сильно разрушены, погребены под слоем ила или песка и нередко сливаются с окружающим ландшафтом. Нередки также случаи, когда даже в местах, которые предварительно обследовались археологами, при дноуглубительных работах случайно выявлялись археологические памятники. Использование современных методов археологической разведки позволяет максимально увеличить возможность обнаружения памятников археологии.
Одним из таких методов, который сегодня является одним из наиболее доступных и, по сути, получил в современности вторую жизнь, является аэрофотосъемка. Она представляет морскому археологу достаточно широкие возможности и резко повышает эффективность разведок на мелководье. При этом успех аэрофотосъемки при проведении морских археологических исследований ограничен рядом факторов. Одним из самых основных является глубина нахождения затонувшего объекта. В данном случае действует принцип - чем глубже, тем менее результативна аэрофотосъёмка. В целом, наиболее эффективно данный метод применять до глубин 3 м в условиях мелководного морского района.
Вторым важным фактором является скорость ветра, влияющая на появление морской ряби, и высота волн. Следует учитывать действующий прогноз погоды, поскольку проводить аэрофотосъемку при высоте волны более 1 дм уже неэффективно. Оптимальным временем является период штиля, который, как принято, обычно бывает рано утром или вечером. Однако, утренняя и вечерняя съемка имеет свои недостатки, как, к примеру, слишком острый угол падения солнечных лучей, которые отражаются от поверхности дна и бликуют в объектив фотокамеры.
Как известно, первые фотосъемки археологического памятника с воздуха в XIX в. сделал англичанин П. Шэрп во время полета на воздушном шаре. Он сфотографировал сверху всемирно известный Стоунхендж. Эти фотографии произвели большое впечатление благодаря
тому, что позволили археологам одним взглядом охватить весь комплекс со всеми прилегающими к нему валами, бороздами и иными малозаметными особенностями рельефа. Вскоре после Первой мировой войны «воздушная археология» стала применяться довольно широко (О. Кроуфорд в Англии, А. Пуадебар во Франции и на Ближнем Востоке и т. д.).
Одними из наиболее ранних и значимых работ, связанных с аэрофотосъемкой в подводной археологии, являются исследования гаваней древних финикийских городов Тир и Сидон Антуаном Пуадебаром (1878-1955 гг.). Еще в 1925 г. Географическое общество Франции поручило Пуадебару составить карту точек водоснабжения и коммуникаций у сирийско-турецкой границы. Это была работа, которую он уже начал в своей персидской (иранской) экспедиции в 1918 г. Между 1925 и 1932 гг. исследуется весь регион от Босры до Тигра (750 км) и глубиной около 200 км. Воздушные наблюдения дополняются разведкой на местах. Результаты этих исследований были обобщены в книге «След Рима в пустыне Сирии», которая ознаменовала собой новый этап в исследованиях «воздушной» археологии.
Пуадебар воспользовался помощью французских левантийских ВВС, базирующихся в Райаке, и команд топографов. Французская армия также предоставила самолеты Breguets 14, а затем в 1920-х гг. Potez 25 TOE. К сожалению, эти самолеты могли перевозить только двух человек. Работа была выполнена в два этапа с наземной командой из трех человек. Сначала Пуадебар в качестве наблюдателя проводил разведку с пилотом и отмечал на карте места, которые нужно сфотографировать. Во второй раз фотограф выполнял съемку.
Эти самолеты не были специально оборудованы для такого типа фотографии, пилоты должны были иметь высокий уровень мастерства, чтобы выполнить все требования Пуадебара (например, вертикальная фотография). Также, чтобы получить четкие снимки на очень низкой высоте, пилоты должны были заглушить двигатель во время экспонирования пленки, а затем запустить самолет. В фотоаппаратуре использовались в основном стеклянные пластины 18 х 24 или 13 х 18 см, а затем желатиновые пленки.
По заключению Пуадебара, принцип воздушного наблюдения прост. Древние следы, невидимые на уровне земли, выглядят отчетливо видимыми с неба под определенными углами и при определенной яркости. Он нанес на карту и сфотографировал несколько археологических районов Сирии: в 1929 г. его исследования были сосредоточены на сирийской степи и Пальмире, где он обнаружил старый караванный маршрут между Пальмирой и Евфратом. Благодаря наблюдениям Пуадебара была открыта
система обороны Римской империи на востоке против парфян. Затем он исследовал районы Хабур и Джагджадж, нашел несколько римских лагерей, в том числе Телль Брак, и начал раскопки Кастеллум-де-Брак.
