Содержание к диссертации
Введение
1. Общая характеристика объектов и земель историко-культурного назначения на территории Верхнего и Среднего Дона 11
1.1. Физико-географическая характеристика территории Верхнего и Среднего Дона как природной базы хозяйственной и культурной деятельности населения 11
1.2. Этногенез, эволюция и особенности хозяйственной и культурной деятельности населения Верхнего и Среднего Дона 24
1.3. Классификационные признаки объектов и земель историко-культурного назначения на территории Верхнего и Среднего Дона 37
1.4. Геоэкологические процессы на землях историко-культурного назначения Верхнего и Среднего Дона 45
Выводы 48
2. Принципы ведения мониторинга земель историко-культурного назначения для их выявления и оценки состояния 51
2. 1. Мониторинг земель историко-культурного назначения как элемент мониторинга природно-антропогенных систем региона 51
2.2. Показатели мониторинга земель историко-культурного назначения
Выводы 63
3. Методы и технологии мониторинга объектов и земель историко-культурного назначения 64
3.1. Применение методов дистанционного зондирования для выявления и оценки состояния объектов и земель историко-культурного назначения 65
3.2. Методы выявления и исследования подземных объектов на землях историко-культурного назначения 75
3.3. Топо-геодезическое обеспечение мониторинга земель историко-культурного назначения
3.4. Методы исследования негативных геоэкологических процессов на землях историко-культурного назначения 90
Выводы 97
4. Результаты практической отработки технологий мониторинга земель историко-культурного назначения 99
4. 1. Результаты проведения аэрофотографической и тепловой съемки комплекса объектов историко-культурного назначения вблизи села Костенки Воронежской области 99
4.2. Результаты геолокационного обследования подземных объектов и земель историко-культурного назначения на территории Ольховатского района Воронежской области и Ливенского района Орловской области 108
4.3. Результаты исследования загрязнения тяжелыми металлами земель историко-культурного назначения на территории города Воронежа и Костенковско-Борщевского комплекса 128
Выводы 140
Заключение 142
Список использованной литературы 148
Приложение 1 166
- Этногенез, эволюция и особенности хозяйственной и культурной деятельности населения Верхнего и Среднего Дона
- Показатели мониторинга земель историко-культурного назначения
- Методы выявления и исследования подземных объектов на землях историко-культурного назначения
- Результаты геолокационного обследования подземных объектов и земель историко-культурного назначения на территории Ольховатского района Воронежской области и Ливенского района Орловской области
Введение к работе
Актуальность. Эффективное использование земельного фонда России и его воспроизводство может быть достигнуто лишь на основе анализа всесторонней, оперативной и качественной информации о характеристиках состояния земель и происходящих в них изменениях. Получение такой информации осуществляется в рамках мониторинга земель [1, 145, 155, 177], представляющего согласованную последовательность повторяющихся наблюдений объектов землепользования и связанных с их состоянием объектов недвижимости и окружающей среды для своевременного обнаружения изменения состояния земельного фонда, выявления негативных явлений и процессов, их предупреждения и устранения последствий.
Мониторинг земель ведется в целях обеспечения органов государственной власти, местного самоуправления, физических и юридических лиц информацией о состоянии земель, своевременного выявления негативных процессов, вызывающих ухудшение их состояния, обеспечения прав собственников земли, землевладельцев, землепользователей, арендаторов на информацию о состоянии земель [140, 155]. Решая задачи сбора, накопления, хранения, обновления, систематизации, обработки, обобщения и предоставления потребителям информации о землях, мониторинг земель является важным элементом информационного обеспечения ведения государственного кадастра, рационального землепользования, землеустройства, контроля за использованием земель, их охраны и иных функций государственного управления земельными ресурсами в Российской Федерации.
В настоящее время мониторинг земель оформился в серьезное направление комплексных научных исследований. Исследования в области совершенствования теории, методологии и практики мониторинга земель [1, 66, 78, 140, 145, 155, 156, 177, 188, 196], проведенные В. В. Алакозом, В. Н. Жердевым, А. А. Жировым, В. Я. Заплетиным, Н. В. Комовым, Л. Н. Кулешовым, П. Ф. Лойко, А. И. Петрашем, Ю. А. Поляковым, П. Р. Поповичем, В. П. Про-шаевым, П. С. Русиновым, У.Д. Самратовым, В. М. Смольяниновым, В. В.
