Схемы получения случайной выборки

В археологических обследованиях и раскопках обычны три основные схемы получения случайной выборки.

1. При систематическом отборе выбирается один элемент наугад, затем выбираются другие на равных промежутках от первого. Такой метод полезен при изучении распределения артефактов на поверхностных памятниках. Однако поскольку сбор проводится через одинаковые интервалы, то выборка может оказаться смещенной, если археологический материал также попадается через определенные интервалы.

2. При случайном отборе определяется процентное соотношение обследуемой области или памятника, на которых будет производиться сбор; на обследуемую область наносится координатная сетка и ее ячейкам присваиваются номера, а ячейки, в которых будет производиться отбор, определяются по таблице случайных чисел. Расстояния между точками сбора, таким образом, неодинаковы. Данные, полученные при таком отборе, используются для оценки археологических ресурсов всей области изыскания. При таком подходе все выборки рассматриваются как безусловно равнозначные, и он особенно подходит при обследовании неизвестного памятника или области.

3. Стратифицированный отбор используется в тех случаях, когда выбираемые элементы в рамках области не являются единообразными. Их делят на отдельные группы, или страты, которые отражают наблюдаемые вариации в пределах области. Это могут быть различные экологические зоны, области разных видов деятельности, классов артефактов и так далее. При таком подходе обеспечивается адекватная выборка от каждого типа представленных элементов или зон окружающей среды. С другой стороны, наличие таких разных элементов позволяет производить в некоторых областях массовый сбор одних без детальной работы по другим.

Простой случайный отбор является наиболее обычной стратегией получения выборок, используемой при обследовании и раскопках. При идеальных условиях, однако же, два оставшихся возможных метода отбора проб позволяют более точно сравнивать памятники и то, что в них находится. Но при полевых обследованиях приходится иметь дело с такими реалиями, как открытые или густо заросшие участки, несговорчивые землевладельцы и беспорядочность городов. Упорядоченность — редкое явление при работе в поле, поэтому исследователям нужно проявлять внимательность в отношении возможного сдвига в данных и выбирать такую стратегию получения данных, которая обеспечивала бы действительно репрезентативный отбор из моря информации.

 

 

Части региона, области, экологической зоны, памятника или даже найденных артефактов выбираются в качестве репрезентативной выборки (репрезентативного образца) для большего района. Метод случайного отбора проб улучшает шансы на то, что заключения, полученные на основании выборки, будут относительно достоверными. Конечно, результат зависит от очень тщательно составленного проекта исследования и точно определенных элементов выборки.

 

Дистанционное обнаружение

 

В своих исследованиях прошлого археологи все в большей степени полагаются на технику и сложный инструментарий. Некоторые археологи начинают говорить о неразрушающей археологии, об анализе археологических явлений без раскопок или сбора артефактов, которые уничтожают археологические материалы. Основным методом в таком подходе обычно называют дистанционное обнаружение (Сколлар и другие — Scollar and others, 1990).

Дистанционные методы обнаружения включают в себя аэрофотосъемку, различные методы магнитной разведки и использование сканирующего радара с боковым обзором. Эти методы революционизировали некоторые аспекты археологического исследования, но вряд ли они когда-нибудь полностью заменят традиционную работу археолога — изучать археологические памятники на земле. Первичными целями многих дистанционных обследований является обнаружение скоплений памятников и, в более масштабных проектах, определение того, где именно на земле нужно приложить максимальные усилия для исследования и раскопок. Обнаружение на расстоянии, в частности аэрофотосъемка, чрезвычайно полезно при поиске больших и сложных памятников, которые более четко видны с воздуха.

 

 

Аэрофотосъемка

 

Аэрофотосъемка дает непревзойденный взгляд на прошлое сверху. Многочисленные памятники, не оставившие после себя практически никаких следов на земле, были обнаружены посредством аэрофотосъемки (Райли — D. N. Riley, 1987). Целые системы полей и дорог являлись частью панорам доисторического Рима и Северной Африки. Схемы таких известных памятников, как Стоунхендж и многих центрально-американских и южно-американских ритуальных центров, были составлены с помощью аэрофотосъемки. С использованием сканирующего радара и аэрофотосъемки был составлен план доисторической системы дорог в каньоне Чако, штат Нью-Мексико (Сивер и Уайзман — Sever and Wiseman, 1985).