С 1930-х гг. Пуадебар применил методы, используемые для воздушной археологии, в подводной археологии. Он сосредоточил свои исследования на финикийских портах Тира и Сидона. Летом 1935 г. Пуадебар прибег к помощи авиации для поисков морских гаваней Тира, известных из сообщений Страбона, однако не обнаруженных до тех пор. Результаты превзошли ожидания: в ходе аэрофоторазведки были выявлены портовые сооружения, древний мол, система защиты гаваней от юго-западных ветров. Для проверки полученных данных впоследствии были проведены водолазные обследования выявленных объектов. В 1936-1937 гг. на месте темных пятен и развалов камней, имевших геометрическую форму, были открыты кварталы города, затопленные морем. Они залегали на глубине от трех до пяти метров и примыкали к древнему порту [9]. Самым поразительным сооружением был мол, тянувшийся на 200 м вглубь моря и имевший ширину 8 м. Вторая гавань включала 740-метровый мол, в средней части которого был оборудован проход для кораблей, а его окончание венчали оборонительные сооружения. Кроме того, в каждой из двух гаваней были сооружены дамбы, затруднявшие как вход в порт Тира, так и разрушение морем береговой линии и портовых сооружений. Подобные методы были использованы и при исследованиях порта Сидон уже после войны в 1946-1950 гг. [10].
Технические проблемы, однако, были достаточно большими: блики поверхности воды от солнца, рябь, вызванная волнами, отсутствие видимости на уровне глубоких зон, необходимость оптимальных погодных условий. Пуадебар действовал также, как и на сухопутных территориях: сперва воздушная разведка, затем подводные исследования. Подводные фотографии были сделаны водолазами французского флота. Между тем, несмотря на технические трудности подводной фотографии того времени, они позволили инженерам армии составить первые планы финикийских портов Тира и Сидона и изучить системы дноуглубления.
Пуадебаром были опубликованы две значительные работы: «Тир, исчезновение финикийского порта» и «Сидон, развитие древнего порта». Несмотря на широкую критику [7], эти первые наблюдения являются важным этапом становления современной подводной морской археологии.
Южнее Тира и Сидона располагался другой древний город, Кесария, прибрежная часть которого была затоплена морем. Из письменных источников было известно, что гавань города могла вмещать
до 100 торговых судов. Изучение подводной части города началось в конце 1950-х гг. Аэрофотосъемка позволила уточнить границы гавани.
С помощью аэрофотосъёмки был обнаружен и этрусский город-порт Спина, известный из сообщений Плиния, Страбона и Птолемея, но долгое время считавшийся плодом фантазий. В 1956 г. на участке болотной растительности при помощи аэрофотосъемки исследователи увидели древние улицы города, каналы, портовые сооружения. Главный канал был шириной 20 м и от него отходило множество мелких. Пробными раскопками было установлено, что все сооружения города-порта базировались на свайных конструкциях. Горд находился вдали от моря, но был соединен системой каналов с рекой По, впадавшей в море.
Одним из самых знаменитых подводных археологических парков в мире являются затонувшие остатки древнеримского приморского города Байя. Значительная часть древнего города была скрыта водами Тирренского моря в результате вулканической активности. Сегодня на месте затопленной части открыт подводный парк, а на аэрофотоснимках хорошо просматриваются в малейших деталях фундаменты античных строений и остатки улиц.
Важные открытия с использованием аэрофотосъемки происходят и в современности. Археолог из турецкого университета Улудаг Мустафа Шахин с 2006 г. проводил наземные раскопки возле озера Изник, на берегу которого расположен одноименный город на северо-западе Турции в провинции Бурса, в 125 км от Стамбула. В 2014 г. местные геодезисты показали исследователю спутниковые снимки озера Изник. Как оказалось, все дно покрыто руинами позднеантичной базилики, расположенными в 50 м от берега на глубине 3 м. Базилика была построена примерно в 390 г. н.э., когда город Изник назывался Никеей. Вероятно, здание разрушилось во время землетрясения в 740 г.