5 Тишкиным, В. М. Умывакиным показали, что специфические особенности,
присущие каждой отдельно взятой категории земель, требуют разработки особых приемов и методов их изучения, а также учета региональных особенностей природных, хозяйственных и культурных процессов, происходящих на землях. Вопросы, которые ранее требовали для своего решения использования традиционных географических методов, сегодня должны решаться с привлечением широкого круга знаний естественных, гуманитарных, экономических, точных и технических наук.
Это особенно ярко проявляется при осуществлении мониторинга специфической составной части категории земель особо охраняемых территорий -земель историко-культурного назначения. Составляя по площади менее 10% всех земель особо охраняемых территорий, земли историко-культурного назначения в последнее время начинают привлекать все более пристальное внимание специалистов, предпринимателей и политиков в связи с неуклонным ростом национального самосознания, переосмыслением роли народов России в общемировом историческом и культурном процессе, формированию новых подходов к образованию, активизации туристической индустрии. Основы изучения и оценки земель историко-культурного назначения в регионе заложили работы П. С. Русинова, В. Н. Жердева, Е. В. Нестеровой, Д. А. Волкова [175, 177,178].
Вместе с тем, специфические особенности земель историко-культурного назначения не позволили в полной мере использовать для создания системы мониторинга этой группы земель принципы и подходы, развитые на примере земель других категорий: сельскохозяйственного назначения, земель поселений, водного и лесного фонда [66, 61, 140, 145, 155, 177, 188]. До настоящего времени не была проведена типизация объектов мониторинга, не разработана система показателей мониторинга, обеспечивающая возможность количественной оценки состояния земель историко-культурного назначения, не проводилось целенаправленного развития методов и технологий мониторинга, обеспечивающих получение специфической для данной группы земель информации.
Таким образом, тема настоящей диссертационной работы, направленной на разработку принципов мониторинга земель историко-культурного назначения с учетом специфики природных и культурно-исторических процессов, происходящих в бассейне Верхнего и Среднего Дона, представляется актуальной.
Цель исследований заключается в создании научных основ комплексного подхода к систематике объектов мониторинга, разработке системы показателей и совершенствованию методов и технологий базового и периодического мониторинга земель историко-культурного назначения Верхнего и Среднего Дона.
Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие основные задачи:
на основе анализа природно-географических особенностей региона определены основные черты этногенеза и эволюции хозяйственной и культурной деятельности населения региона, сформировавшие основные типы объектов историко-культурного наследия;
разработаны принципы классификации объектов и земель историко-культурного назначения Верхнего и Среднего Дона;
- разработана система показателей мониторинга земель историко-
культурного назначения и предложены количественные меры для их оценки;
выбраны и усовершенствованы методы дистанционных и наземных наблюдений в наибольшей мере соответствующие задачам мониторинга земель историко-культурного назначения;
проведены исследования по отработке методов мониторинга и обследования ряда уникальных объектов и земель историко-культурного назначения на территории Верхнего и Среднего Дона.
Объектом исследований были выбраны земли историко-культурного назначения данного региона и связанные с ними археологические, архитектурные, исторические и ландшафтные памятники.
7 Предметом исследований являлись принципы и методы выявления,
оценки состояния и изучения объектов и земель историко-культурного назначения, составляющие методическую базу мониторинга земель этой группы.
Методика и технология исследований, исходные материалы. В основу диссертации положены теоретические положения и практические результаты, полученные рядом авторов, концепция государственного мониторинга земель, фондовые и статистические материалы по .памятникам и землям историко-культурного назначения Верхнего и среднего Дона. Технологическая схема исследований представлена на рис. 1.
В связи с междисциплинарным характером исследований в работе использованы методы, применяемые в физической и экономической географии, истории и археологии, геодезии и дистанционном зондировании. Использованы общенаучные методы: описательный, системного анализа, математико-статистический, картографический, методы экспериментальных исследований и наблюдений. Широко использовано изучение и обобщение библиографических и фондовых материалов, относящихся к исследуемой теме. Важные данные для диссертационной работы получены автором в ходе обработки данных экспериментальных исследований и наблюдений, проведенных с его участием в период с 1997 по 2004 годы.
