Научная проблема, на решение которой направлен проект:
Проект направлен: на установление пространственно-временных закономерностей освоения ландшафтов Северо-Запада Внутренней Азии в историческом прошлом с применением технологий глубокого машинного обучения – нейронной сети; выявление ландшафтных закономерностей расположения археологических памятников с использованием ГИС; создание прогнозных моделей расположения новых археологических объектов в ландшафтах Северо-Запада Внутренней Азии на основе технологий нейронной сети для каждой культуры, существовавший на территории исследования в историческом прошлом; определение потенциальных центров расселения людей в разные исторические эпохи.
Конкретная задача (задачи) в рамках проблемы, на решение которой направлен проект, ее масштаб и комплексность:
Территория исследования: Северо-Запад Внутренней Азии, рассматривается в пределах Юго-Восточного Алтая и Юго-Запада Тува. Рассматриваемые исторические периоды: энеолит, бронзовый век, раннескифское время, скифское время, гунно-сарматское время, тюркское время, монгольское время.
Исследование будет выполнено в программе ArcMap 10.2 (Arcgis.com, 2022) с использованием модуля пространственного анализа Spatial Analyst (Самсонов, 2011) в среде Python 3.7 (Python, 2022) с привлечением библиотек научного анализа Matplotlib, Numpy, Scikit-learn (lfd.uci.edu, 2022).
1. На основе полевых исследований, ЦМР (SRTM), геоморфологической, топографической карт, карт четвертичных отложений, космических снимков высокого разрешения создать ландшафтные и археологические карты в местах скопления археологических памятников (долины р. Барбургазы, р. Талдура, р. Моген-Бурен, р. Балыктыг).
2. Провести историко-ландшафтный анализ распределения археологических памятников по ландшафтам в долинах р. Барбургазы, р. Талдура, р. Моген-Бурен, р. Балыктыг.
3. На основе полевых исследований (картирование археологических памятников) и литературных источников дополнить геоинформационную базу данных расположения, типов и времени сооружения археологических памятников Северо-Запада Внутренней Азии.
4. На основе базы данных создать археологическую карту Севера-Запада Внутренней Азии и археологические карты для каждого исторического периода.
5. Собрать, проанализировать и обобщить имеющийся палеогеографическую информацию.
6. С использованием ЦМР, ландшафтных карт и имеющихся археологических данных для каждой культуры создать схемы и провести геоинформационный анализ распределения археологических объектов по ландшафтным признакам:
а) распределения археологических памятников по абсолютной высоте;
б) распределения археологических памятников по удаленности от водотоков;
в) распределения археологических памятников по склонам разной крутизны;
г) распределения археологических памятников по склонам разной экспозиции;
д) распределение интенсивности солнечной радиации в июне;
е) распределение интенсивности солнечной радиации в декабре;
ж) видимости заснеженных горных вершин;
з) удаленности от горных вершин.
7. На основе полученных данных обучить искусственную нейронную сеть распознавать значимые сочетания ландшафтных признаков, присущие местоположениям сооружения памятников той или иной древней культуры.
8. На основе дисперсионного анализа результатов нейросетевого моделирования определить важность ландшафтных признаков в распределении археологических объектов Северо-Запада Внутренней Азии для каждого исторического периода.
9. Выполнить синтез и интерпретацию полученных результатов.
10. На основе обученной нейронной сети по характерному набору ландшафтных признаков (абсолютной высоте; положению относительно водотоков; уклонам склонов; экспозиции склонов; интенсивности солнечной радиации за июнь; интенсивности солнечной радиации за декабрь; удаленности от горных вершин; видимости заснеженных горных вершин) построить прогнозные модели расположения неисследованных археологических объектов для каждой культуры для Северо-Запада Внутренней Азии.
11. Провести верификацию полученных результатов по космическим снимкам и на местности для ключевых участков Северо-Запада Внутренней Азии с созданием соответствующих карт-схем.
12. На основе всех полученных данных создать карты-схемы потенциальных центров расселения людей на территории Северо-Запада Внутренней Азии в разные исторические эпохи.
13. Установить пространственно-временные закономерности расселения людей по ландшафтам Северо-Запада Внутренней Азии в историческом прошлом.
Имеющийся у научного коллектива научный задел по проекту, наличие опыта совместной реализации проектов:
Участники проекта имеют большой опыт ландшафтных и геоархеологических исследований Алтае-Саян. Имеется Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014621592 «База данных для историко-ландшафтного анализа археологических памятников Алтае-Саян», авторы А. Б. Глебова, К. В. Чистяков.