Выявление геометрических очертаний древних объектов, выступающих над дном или скрытых в толще грунта под водой, основывается на следующих данных: тени микрорельефа поверхности при косом утреннем или вечернем освещении, различия в составе донного грунта и характере морской растительности. В основе лежит тот факт, что любое перемещение почвы в результате деятельности человека оставляет в ней неизгладимые следы. В силу своей давности многие из них в настоящем настолько малозаметны, что их можно увидеть только с большой высоты и при косом освещении. Тени микрорельефа позволяют обнаружить следы древних памятников там, где донный грунт не скрыт под покровом густой растительности водорослей.
Характер морской растительности, особенно ее интенсивность, тоже указывает на погребенные в донном грунте инородные остатки.
Здесь действуют свои закономерности: в отличие от наземных памятников над древними стенами или фундаментами зданий под водой, над утоптанными дорогами или плотными скоплениями морские растения будут более пышными и густыми.
До 2000-х гг. первичные обследования местности, на которой намечаются археологические исследовании, рекомендовалось начинать с аэровизуальных наблюдений с самолета или вертолета, сопровождая их перспективной фотосъемкой через смотровые окна. В современности с появлением в общем доступе крупномасштабных космических снимков, а также компактных летательных аппаратов (коптеры, беспилотники), в археологической аэрофотосъемке произошел переворот. Общая стоимость необходимого оборудования стала вполне доступной любому желающему, что явилось основным стимулом для широкого распространения фотографирования археологических объектов с радиоуправляемых моделей сначала за рубежом, а затем и в нашей стране. В данной связи также следует добавить стремительное развитие качества самих камер и применяемой ими оптики. Современные цифровые камеры высокого разрешения производят изображения либо в цветном инфракрасном (ложный цвет), либо в истинном цветовом режиме. Размер участка, покрываемый каждым пикселем, может варьироваться от 10 см и выше, в зависимости от высоты полетаискорости, и,хотяэтацифровая пикселизация не дает изображений с такой очевидной детализацией, как обычная пленка, цифровые изображения легче исправить и проанализировать. В конечном итоге применение аэрофотосъёмки прибрежных участков морской акватории сегодня стало очень распространенным и информативным методом документирования подводных археологических объектов на глубинах до 3 м.
В 2020 г. археологической экспедицией ИИМК РАН выполнялись археологические разведки в акватории Финского залива к югу от о. Котлин у трех фортов и в Каботажной гавани Кронштадта.
Форт «Кроншлот» имеет форму неправильного пятиугольника. Анализ картографического материала ХУШ-ХГХ вв. показал, что план и размеры форта «Кроншлот» изменились в ходе сооружения западной Николаевской казематированной батареи в 1850-1863 гг., которая была возведена на 50 м восточнее первоначально границы форта таким образом, что западная часть форта XVIII в. оказалась за пределами форта 1863 г. и впоследствии была частично затоплена. Старые деревоземляные постройки защищали от штормов и ледохода место новой постройки [1, с. 11]. Смещение батареи от существующего на тот момент деревянного бастионного фронта на восток в сторону гавани было связано со слабостью грунтов.
Оптимальным основанием новой батареи оказалось сооружение сплошного свайного поля с устройством ростверка из монолитного гидравлического бетона [2, с. 283].
Рис. 1. Использование коптера DJI Phantom 4 PRO в ходе исследований
форта Кроншлот.
В ходе археологических исследований 2020 г. с использованием коптеров DJI Phantom 4 PRO и DJI Mavic mini (рис. 1). были прослежены два ряда деревянного шпунтового и свайного ограждения вдоль всего западного фаса Николаевской батареи на расстоянии 1 м от фундамента (рис. 2). Шпунтовое ограждение из двух линий было забито вокруг свайного поля в 1851 г. с целью создания водонепроницаемой перемычки, пространство между сваями заполнено бетоном на 0,30 м ниже ординара, поверх которого на 2,40 м заложено мятой глиной [3, с. 163].
В ходе проведения аэрофотосъемки акватории к западу от Николаевской батареи выявлен контур и развал стен форта XVIII в., а также два бастиона, северо-западный и юго-западный (рис. 3). На развале юго-западного бастиона в конце XIX в. был возведен нижний створный Николаевский маяк.
Рис. 2. Шпунтовое ограждение 1851 г. вокруг Николаевской батареи Кроншлота.
Рис. 3. Западная часть форта Кроншлот XVIII в.