Научная новизна. Впервые проанализированы физико-географические, исторические и хозяйственные условия, сформировавшие современный облик объектов историко-культурного наследия на территории Верхнего и Среднего Дона. Сформирована система показателей мониторинга земель историко-культурного назначения и связанных с ними памятников, предложены и обоснованы количественные меры для оценки показателей. Предложена система технологического обеспечения мониторинга, учитывающая специфические особенности земель историко-культурного назначения как объекта мониторинга. Выявлен ряд новых памятников историко-культурного значения на территории Верхнего и Среднего Дона, проведена их оценка в системе предложенных показателей.
Анализ физико-географических условий
на территории Верхнего и Среднего Дона,
определяющих природной базы культурной
и хозяйственной деятельности населения
Анализ особенностей этногенеза и
эволюции хозяйственной и культурной
деятельности населения Верхнего и
Среднего Дона, определивших типологию
объектов историко-культурного значения
Классификация объектов и земель
историко-культурного
назначения Верхнего и Среднего Дона
Анализ положений мониторинга земель
историко-культурного назначения как
элемента мониторинга природно-
антропогенных систем региона
Разработка системы показателей
мониторинга земель историко-культурного назначения
Анализ и совершенствование методов и технологий мониторинга земель историко-культурного назначения
Экспериментальная отработка и технологий мониторинга земель историко-культурного назначения
Обработка и анализ данных
мониторинга земель
историко-культурного назначения
на ключевых объектах
Рис. 1 Технологическая схема исследований Научные положения, выносимые на защиту:
выявленная закономерность доминирования ландшафтно-обусловлен-ных видов хозяйственной деятельности населения Верхнего и Среднего Дона, определяющая типологию памятников историко-культурного наследия на данной территории;
классификация объектов и земель историко-культурного назначения территории Верхнего и Среднего Дона;
система показателей мониторинга земель историко-культурного назначения и их количественные меры;
совокупность методов дистанционного и наземного обследования земель историко-культурного назначения, обеспечивающая их выявление и оценку качественного состояния;
новые фактографические данные по ряду уникальных объектов историко-культурного значения Верхнего и Среднего Дона.
Теоретическая значимость работы заключается в дальнейшем развитии методологии мониторинга земель применительно к специфической группе земель особо охраняемых территорий - земель историко-культурного назначения с учетом особенностей, характерных для протекания природных и культурно-исторических процессов на территории Верхнего и Среднего Дона. До настоящего времени вопросы мониторинга земель этой категории отражены в известной научной литературе недостаточно широко и последовательно, поэтому результаты настоящей работы могут служить основой для развития концепции мониторинга земель историко-культурного назначения в направлении учета'* особых условий, складывающихся в различных регионах России.
Практическая значимость работы. Результаты работы обеспечивают формирование научно-обоснованной системы мониторинга земель историко-культурного назначения Верхнего и Среднего Дона. Полученные в ходе дистанционных и полевых обследований объектов историко-культурного назначения данные позволяют уточнить роль народов, населявших данную территорию, в национальном и общемировом историческом процессе. Материалы работы использованы в учебном процессе при изучении следующих дисциплин: «Экологическое картографирование», «Региональная экология», «Геоэкология сред».
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на II Научно-практической конференции «Мониторинг земель в системе управления ресурсов регионов России (на примере Воронежской области)» (Воронеж, 2003 г.), Научно-производственной конференции «Региональ-
10 ный мониторинг земель в системе экономических преобразований земельных
отношений» (Воронеж, 2003 г.), Межрегиональной научной конференции «Современные проблемы мониторинга землепользования Центрального Черноземья России» (Воронеж, 2004 г.), V Межрегиональной научно-производственной конференции «Региональный мониторинг и оценка земель. Опыт. Современные проблемы и пути решения» (Воронеж, 2004 г.), V Региональной научно-практической конференции «Проблемы регионального природопользования и методика преподавания естественных наук в средней школе» (Воронеж, 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Территориальная организация общества и управление в регионах» (Воронеж, 2005 г), Международной научной конференции «Проблемы изучения и преподавания истории культуры» (Воронеж, 2005 г.).
Результаты работы опубликованы в 14 научных трудах, в том числе, в 13 научных статьях, и защищены одним патентом на изобретение.
Личный вклад автора заключается в сборе и обобщении исходных данных, проведении исследований по теме диссертации, анализе результатов и формулировке положений научных основ мониторинга земель историко-культурного назначения Верхнего и Среднего Дона.
Фактический материал получен автором в ходе участия в археологических экспедициях Воронежского государственного университета (1997, 1998 гг.) и Орловского областного краеведческого музея (2000 г.), а также экспериментальных работах Черноземного института мониторинга земель и экосистем (2002, 2003 гг.)