На основе собственных полевых исследованиях и литературных материалов (Археологические памятники плоскогорья Укок…, 2004; Древние культуры Бертекской долины; 1994; Самбу, 1994; Молодин В. И., Полосьмак Н. В., Новиков А. В., Богданов Е. С., Слюсаренко И. Ю., Черемисин Д. В., 2004, Чугунов К. В., 2013; Маннай-Оол, 1964; Маннай-Оол, 1970; Мандельштам, 1972; Тува. Перекресток эпох…, 2012; Кирюшин, Тишкин, 1999; Кирюшин, Тишкин, 2003; Кирюшин, Тишкин, 1997; Кирюшин, Неверов, Степанова, 1990; Киреев, Ларин, 2004; Кочев, 1990; Кочев, 1999; Кочев, 2003; Кочев, 2004; Кубарев, 1984; Кубарев, 1979; Кубарев, 2001; Кубарев, 1992; Кубарев, 1987; Кубарев, 1991; Кубарев, 2000; Кубарев, Киреев, Черемисина, 1990; Кунгуров, Тишкин, 2000; Мамадаков, 1987; Могильников, 1990; Неверов, Степанова, 1990; Палеолит, 1984; Плотников, Ходяков, 1987; Молодин, 2000; Молодин, Петрин, 1985; Молодин, Савинов, 1992; Руденко, 1960; Соенов, 1999; Соенов, 2003; Соенов, 2003; Соенов, 2004; Соенов, 2000; Соенов, Вдовина, Трифонова 2002; Соенов, Трифонова, Вдовина, 2003; Соенов и др. 2000; Ходяков, 2001; Ходяков, 1996; Ходяков, 1990; Шульга П. И., Шульга, 1999; Шуньков, 1990; Киреев, Ларин, 2004 и др.) была составлена информационная база данных, которая включает в себя сведения о более чем 2600 археологических памятниках, расположенных на территории Алтае-Саян. На основе базы данных была составлена археологическая карта. Определение географического положения археологических памятников осуществлялось по топографическим картам масштаб не мельче чем 1:100000. Часть памятников привязывалось на основе словесного описания, точность которого обычно невысока из-за неоднозначности топонимов и визуальных оценок расстояний. В информационной базе данных имеются памятники, координаты которых определены с использованием GPS(GLONASS)-навигаторов, часть координат взята из литературных источников, другая часть – это собственные исследования авторов. В ходе экспедиционных исследований координаты памятников определялись с помощью GPS(GLONASS)-навигаторов. Многие объекты, представляют собой археологические комплексы памятников, включающие в себя более 50 единичных памятников.
Для территории Горного Алтая составлена среднемасштабная ландшафтная карта (1:500000), опубликованная в монографии (Глебова А. Б., Дирин Д. А., Чистяков К. В., 2013) и среднемасштабная ландшафтная карта Тувы (1:500000).
Для территории плоскогорья Укок впервые проведен геоинформационный анализ размещения археологических памятников по следующим параметрам: абсолютной высоте; удаленность от водотоков; уклонам склонов; экспозициям склонов; интенсивности солнечной радиации по сезонам года (Глебова А. Б., Быков Н. И., Сергеев И. С., 2016). На основе ГИС-анализа имеющихся археологических данных и цифровой модели рельефа были выявлены участки возможного местонахождения неисследованных археологических объектов. Разработанная методика является новый и впервые использовалась для исследований, проводимых в Юго-Восточном Алтае.
Детальный историко-ландшафтный анализ был проведен для ключевых участков, расположенного в долине р. Джазатор (Глебова, 2016) и в долине р. Ортолык (Глебова, Сергеев, 2019). Составлены среднемасштабные ландшафтные карты и схемы расположения археологических памятников, выявлена ландшафтная приуроченность археологических памятников и сделаны карты видимости заснеженных горных вершин. По долине р. Джазатор сосредоточено еще много археологических объектов, что требует дальнейшего изучения.
Для всех имеющихся археологических памятников Юго-Восточного Алтая (без разбивки на исторические этапы) был проведен геоинформационный анализ размещения археологических памятников по следующим параметрам: абсолютной высоте; удаленность от водотоков; уклонам склонов; экспозициям склонов; интенсивности солнечной радиации июнь и декабрь. Определены важность ландшафтных признаков в распределении археологических объектов. На основе имеющихся данных была построена модель нейронной сети для прогноза размещения археологических памятников в ландшафтах Юго-Восточного Алтая. Точность прогнозной модели составила 80%. На основе полученных результатов написана статья (Глебова А.Б., Сергеев И.С. Быков Н.И. 2022).