Оба бастиона в настоящее время пости не возвышаются над поверхностью воды, от них остался слабо прослеживающийся фундаментный ряд, частично заросший растениями. На аэрофотоснимке к западу и северу от них, в акватории также прослеживаются многочисленные следы ряжевых конструкций (рис. 4).
Рис. 4. Ряжевые конструкции в северо-западной части форта Кроншлот.
Рис. 5. Дощатое перекрытие в акватории Кроншлота.
Далее к западу на участке площадью более 60 кв. м под водой на глубине 0,40-0,70 м, под завалами камней замечено дощатое перекрытие (рис. 5) из аккуратно подогнанных друг к другу досок, шириной 0,25-0,35 м. Можно предположить, что эти доски служили верхней частью анвелопы XVIII в. - кольцевой преграды из ряжевых ящиков
с заполнением из валунного камня со сплошным дощатым настилом сверху, которая также служила причальной стенкой для судов. В то же время она являлась преградой для вражеского десанта, а также предохраняла деревянную конструкцию форта от разрушения при штормах и сезонных подвижках льда [2, с. 18].
Все это позволило уточнить границу форта «Кроншлот» как объекта культурного наследия, сместив ее в западном направлении не менее чем на 50 м, приняв за западную границу не Николаевскую батарею, а ныне затопленный участок западной стены и двух бастионов XVIII в., отображенных на плане 1762 г. После возведения Николаевской батареи разрушенные старые стены и бастионы образовали отмель, защищающую форт от западных штормов.
Еще один пример эффективного использования аэрофотосъемки -обследование Каботажной гавани Кронштадта в 2020 г. Ограждение периметра гавани выполнено в виде каменной насыпи (мола) на ряжевом основании [6, с. 18]. Северное ограждение (северная часть мола), длиной 300 м, имеет среднюю ширину около 6 м. Западное ограждение (западная часть мола), длиной 325 м, выполнено более основательно и имеет среднюю ширину 15 м. Наконец, юго-западное ограждение, длиной 270 м, имеет также ширину 15 м и оканчивается современным створным знаком Большого Кронштадтского рейда. Между ним и окончанием пирса Купеческой гавани имеется проход в гавань со стороны Большого Кронштадского рейда, общей протяженностью 240 м.
В ходе археологического обследования 2020 г. был выполнен осмотр всего периметра ограждения с помощью коптера DJI Mavic mini (рис. 6). Вершина ограждения лежит на глубине от 0,10 до 0,80 м в разных частях насыпи, в связи с чем она незаметна с воды (рис. 7). В ходе аэрофотосъемки были выявлены отдельные участки бревен ряжевого основания ограждения, которые впоследствии были обследованы визуально (рис. 8, 9). Большинство бревен на поверхности ограждения смещены, возможно, в результате действия льда. Внешняя сторона ограждения имеет пологий плавный склон до глубин окружающего дна с западной и северной сторон.
Отдельного внимания заслуживает и аэрофотосъемка места кораблекрушения деревянной барки XIX в. с грузом гранитных камней и двух заготовок колонн в бухте Балтиец под Выборгом. Малая глубина до 1 м и частично выступающие над поверхностью воды верхние части заготовок колонн не позволили применить на этом объекте метод фотограмметрии для создания ортофотоплана. В результате полученная фотография с коптера явилась лучшей визуализацией затопленного археологического объекта (рис. 10).
Рис. 6. Использование коптера DJI Mavic mini в ходе исследований
Каботажной гавани.
Рис. 7. Вершина ограждения периметра Каботажной гавани.
Рис. 9. Западный участок ограждения Каботажной гавани с видимыми ряжами.
Рис. 10. Кораблекрушение деревянной барки с грузом гранитных камней
и заготовок колонн.
Не менее важные результаты приносит проведение аэрофотосъемки при изучении античного городища Акра. Боспорский город Акра надежно локализован у п. Набережное Заветненского сельского поселения Ленинского района Республики Крым на песчаной пересыпи, отделяющей соленое озеро Яныш от Керченского пролива, а также на прилегающей акватории Керченского пролива. Учитывая, что городище располагается на глубине до 3,6 м, проведение аэрофотосъемки стало важным дополнением комплексных археологических работ. При этом, важно отметить, что аэрофотосъемка на Акре эффективна не столько при выявлении новых объектов, сколько для фиксации уже расчищенных. Это, в первую очередь, относится к одному из самых знаковых объектов городища - юго-западной городской оборонительной стене, исследования которой в той или иной мере проходили в 2011-2019 гг., а также примыкавшей к ней оборонительной башне.