Классическим примером применения фотографий с воздуха является исследование археологом Гордоном Уиллей изменений структур поселений в северной части Перу. Он изучал стандартные фотографические монтажи обработанных земель и шельфов долины Виру, сделанных перуанскими ВВС (Уиллей — Willey, 1953). Используя эти фотографии в качестве основы для контрольной карты распределения памятников в долине, Уиллей смог зафиксировать много археологических признаков. В итоге было обнаружено 315 памятников в долине Виру — каменные здания, стены, террасы, отчетливо видные на аэрофотоснимках. Были обнаружены и менее явные памятники, среди них мусорные кучи без стен и груды отбросов, которые на снимках выглядели как невысокие холмы или маленькие пирамидальные насыпи неправильных форм. Снимки с воздуха позволили Уиллей и членам его экспедиции обнаружить много памятников, не выходя в поле. Результатом стал захватывающий рассказ об изменении структур поселений в долине Виру на протяжении нескольких тысяч лет. Это своего рода классика.

Интерпретация аэрофотоснимков требует их тщательного изучения. Археологические детали иногда трудно различить или их можно обнаружить неожиданным образом. Большинство снимков с воздуха, во всяком случае, те, что чаще всего доступны для археологов, делаются на черно-белой пленке, которая, к счастью, дает более высокое разрешение, чем цветная. Широкий выбор светофильтров, использующихся в черно-белой фотографии, дает фотографу большую свободу выбора. Разного вида фотографии позволяют выявлять разные детали, которые по отдельности или вместе помогают выявлять археологические памятники. Например, объекты можно фотографировать под углом или вертикально, в разное время суток и года, с разных высот и разными объективами. При определенных условиях едва различимые изменения топографии, растительности или цвета почвы могут выявить археологический памятник или его приметы.

Теневые ориентиры.   Теневые ориентиры являются результатом небольших колебаний в топографии местности. Земляные работы, канавы, дороги, строения — все это сравнивается с землей в результате эрозии или вспашки, но их слабые следы все же четко видны с воздуха. Поднимающееся или заходящее солнце дает длинные тени, выявляя почти исчезнувшие насыпи или траншеи. При боковом свете становятся видными детали памятника.

Растительные маркеры.   Изменения в росте растений иногда могут быть индикаторами скрытых археологических остатков (рис. 8.8). Такие растительные маркеры можно обнаружить и находясь на земле, но при благоприятных условиях они особо отчетливо видны с высоты. Растительные маркеры являются результатом того, что рост и цвет растений определяется главным образом количеством влаги, которое они извлекают из почвы и подпочвы. Верхний слой почвы может увеличиться при заполнении таких археологических объектов, как траншеи и канавы, или если добавляется грунт при создании искусственных насыпей или холмов. Растения, которые растут поверх таких структур, высоки и получают хорошее питание. Справедливо и обратное, когда верхние слои почвы были сняты и неплодородные слои оказались близкими к поверхности земли. Или если непроницаемые объекты, такие как мощеные улицы, находятся непосредственно под землей. В таких местах растительность чахлая. Таким образом, темные здоровые растения могут указывать на канаву или яму, а более светлая линия растительности может говорить о скрытой стене или фундаменте строения.

 

Рис. 8.8. Памятник, отмеченный растительными маркерами, в Торпе, Хантингдошир, Англия. При благоприятных условиях такие маркеры ясно видны с высоты

 

Почвенные маркеры. Почвенные маркеры появляются в результате обнажения определенного типа почв, что может указывать на археологические объекты. При вспашке или расчистке земель могут открыться темные участки органических почв, ассоциирующиеся со свалкой. С другой стороны, следы кирпичных стен или земляных валов, созданных на подпочвах, могут дать более светлый цвет, чем более темный цвет окружающих их почв. Такие следы могут бы видимы и на земле, но на аэрофотоснимках видны структуры, с земли не видимые.

Фотографии в инфракрасном свете. Инфракрасная пленка состоит из трех слоев, чувствительных к зеленому и красному цветам и к инфракрасному свету. Она улавливает отраженное солнечное излучение такой длины волны электромагнитного спектра, которое не воспринимается глазом человека. Различные отражения от естественных и искусственных объектов передаются пленкой в виде отчетливых дополнительных цветов. На инфракрасной пленке подстилающие породы получаются голубыми, а густая трава на заливных лугах — ярко-красной. Эксперименты на известном памятнике Шейктаун индейцев племени хохокам на юго-западе США, торговом и ритуальном центре, не выявили новых культурных деталей, но контраст тонов одного цвета указал на различные культурные компоненты. С помощью инфракрасных фотографий, на которых обильная растительность вышла красной, нашли подземные источники воды, которыми пользовались доисторические люди (Harp, 1978).

