Недорогая LED-технология помогает археологам видеть скрытые слои до начала раскопок
Археологи из Орхусского университета и музея Moesgaard в Дании разработали систему мультиспектральной съемки LEDMSI, которая позволяет изучать грунт до его удаления. Установка использует 16 диапазонов света — от ближнего ультрафиолетового до видимого и ближнего инфракрасного. Благодаря этому специалисты могут замечать различия между слоями, почти неразличимыми на обычных цветных фотографиях.
Идея основана на том, что разные материалы по-разному отражают и поглощают свет определенной длины волны. Поэтому почва, кости, органические остатки и культурные отложения, выглядящие одинаково при стандартном освещении, на мультиспектральных изображениях приобретают контраст. Подробное описание разработки представлено в материале о том, как LED-сканирование скрытых слоев почвы помогает планировать археологические работы.
Первый прототип испытали на памятнике Сорте-Мульд на острове Борнхольм. Это сложный объект железного века: за века человеческой деятельности здесь сформировался темный культурный слой толщиной более метра. Отложения неоднородны, местами очень тонкие и часто имеют сходный цвет, поэтому их границы трудно определить невооруженным глазом.
Исследователи сфотографировали один и тот же профиль грунта при всех 16 вариантах освещения, а затем обработали полученные данные статистическими методами. Совмещение спектральной информации позволило повысить контраст и выявить границы между отдельными отложениями. Один из обнаруженных переходов может соответствовать древней поверхности почвы и периоду, когда активность человека на участке временно прекращалась. Впрочем, окончательно подтвердить такую интерпретацию можно только после дополнительных исследований.
Для археологов это имеет практическое значение. Слои на раскопе редко формируются последовательно и аккуратно: люди выкапывали ямы, переносили землю, засыпали старые углубления и возводили сооружения поверх более ранних объектов. Поэтому находки, расположенные рядом, не всегда относятся к одному событию. Более точная фиксация границ помогает выбирать места для проб, которые впоследствии можно отправить на радиоуглеродное датирование, анализ ДНК или исследование состава грунта.
LEDMSI также оказалась полезной при поиске небольших фрагментов костей. Под ультрафиолетовым освещением некоторые остатки начинают флуоресцировать и становятся заметнее на фоне почвы. Команде удалось зарегистрировать это свечение без специальных оптических фильтров, часто применяемых при флуоресцентной съемке. В результате оборудование для археологической съемки может стать проще, легче и удобнее для работы непосредственно на раскопе.
Флуоресценция костного материала нередко связана с сохранностью коллагена. Это важно при отборе образцов для палеогенетики и протеомных исследований. Однако ученые подчеркивают: новая система пока не определяет, какой именно фрагмент лучше всего подойдет для извлечения древней ДНК. Она лишь позволяет быстрее обнаружить участки, заслуживающие дальнейшего анализа.
Главным преимуществом разработки остается цена. По оценке создателей, прототип примерно в 20 раз дешевле гиперспектральных комплексов, применяемых для сопоставимых задач. Таким образом, недорогая LED-технология в археологии может оказаться особенно востребованной небольшими экспедициями, региональными музеями и исследовательскими группами с ограниченным бюджетом.
Вторую версию системы испытали на памятнике Фредбьерг в Северной Ютландии. Там изучают кладбище позднего периода викингов и раннехристианского времени, где человеческие останки часто сохранились крайне плохо. В некоторых могилах от тела остались лишь слабые изменения цвета и структуры почвы. Мультиспектральные изображения помогли археологам определить перспективные зоны для отбора проб.
Новая модификация работает значительно быстрее первой. Прототипу на Сорте-Мульд требовалось до пяти минут для получения полного набора изображений, тогда как обновленная система справляется примерно за 30 секунд. Это делает ее более подходящей для экспедиционной работы, где решение о дальнейших действиях приходится принимать прямо на месте.
В перспективе специалисты хотят автоматизировать обработку данных почти в реальном времени и перенести часть аналитики на смартфоны или другие портативные устройства. Машинное обучение может помочь распознавать характерные спектральные признаки костей, грунта, золы, строительных материалов и других объектов. Однако алгоритмы должны дополнять опыт археолога, а не подменять его: окончательная интерпретация всегда зависит от контекста памятника и стратиграфии.
Такие технологии обнаружения археологических объектов до раскопок особенно важны для сохранения информации. Каждый снятый слой невозможно вернуть в первоначальное состояние, поэтому его необходимо максимально полно документировать до разрушения. Мультиспектральная съемка способна стать промежуточным этапом между визуальным осмотром и полноценными раскопками, помогая определить, где сосредоточить усилия и какие участки лучше оставить нетронутыми.
При этом LEDMSI еще предстоит доработать. Исследователи намерены улучшить камеру, оптическую систему, качество съемки и методы классификации материалов. Нужно также проверить эффективность технологии на разных типах памятников, почвах, климатических условиях и объектах с различной степенью сохранности. Лишь после этого можно будет оценить, насколько широко методы неразрушающего исследования археологических памятников на основе LED-света войдут в повседневную практику полевых экспедиций.