Полученный фактический материал обработан и представлен в виде текста и графических данных.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, обзора библиографических материалов, приложения. Она включает 165 страниц машинописного текста, 9 таблиц, 47 рисунков, приложение на 14 страницах. Список используемой литературы насчитывает 208 наименований.
Этногенез, эволюция и особенности хозяйственной и культурной деятельности населения Верхнего и Среднего Дона
Лесостепные районы Верхнего и Среднего Дона с благоприятными, способствующими развитию производящих отраслей хозяйства природно-климатическими условиями (сочетание лиственных лесов и степных пространств, целая система рек с богатейшими поймами), играли существенную роль в развитии исторического процесса на так называемой первобытной периферии древневосточных цивилизаций Старого Света, а затем и в исторических судьбах раннеклассовых образований Европейского континента [9,14,17, 39].
Лесостепь способствовала становлению на ее просторах обществ со своего рода комплексным скотоводческо-земледельческим или земледельческо-скотоводческим хозяйством. Применительно к территории долины реки Дон такого рода ландшафтно-обусловленные виды хозяйственной деятельности периодически нарушались в процессе ряда волн миграции степных народов. Это приводило к постепенному распространению в лесостепь степных скотоводов, к оформлению культурно-исторических образований, включавших в себя как степные, так и лесостепные массивы населения, и кинжальные походы кочевых скотоводов. Результатом распространения в лесостепь степных народов являлось периодическое формирование в этой зоне скотоводческого уклада, а затем возобновление скотоводческо-земледельческого хозяйства. В частности, характерен пример срубной культурно-исторической общности (кочевые племена лесостепи I тысячелетия до н. э.) эпохи поздней бронзы: у лесостепных групп населения, в отличие от степных, данные археологии отмечают наличие оседлого скотоводческо-земледельческого хозяйства и стационарных поселков со значительным культурным слоем.
Таким образом, природные условия лесостепи приводили к изменению характера хозяйства распространившихся в эту зону групп скотоводов или воз 25 вращению в Подонье народов с оседлыми формами земледелия и скотоводства в периоды снижения демографического давления кочевников, то есть к возобновлению ландшафтно-обусловленных видов хозяйственной деятельности, сочетающих земледелие и скотоводство. На территории Подонья первые люди появились в палеолите 25-30 тыс. лет назад (рис. 1.5). Стоянки древнего человека найдены в селах Костенки, Борщево и других местах [14,35]. В этот период основой природопользования людей было собирательство, охота и рыбная ловля. Орудия труда делались в основном из камня и кости, но были и более сложные составные виды орудий, например из камня и дерева. В ходе археологических раскопок на данной территории были найдены кремневые наконечники копий, костяные наконечники острог, различные виды каменных скребков для обработки шкур животных, костяные иглы, остатки кострищ.
С I тысячелетия до н.э. до III века до н. э. на территории Верхнего и Среднего Дона жили скифы [167, 168, 186]. На рис. 1.6 представлена карта размещения основных скифских племен на территории Верхнего и Среднего Дона.
Большинство скифов занимались кочевым скотоводством. Ими разводились лошади, крупный рогатый скот, овцы, свиньи.
Однако часть скифов (примерно с V в. до н. э.) вела оседлый образ жизни и занималась преимущественно земледелием, в основном выращивая ячмень и просо [186]. В скифской культуре важную роль играли и более архаические виды природопользования, основанные на использовании природных возобновляемых ресурсов. Скифы занимались рыболовством, охотой, сбором дикого меда, заготовкой дикорастущих растений: щавеля, сельдерея, кислицы, полевого лука, чеснока (черемши) [44].
Для изготовления каменных орудий труда (зернотерок, ступ, каменных блюд, точилок) в основном использовались гранит и песчаник. Для изготовления украшений (подвесок, браслетов, серег, гривен, оправ зеркал, кубков, рукояток оружия) в основном использовались такие минералы, как агат, янтарь, кварц, яшма.
Также было развито прядение шерсти и ткачество. Для производства тканей в основном использовался лен. В животноводстве наряду с мясом важнейшими продуктами были молоко и различные молочные продукты (например кумыс).
