Публикация статьи об использовании «IMAGE MEDIA CENTER 5.0»

Обнаружение археологических погребенных объектов на мультиспектральных космических снимках с помощью специализированной программы «Image Media Center 5.0»

Тысячелетия истории человечества скрыты под вулканической лавой, песками, илом и другими рыхлыми отложениями земной коры. Единственный способ узнать больше об ушедших цивилизациях – раскопать и изучить объекты прошлого. Вместе с тем, найти их не так-то просто именно из-за подземного положения. Погребенные археологические объекты обычно не имеют заметных наземных проявлений. Однако, становясь частью земной экосистемы, они вносят свой вклад в формирование ландшафтного облика. Вот только выделять этот вклад специалисты научились сравнительно недавно, с развитием аэрокосмической съемки и способов обработки изображений.

Еще в 1964 г. П.Я. Райзер в своей статье «Опыт приложения теории познания и логики к дешифрированию аэроснимков» [1], так обосновывал возможность нахождения на снимках погребенных объектов: «Если рассматривать метод как способ исследования и познания окружающего нас мира, то аэрометод является способом выявления с высоты в полете вещественных, структурных и энергетических свойств всей земной поверхности в целом и отдельных ее элементов, природных ресурсов и природных явлений, закономерностей их развития и их взаимосвязей в пространстве и во времени».

Главной проблемой оказалось отсутствие и даже невозможность построения полной системы дешифровочных признаков, которая позволяла бы однозначно идентифицировать археологические объекты: сами объекты разной, порой непредсказуемой формы, залегают на разной глубине, в различных природных средах и т.д. Поэтому систематизация признаков продолжается до сих пор, наряду с поиском новых, ранее не известных. Дополнительные возможности для вскрытия погребенных объектов предоставляют расширяющиеся пространственно-частотные диапазоны космической съемки. Вместе с тем, появляются и новые средства обработки изображений, позволяющие получить из них латентную, ранее недоступную информацию.

Одним из таких средств, взятых на вооружение нашей организацией сравнительно недавно, является программный комплекс «IMAGE MEDIA CENTER 5.0», разработанный российской компанией "Центр инновационных технологий". Его основным преимуществом является совмещение полноценного функционала геопространственной среды, удобной для работы с космическими изображениями, с широкими возможностями профессионального графического редактора. Использование этих возможностей в рамках одной программной оболочки позволило существенно повысить эффективность решения задачи поиска погребенных археологических объектов, снизив стоимостную, трудозатратную и временную составляющие.

Положительный опыт по обнаружению погребенных археологических объектов в средней климатической зоне, был получен при выявлении по материалам аэрофотосъемки «Страны городов», района расположения древнего поселения Аркаим в Челябинской области [2].

Поселение фиксируется в виде двух, вписанных друг в друга, колец земляных валов с четырьмя проходами внешнего рва, двух кругов жилищных впадин и центральной площадью. Сооружение геодезически строго ориентировано по странам света. С точностью до минуты дуги на горизонте выставлены знаки, отмечающие широтную (Запад-Восток) и меридиональную (Север-Юг) линии, проходящие через геометрические центры конструкции. По точности ориентировки конкуренцию Аркаиму во всем древнем мире могут составить только некоторые пирамиды Египта, но они моложе лет на двести. Расстояние между центрами кругов составляет 5,25 аркаимской меры, что близко к значению угла наклона лунной орбиты.

 В рамках апробации программного ком-плекса был также проведен комплекс поисковых работ на территории Болгарского государственного историко-архитектурного музея-заповедника (БГИАМЗ) республики Татарстан.

Территория БГИАМЗ до 2010 года характеризовалась минимальными изменениями, которые в основном касались инфраструктуры поселка на территории заповедника. Территория заповедника-городища, богата погребенными археологическими объектами, датируемыми 12 – 14 веками. Помимо этого, о данной территории  имелась подробная база данных, позволяющая проводить качественное дешифрирование указанной местности.

В качестве исходных данных использовались аэрофотоснимки 1987 года, космические снимки: КФА – 1000 (1989 г.) и «Ресурс – ДК1» (мультиспектральный снимок 2008 г. и панхроматический 2009 г.).

Все поисковые работы проводились по оригинальной методике. Возможность объединить их в рамках одной программы «Image Media Center 5.0» (а не двух-трех, как ранее), позволила переработать и несколько упростить методику. Результат, при этом, оказался существенно выше ожиданий.

Прежде всего, сказались расширенные возможности «Image Media Center 5.0» по работе со спектрозональными изображениями и вообще с цветовыми пространствами. Следует отметить, что программа выполняет преобразования между следующими цветовыми моделями: RGB, CMYК, HLS, HSB, Lab, Grayscale.

Легкость преобразований позволила сформировать наборы операций в различных пространствах в нужной последовательности, обеспечив возможность обработки цветовых каналов без потери видимой информации, но с проявлением, новой, ранее скрытой и не воспринимавшейся зрением.

Выделение латентной информации проводилось также с использованием обширного функционала программы по работе со слоями в различных режимах наложения. При этом использовалась возможность работы с альфа-каналами, то есть создания масок, различных режимов прозрачности, что позволило точно дозировать результаты преобразований.

В программе реализованы и различные режимы выделения, включая автоматические, по близким цветам (тонам), в том числе, выделение цветового диапазона. Данные возможности обеспечили автоматизацию и ускорение процесса интерпретации.

Хотелось бы отметить также присутствие встроенных фильтров, применение которых в процессе обработки позволило добиться специальных визуальных эффектов, повысив тем самым качество распознавания.

Обширные возможности по работе с векторными данными способствовали упрощению и автоматизации процесса изготовления отчетных информационных документов: карт, схем и других материалов.

Для добавления векторной информации на космические снимки применялись такие функции по работе с векторными данными как: нанесение объектов; автоматическая векторизация; выполнение пространственных запросов; работа с атрибутивными данными; редактирование и создание собственных стилей; масштабирование векторных элементов; формирование рабочих наборов; подготовка форм для печати и др.

При этом необходимо отметить, что работа с разными типами информации: растровыми изображениями, отметками, векторными данными, текстом и др., производилась в едином информационном пространстве одновременно. Независимо от типа, все слои обладают режимами наложения, прозрачностью, возможностью трансформирования и выделения.

По результатам обработки на исследуемой площади БГИАМЗ были обнаружены погребенные объекты, имеющие ярко выраженное антропогенное происхождение. Это значит, что после их раскопок удастся приоткрыть еще одну страничку нашей истории.

В заключение хотелось бы отметить, что впервые мы приобрели инструмент, который практически в полной мере отвечал бы нашим потребностям.

Программный комплекс «IMAGE MEDIA CENTER 5.0» в полном объеме выполняет возложенные на него функции геоинформационной системы и графического редактора. Кроме того, за счет совмещения этих функций в единой оболочке открылись дополнительные возможности по обработке изображений, преобразованию и систематизации информации, а главное – извлечению новой, ранее недоступной.

Именно эти возможности обосновывают преимущество использования программы «IMAGE MEDIA CENTER 5.0» в технологическом процессе поиска погребенных археологических объектов по материалам аэрокосмической съемки.

Повышению эффективности процесса также способствуют сокращение времени обработки и получения результатов, снижение трудозатрат, а также сравнительно низкие расходы на приобретение и обслуживание программы.