К настоящему времени оборонительная стена зафиксирована на длину 153,7 м. Кладка начинается на расстоянии примерно 94-98 м от уреза воды (в разные годы линия уреза воды изменяет свое положение) на глубине 3,60 м по Балтийской системе (рис. 11, 12) . Проведенные на протяжении 2019 и 2020 г. съемки не только позволили проследить стену на всю ее длину, но и показали важность проведения ежегодного мониторинга для оценки состояния выявляемых в ходе подводных работ объектов.
Рис. 12. Оборонительная стена Акры (съемка 2020 г.)
Наиболее результативной и полезной оказалась аэрофотосъемка, выполненная на урезе воды и на глубинах менее 1 м. Именно на этом участке городища наиболее сложно проводить работы по графической фиксации объектов из-за трудностей фотосъемки, на основе которой методом фотограмметрии строятся ортофотопланы,
а также крайне затруднено использование классических методов архитектурной фиксации на планшетах.
Другими примерами эффективности аэрофотосъёмки при исследованиях античного городища Акра на глубинах от 1 до 2 м стали фиксации мощной кладки № 24 (рис. 13, 14), принадлежавшей, возможно, фортификационному сооружения, каменного ящика античного периода (рис. 15), оборонительной башни IV в. до н.э. (рис. 16) и даже достаточно крупного строительного комплекса № 3 раннеэллинистического времени, площадью более 150 кв. м. В сочетании с созданием цифровых моделей методом фотограмметрии аэрофотосъемка позволила визуализировать расположение вышеуказанных подводных объектов и проводить ежегодный мониторинг их сохранности.
Рис. 13. Расчищенная кладка № 24 в северной части Акры.
Тем не менее, использование съемки с воздуха водной поверхности не позволяет создавать трехмерные цифровые модели, как в примере с наземными памятниками. За редким исключением слой воды дает возможность создания лишь двухмерного изображения.
Рис. 15. Каменный ящик античного периода в Акре.
Рис. 17. Строительный комплекс № 3 подводный в Акре.
В заключение следует отметить, что с появлением новых, относительно недорогих и общедоступных летательных технических средств с качественными фотокамерами, таких как БПЛА и коптеры, возможности аэрофотосъемки в археологии стали значительно шире не только при наземных археологических исследованиях, но и в подводной археологии, особенно в условиях мелководья, что подтверждается приведенными примерами использования аэрофотосъемки в ходе археологических работ на Балтике и в Керченском проливе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Амирханов Л.И., Ткаченко В.Ф. Форты Кронштадта. СПб. 2006. 95 с.
2. Исакова Е.В., Орлов В.П. Кронштадт. Архитектура. История. Фортификация. СПб. 2017. 600 с.
3. Раздолгин А.А., Скориков Ю.А. Кронштадтская крепость. Л., 1988. 420 с.
4. Соловьев С. Л., Вахонеев В. В., Кузнецов А. В., Горбунов П. А., Копейкин М.Л. Исследования Античной комплексной археологической экспедиции Государственного Эрмитажа в 2019 году // Археологический сборник Государственного Эрмитажа. Т. 43, 2021 (в печати)
5. Соловьев С. Л., Вахонеев В. В., Кузнецов А. В., Горбунов П. А., Копейкин М.Л. Исследования античного городища Акра в 2020 г. // Археологический сборник Государственного Эрмитажа. Т. 44, 2021 (в печати).
6. Яхтенная лоция Невской губы и Восточной части Финского залива. Корректура 2004 г. Сост. М. Л. Гиршов. СПб., 2004. 35 с.
7. Frost H. Ancient haibours and anchorages in the eastern Mediterranean // Underwater Archaeology: A nascent discipline. Paris: UNESCO, 1972. P. 95-114
8. Frost H. The offshore island harbor at Sidon and other Phoenician sites in the light of new dating evidence // IJNA. Vol. 2. Issue1. 1973. P. 75-94.
9. Poidebard A. Un Grand port disparu, Tyr. Recherches aériennes et sous-marines 1934-1936. Paris: Librairie orientaliste Paul Geuthner, 1939. 29 Pl.
10. Poidebard A., Lauffray J. Sidon: Aménagements antiques du ports de Saida. Etude aérienne au sol et sous-marine, 1946-1950. Beyrouth, 1951. 103 p.