Была развита обработка железа, из него изготовлялось оружие (мечи, наконечники копий, стрел), элементы защитного вооружения, части конской сбруи, повозок, сельскохозяйственных орудий труда. При существенном разнообразии видов природопользования населения Подонья отчетливо проявлялись и территориальные особенности. Примерно с V в. до н. э. основой природопользования на Правом берегу Дона было земледелие, а на левом - кочевое скотоводство. Этому в полной мере способствовали природные условия.
Таким образом, начиная с VIII - VII вв. до н. э., на территории Среднего Дона сформировались основные виды природопользования, гармонично соответствующие природно-климатическим условиям. Высокая для античного мира эффективность хозяйственной деятельности на территории бассейна Дона способствовала росту обмена с другими регионами. С конца VI в. до н. э. складываются прочные торговые связи среднедонского населения с греческими колониями [44]. Временем наивысшего расцвета средне - донских поселений является IV и рубеж VI - III вв. до н. э. Данные археологии показывают, что в этот период наблюдается максимум обмена с греческими городами, наиболее богатые захоронения.
Во II - IV веках н. э. территорию Подонья населяли сарматы, частично ассимилировавшие более ранний скифский этнический субстрат [58, 183]. По своей хозяйственной деятельности и культуре сарматские племена очень похожи на скифов. Вместе с тем, дальнейшее совершенствование сарматами традиционного для этой территории природопользования, развитие торговых операций и активное военное давление на соседние народы привели к росту материальной культуры. Об этом свидетельствуют более богатые и разнообразные находки из сарматских погребений этого периода, по сравнению с более ранними - скифскими. Например, в донских захоронениях сарматов часто находят стеклянные сосуды, различную богато украшенную керамику, серебряные украшения, и, как правило, большое общее количество предметов.
В результате слияния скифо-сарматских племен, а также пришедших с востока народностей иранской группы на территории Подонья появилась новая этническая общность - аланы [9, 38]. Наиболее известный памятник аланской культуры - это Салтаво-Маяцкий археологический комплекс, находящийся в
Дивногорье. Политически он входил в северную часть Хазарского каганата. Аланы в этом районе жили в VII - X веках н. э. Основой их природопользования было пастбищное скотоводство и земледелие. В стадах преобладал круп-1 ный рогатый скот (45 %), также из животных разводились лошади, свиньи, козы, овцы, собаки. Из сельскохозяйственных культур аланы выращивали ячмень и просо. Для хозяйственной деятельности алан характерно развитие архитектуры, например, в Дивногорье археологами найдены развалины крупных, выложенных из белого камня административных, военных, хозяйственных зданий и оборонительных сооружений. Строительный материал добывали здесь же, на берегах Дона. У аланского населения
Показатели мониторинга земель историко-культурного назначения
В соответствии с содержанием мониторинга земель историко-культурного назначения, рассмотренном в предыдущем разделе, определим показатели мониторинга и их количественные меры (формализованные описания). При мониторинге границ участков земель историко-культурного назначения определяют следующие показатели, выраженные в количественной мере [49]: - площадь; - координаты поворотных точек границ участков; - количество и координаты проекций объектов историко-культурного назначения в пределах отдельных участков земель историко-культурного назначения. Данная информация о геометрических характеристиках участков земель обобщается в виде планов участков масштаба 1:500 или 1:2000.
Оценка интегрального показателя качества удовлетворяет условию 0 d 1 [91, 92]. Чем ближе величина показателя к единице, тем выше качество объекта мониторинга - участка земель историко-культурного назначения. При этом область значений частных показателей качества также должна удовлетворять условию 0 dj 1. Данное условие определяет требования к способу определения количественной меры частных показателей качества. Разработаем предложения по способам количественного (формализованного) оценивания частных показателей качества земель историко-культурного назначения.
В соответствии с такой формой задания числовой меры показателя более древним памятникам будет соответствовать более высокое значение показателя качества по признаку хронологии. При этом максимальное значение показателя качества никогда не превысит единицы. Такая форма задания показателя качества отражает естественные свойства хронологических оценок: по мере увеличения древности памятника и уменьшении точности определения его возраста, чувствительность количественной меры уменьшается.
Сохранность памятника. Этот показатель качества может оцениваться отношением числа сохранившихся элементов к числу элементов первоначального облика: - для памятников подземного типа отношением площади сохранившейся части к общей площади памятника с учетом утраченной; - для памятников наземного типа отношением числа сохранившихся архитектурных элементов к числу элементов в первоначальном облике; - для памятников ландшафтного типа отношением площади сохранившейся части исторического ландшафта к полной площади памятника с учетом утраченных ландшафтных единиц первоначального облика.