 

 

Нефотографические методы

 

Археологические памятники можно обнаружить с воздуха или даже из космоса также и нефотографическими методами. Но аэрофотосъемка является последним видом «самодеятельного» типа дистанционного обнаружения, стоимость которого доступна даже скромной археологической экспедиции. Изображения, сделанные с борта самолета, спутника и даже пилотируемого космического корабля, астрономически дороги по археологическим меркам. Такие волнующие технологии могут использоваться очень редко, только в таких случаях, когда случается добровольное сотрудничество специалистов НАСА и других заинтересованных организаций.

Создание изображений с помощью оборудования, установленного на самолете. Для записи изображений электромагнитного излучения, отражаемого или испускаемого с поверхности земли, может использоваться несколько типов оборудования, устанавливаемого на борту самолета. Многоспектральный сканер, например, измеряет излучение поверхности земли по линии сканирования, перпендикулярной направлению движения самолета. Двухмерное изображение обрабатывается цифровым образом. Многоспектральные сканеры идеально подходят для нанесения на карту растительности и мониторинга водоемов, когда требуется более полная информация, чем та, что может быть получена при аэрофотосъемке. Термические инфракрасные линейные сканеры первоначально использовались в военных целях при ночной разведке, а сейчас они имеют много приложений в науках, связанных с изучением окружающей среды. В линейных сканерах имеются термические устройства, записывающие изображения на фотографическую пленку. Данные о температуре, полученные с таких сканеров, совмещаются с аэрофотоснимками для поиска мельчайших термических пятен, которые могут указывать на разного рода растительность, на распределение пасущихся животных range animals, на подземные воды, как древние, так и современные, или на колебания влажности почв.

Самолетные радары с боковым обзором. При таком методе просматривается местность со всех сторон самолета, с которого посылаются импульсы электромагнитного излучения. Далее радар записывает силу и время возвращения импульсов для обнаружения объектов и их расстояния от самолета. Так как эта система не зависит от солнечного света, то предоставляет для археологии большие возможности. Летящий самолет позволяет наблюдателям следить за линиями импульсов в виде изображений, независимо от того, насколько плохо видна земля. Полученные изображения обычно интерпретируются визуально, используя радарный монтаж или пары стереоизображений, так же как и цифровые процессоры изображения. Первоначально такие радары использовались при разведке месторождений нефти, в геологии и геоморфологии, то есть в тех отраслях, где их применение оправдывало их высокую стоимость.

Радары с боковым обзором (SLAR) полезны при нанесении на карты распределения влаги в поверхностных почвах, что может помочь при изучении древних дорог, таких как Шелковый путь между Китаем и Западом, и древнего Ангкора (рис. 8.9). Такие радары могут также показать, где изменилась топография местности или где были потревожены подпочвы больших памятников. Они могут помочь при поиске обломков кораблей на подводных памятниках. До сих пор эта увлекательная технология редко использовалась для изучения прошлого, но опыты в низинах Центральной Америки показывают, что эти радары в состоянии находить здания под толщей джунглей. На снимках заболоченных низин, где обитали майя, видны неправильной формы сети серых линий и криволинейные структуры. Эти структуры сравнили с известными системами каналов и считают, что они являются давно забытыми крупными ирригационными системами (Эдамс и другие — Adams and others, 1981). Полевые проверки только начались, но наземные исследования на болотах Пултраузер в северной части Белиза показали, что земледельцы майя использовали оконечности сезонно затапливаемых болот в период между 200 годом до н. э. и 850 годом н. э. Растущее население земледельцев стало возделывать более 300 гектаров «приподнятых» полей, соединенных между собой каналами. Земли этих полей взрыхляли, мульчировали и засаживали маисом, амарантом и, возможно, хлопком (Федик — Fedick, 1996; Тюрнер и Харрисон — Turner and Harrison, 1983).