Учитывая определенные трудности, возникающие при реконструкции первоначального облика памятника, а также некоторую неоднозначность экспертной оценки утраченной части памятника, целесообразно в оценку данного показателя качества ввести весовые коэффициенты (Р2І). Возрастающая неопределенность реконструкции первоначального облика памятника обусловливает снижение уровня значимости оценок сохранности памятников, характеризуемое следующими значениями коэффициентов p2i: - для памятников наземного типа - Р22 = 0,9; - для памятников подземного типа - р21 = 0,8; - для памятников ландшафтного типа - Р23 = 0,7. Таким образом, количественная оценка сохранности памятников историко-культурного назначения может быть осуществлена по формуле: d2=P2is (2.3) где Sc, S - площадь (количество элементов) сохранившейся части памятника и площадь (количество элементов) первоначального облика памятника. Значимость памятника. Данный показатель качества объекта историко-культурного значения может быть оценен в порядковой шкале со следующими значениями показателя: - при международном уровне охраны памятника - d3 = 0,9; - при федеральном уровне охраны d3 = 0,7; - при региональном уровне охраны ёз=0,6; - при местном уровне охране - d3 = 0,5. Предлагается вновь открытым памятникам, при малой их изученности и не установленном уровне охраны, присваивать значение показателя значимости d3 = 0,8. Такой подход к оценке значимости таких памятников будет стимулировать интерес к изучению и определению их места в общемировом и национальном культурном наследии. Используемость памятника. Данный показатель качества может быть количественно оценен в следующей порядковой шкале: - для памятников, используемых для музейной, историко-заповедной, экскурсионной и туристической деятельности d4 = 0,9; - для памятников, используемых по прямому назначению (действующие культовые объекты, действующие объекты - памятники архитектуры, истории и культуры) - d4 = 0,6; - для памятников, не используемых в образовательной и культурно-просветительной деятельности - d4 = 0. Насыщенность территории памятниками. Количественная оценка этого показателя связана с плотностью выявленных на данной территории и поставленных на учет памятников историко-культурного значения. Учитывая структуру современного административно-территориального деления России, при оценивании насыщенности памятниками, целесообразно брать за основу территорию административного района. Плотность объектов историко-культурного значения будет определяться отношением количества (п) выявленных и учтенных памятников к площади территории района (SAP):
При поведении базового или периодического мониторинга земель историко-культурного назначения указанные группы наблюдений имеют свои особенности. Предложенная система частных показателей качества земель историко 1 культурного назначения опирается на разработанную автором схему классифи кации объектов и земель историко-культурного назначения. Количественные меры показателей качества удовлетворяют следующим условиям: - показатели качества являются безразмерными величинами; - область значений показателей качества лежит в интервале от 0 до 1,0; - для каждого объекта показатель качества имеет только одно значение. Выбранный способ определения интегральной оценки качества земель историко-культурного назначения соответствует мультипликативному инте гральному критерию и удовлетворяет свойствам коммутативности, ассоциатив ности, ограниченности и нейтральности.
Методы выявления и исследования подземных объектов на землях историко-культурного назначения
Проведение работ по выявлению археологических объектов и мониторингу земель памятников историко-культурного значения подземного типа требует применения специальных методов исследования. Это обусловлено тем, что проведение таких работ с использованием традиционных методов с производством раскопок в большинстве случаев недостаточно оправдано по следующим причинам: - плотность археологических памятников подземного типа на данной территории достаточно низка, многие из них носят уникальный характер, и проведение раскопок в районе этих памятников может привести к их полной утрате; - производство раскопок (в тех случаях, когда принято решение об их вскрытии) требует больших временных и материальных затрат, что обусловливает необходимость тщательного планирования таких работ; - многие памятники находятся на землях поселений, где проведение раскопок, связанное с нарушением режима использования земель, обусловливает необходимость принятия специальных решений органами управления после тщательного их обоснования. В этих условиях большое значение приобретают неразрушающие методы обследования подземных объектов историко-культурного значения и участков земель вблизи этих объектов.
Одним из таких методов является метод подповерхностного радиолокационного зондирования, применяемый в последнее время для обследования подземных объектов на землях историко-культурного назначения [54, 72, 157]. Метод подповерхностного радиолокационного зондирования базируется на связи характеристик отраженного электромагнитного сигнала с геометрическими и электрофизическими параметрами зондируемой среды. Благодаря высокому временному разрешению этот метод обеспечивает возможность разделения сигналов, отраженных от границ раздела слоев с различными электрофизическими свойствами (диэлектрической проницаемостью, проводимостью). Время прихода отраженного сигнала относительно момента посылки зондирующего связано с глубиной L проникновения рассеяния электромагнитной волны в грунте (среде с диэлектрической проницаемостью є) соотношением T = 2LA/S/C, где с - скорость света в вакууме. Вследствие этого зондирование слоя с постоянным значением диэлектрической проницаемости дает структуру радарограммы с горизонтальной структурой слоев (уровней). В том случае, когда диэлектрическая проницаемость грунта, например, за счет наличия в нем объектов, полостей и слоев с другими электрофизическими свойствами изменяется, то должна измениться и временная структура радиолокационного отклика (радарограммы), так как меняется скорость распространения волны в такой среде. Слой грунта при наличии в нем плавных неоднородностей приобретает на радарограммах изогнутую форму. При наличии в грунте плотных объектов формируются локализованные по глубине отклики. Вследствие этого удается выделять вклады, вносимые в отраженный сигнал собственно почвой и другими объектами, погруженными в грунт до значительной глубины. Типичная ра-дарограмма представлена на рис. 3.4. Стрелками обозначено местоположение объекта на поверхности и по глубине.
Высокоточные магнитометрические измерения могут служить основой получения уникальной информации в ходе проведения мониторинга земель историко-культурного назначения о наличии и расположении подземных объектов. К возможным объектам магнитометрических исследований относятся остатки архитектурных и фортификационных сооружений, захоронения, стоянки. При проведении магнитометрических исследований используется два типа приборов: протонные и квантовые магнитометры. Протонные магнитометры основаны на принципе прецессии протонов вокруг измеряемого полного вектора магнитного поля. Приборы этого типа характеризуются: небольшими габаритами, малым весом (6-7 кг), минимальными ориентационными и азимутальными погрешностями, интервалом дискретных наблюдений в 0,36 сек., возможностью измерения поля на различной высоте от поверхности наблюдений, автоматическим режимом работы через 1 минуту.
Квантовые магнитометры основаны на принципе оптической накачки и состоят из тех же блоков.
Как показал опыт использования таких приборов, они могут найти практическое применение при обследовании земель историко-культурного назначения. Однако ряд недостатков этого метода, связанных с невысоким пространственным разрешением, нечувствительностью к наличию объектов, не вносящих возмущения в геомагнитное поле, а также высокой стоимостью аппаратуры, не позволяет надеяться на широкое внедрение этого метода в практику мониторинга земель историко-культурного назначения.
Опорная координатная сеть создается на территории объекта историко-культурного назначения в виде системы точек, для которых определяются координаты X, Y и высота Н. Наиболее распространенным способом создания опорной координатной сети является замкнутый теодолитный ход и нивелирование [146, 182]. Стороны теодолитного хода измеряются стальной лентой в прямом и обратном направлениях с относительной ошибкой 1/2000, а горизонтальные и вертикальные углы при помощи теодолита с точностью 30". Для определения высот точек опорной сети выполняют геометрическое нивелирование. Невязка хода не должна превышать значения (50 мм)х , где L - число километров в ходе. Одновременно с проложением теодолитного и нивелирного ходов вокруг объекта историко-культурного значения проводят измерения для определения координат и высот характерных точек фасада памятника и характерных ориентиров элементов ландшафта. Следует отметить, что состав координатной сети объекта историко-культурного назначения могут включаться точки государственной геодезической сети, опорной межевой сети.
В зависимости от сложности архитектурного облика памятника и особенностей, связанного с ним участка земель историко-культурного назначения для составления топографического плана применяют аэрофотосъемку, теодолитную и тахеометрические съемки, а также нивелирование поверхности по квадратам. Данные виды съемок хорошо описаны в литературе и нормативно-технической документации по прикладной геодезии [146] и могут проводиться по стандарным методикам. В настоящее время в связи с широким внедрением в практику геодезических измерений спутниковых систем точного позиционирования (GPS «NAVSTAR» и «Глонасс») для топогеодезического обеспечения мониторинга земель историко-культурного назначения могут использоваться такая аппаратура. Применение данной аппаратуры позволяет снизить требования к опорной координатной системе и проводить измерение координат точек границы участков и координат объектов с меньшими затратами при одновременном повышении точности измерений и их производительности.