 

Рис. 8.9. Фотография города Ангкор, Камбоджа, сделанная с помощью радара Spaceborne Imaging Radar-C/X-band Synthetic Aperture Radar с космического корабля «Эндевер» 30 сентября 1994 года. На фотографии показано изображение участка размером 55 на 85 километров. Главный комплекс, Ангкор Ват — прямоугольник внизу справа, окруженный темной линией. Самое крупное озеро в центральной части Камбоджи, Тонл Сэр, находится ниже справа. Также видна сеть древних и современных дорог. Данные, полученные с помощью этих изображений, использовались для того, чтобы дать ответ, почему памятник оставили в XV веке, и для того, чтобы нанести на карту обширную систему каналов, водохранилищ и много другого, что было создано во времена расцвета этого города

 

В 1981 году радарная система создания изображений на борту космического корабля «Коламбия» использовалась для изучения излучений с поверхности крупнейших пустынь мира. Целью этого эксперимента являлась не археология, а история засух на земле, но при этом в восточной части Сахары на глубине 6 метров под песком были обнаружены подстилающие коренные породы в известняке. Это стало возможным благодаря сухости почв. Более влажные почвы не позволяют лучам радара проникать так глубоко, а подземные воды полностью их блокируют.

Группа геологов, в которую входил также археолог Вэнс Хейнс из Университета штата Аризона, отправилась в эту пустыню на поиск давно забытых источников воды. Едва ли не единственными людьми, работавшими в этом регионе, были британские солдаты во время Второй мировой войны и работники египетских нефтяных компаний. Нефтяные компании отправили в пустыню скиповый погрузчик. К удивлению Хейнса, в котлованах обнаружилось несколько каменных топоров возрастом 200 000 лет. Это впечатляющее и неожиданное доказательство того, что в начале каменного века охотники-собиратели жили в самом сердце Сахары и тогда среда была более благоприятной, чем сегодня. Находка Хейнса кардинально важна, так как африканские археологи теперь считают, что Сахара была катализатором истории древнего человечества, который эффективно изолировал на многие тысячелетия как древних, так и современных африканцев от остальной части мира ледникового периода.

Самые точные снимки из космоса, конечно, находятся в руках военных и тщательно охраняются. Несмотря на всю эту завесу секретности, некоторые потрясающе четкие черно-белые спутниковые фотографии в качестве щедрого подарка были предоставлены геологам-специалистам в области анализа полутонов, текстуры и отражений света от пород на земле. Здесь может крыться замечательный шанс для археологии, так как потенциальные места отложения остатков ископаемых гоминид в Эфиопии и других частях Восточной Африки могут быть обнаружены только с помощью снимков, сделанных со спутников. В течение нескольких месяцев палеоантропологи традиционно прочесывают сотни квадратных километров территории, потенциально содержащей ископаемые останки. Однако же Джон Флигл из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни Брук использовал спутниковые фотографии для изучения таких ископаемых отложений в районе Феджежеи в долине Рифт в Эфиопии. Спустя несколько месяцев он вернулся с зубами самого древнего из когда-либо обнаруженных австралопитеков, их возраст — 3,7 миллиона лет. Археологи Эфиопии ныне пользуются снимками, полученными из космоса, для составления реестра (описи) территорий страны, потенциально содержащих ископаемые останки.

Создание изображений с помощью спутниковых датчиков. Этот метод хорошо известен своими военными применениями, но космические корабли, как пилотируемые, так и не пилотируемые, изучающие ресурсы земли, оказались очень ценными для мониторинга окружающей среды. Самыми известными являются спутники серии LANDSAT, которые проводят сканирование поверхности земли с помощью датчиков, которые записывают интенсивность отраженного света и инфракрасного излучения от земли. Эти данные затем преобразовываются в фотографические изображения и далее в мозаичные карты (mosaic maps). Однако обычно эти карты имеют масштаб 1: 1 000 000, что слишком неточно для большинства археологических обследований. На первых снимках с LANDSAT можно различить объекты размером не менее 61 метра. Пирамиды и площади Теотиукана в долине Мехико еще можно было разглядеть, но конечно же не маленькие археологические объекты, которые обычно ищут во время обследований. На самых современных изображениях видны объекты до 27 метров шириной, а французские спутники SPOT могут работать с объектами размером от 18 метров.

Последние поколения спутников LANDSAT, SPOT имеют большой потенциал для использования в археологии. Это очень дорого, особенно если требуется сложное оборудование для обработки изображения. При стоимости до 3000 долларов за снимок только очень обеспеченные исследователи могут позволить себе пользоваться этими революционными технологиями, и очень немного археологов имеют доступ к таким деньгам. Изображения LANDSAT предлагают комплексный взгляд на большой регион, и состоят они из отражений света от различных компонентов на земле: от почвы, растительности и так далее. Обработанные компьютером, такие изображения могут использоваться для создания карт окружающей среды больших исследуемых регионов, которые являются прекрасным фоном как для воздушных, так и наземных поисков археологических ресурсов.