Результаты геолокационного обследования подземных объектов и земель историко-культурного назначения на территории Ольховатского района Воронежской области и Ливенского района Орловской области
Технология подповерхностной радиолокационной съемки в интересах мониторинга земель историко-культурного назначения отрабатывалась в ходе исследований, проведенных в Ольховатском районе Воронежской области и Ливенском районе Орловской области.
В Ольховатском районе Воронежской области был обследован памятник эпохи Золотой Орды - Новохарьковский грунтовый могильник, открытый в 1990 году во время археологической разведки отрядом экспедиции Воронежского педагогического университета под руководством Т. Ю. Березуцкой. Исследования могильника, проведенные в 1990, 1994 - 1997 годах, показали большую научную значимость этого памятника для изучения средневековой истории народов, населявших территорию бассейна Среднего Дона [148].
Могильник расположен у с. Новохарьковка Ольховатского района Воронежской области на дюнном всхолмлении в пойме правого берега реки Ольхо-ватки, являющейся левым притоком реки Черная Калитва, впадающей в свою очередь в реку Дон (рис. 4.7). Высота дюны над уровнем реки составляет около 7 м. Для предотвращения дальнейшего разрушения могильника в процессе хозяйственной деятельности участок площадью 3 га, окружающий вскрытый фрагмент могильника, был выведен из режима сельскохозяйственного использования. Более точно определить площадь могильника до настоящего времени не представлялось возможным без полного его вскрытия. Схема территории, на которой расположен Новохарьковский могильник приведена, на рис. 4.8. На рис. 4.9 - 4.14 приведен внешний вид раскопа и отдельных захоронений, обнаруженных в ходе проведения археологических работ (фотографии автора).
Целью геолокационных обследований территории в окрестности исследованной части могильника являлось определение вероятных размеров объекта без полного его вскрытия и выявления локальных подземных аномалий, связанных с данным объектом, для планирования дальнейших археологических исследований этого памятника.
Для осуществления обследований территории Новохарьковского могильника использовался метод подповерхностного радиолокационного зондирования, рассмотренный в разделе 3.2 настоящей работы. Процесс проведения геолокационных обследований Новохарьковского грунтового могильника представлен на рис. 4.15, 4.16. С помощью этого метода и имеющейся аппаратуры -георадара «Зонд-10» в ходе обследований решались следующие основные задачи: - анализировалась структура почвы и подпочвенных грунтов в районе могильника; - выявлялись аномалии электрофизическихических свойств почвы и подпочвенных грунтов, связанных с наличием пустот и объектов различной природы, относящихся к могильнику; - определялись геометрические размеры и глубины залегания выявленных аномалий. ..--- Методика радиолокационной подповерхностной съемки предусматривала последовательное зондирование территории предполагаемого расположения могильника вдоль восьми радиальных маршрутов. Длина маршрутов составляла 40 - 50 м от начальной точки, выбранной в непосредственной близости от раскопа. Схема маршрутов радиолокационной съемки приведена на рис. 4.8. Для привязки данных зондирования к соответствующей точке удаления от начала маршрута через каждые 4,5 м на получаемых радарограммах аппаратурно формировалась метка дальности.
Анализ полученных данных позволяет выявить две группы аномалий, связанных с исследуемым могильником, отличающихся глубиной залегания [71]. Первая группа аномалий характеризуется, в основном, фазовыми искажениями локационного сигнала, связана с наличием неоднородностеи на малой глубине (до 1 м). Эта группа аномалий имеет непрерывную область локализации, связанную с местоположением раскопа, и определяет, скорее всего, область невскрытой части могильника (захоронений XIV в.). Линия, соединяющая в плане границы этих аномалий на радиальных маршрутах может служить границей невскрытой части могильника. Схема этой области приведена на рис. 4.17. Из-за разреженной сетки маршрутов съемки контур границы могильника определен ориентировочно и на схеме (рис. 4.17) обозначен пунктирной линией.
Вторая группа аномалий характеризуемая, в основном, амплитудными искажениями локационного сигнала, связана с двумя локальными областями на маршрутах № 4 и № 7. Эти аномалии, возможно, вызваны наличием объектов размерами 1,5 -2,0 м, расположенных в данных точках маршрутов на глубине около 2,0 - 2,5 м от поверхности.
