Сегодня - 23.09.2019

Научно-воздушные силы

26 марта 2015

Над пойменной равниной зависает небольшой беспилотный аппарат. Археолог, отмахиваясь от комаров, смотрит на экран ноутбука. И вдруг улыбается: «Нашли! Работаем здесь!». Возможно, в будущем раскопки станут начинаться именно так… А пока что сотрудники Института нефтегазовой геологии и геофизики им.А.А. Трофимука СО РАН провели первые испытания работы сканирующей магнитометрической аппаратуры с воздуха.

Винтокрыл в рюкзаке

По сей день бытует стойкое убеждение, что Россия не производит (или почти не производит) беспилотные летательные аппараты. Как бы не так. У специалистов ИНГГ был достаточно широкий выбор отечественных образцов, из которых предпочли  октокоптер (то бишь восьмивинтовик) модели «АПК 2.1». Среди его достоинств — работа от электродвигателей (топливные газы  могут воздействовать на аппаратуру) и компактность: в собранном виде винтокрыл вмещается в рюкзак и приводится в полетное состояние за считанные минуты. Впрочем, полетное — ещё не значит рабочее. Перед стартом необходимо настроить измеритель вектора индукции магнитного поля (магнитометр), принимающую аппаратуру, GPS-навигатор, видеоконтроль, блок управления…

Для полевых истытаний октокоптер модернизировали: приладили к нему прочное шасси (напоминающее вертолетные лыжи) и подвес для датчиков. Сначала геофизики потренировались на институтской площадке, а затем присоединились к археологической экспедиции под общим руководством академика Вячеслава Ивановича Молодина. Как это принято в Сибирском отделении, «в поле» поехали и студенты геолого-геофизического факультета НГУ. С техникой, надо заметить, случались сюрпризы: но не потому, что российская, а по причине необычного её применения. Малые и сверхмалые беспилотники, как правило, используют для фото- и видеосъемки с высот в десятки метров. В нашем же случае из-за слабости электромагнитного «отзвука» подземных аномалий высота полета варьировалась буквально с нескольких сантиметров от поверхности до 10-15 метров.

Разбор полётов…

…В прямом и переносном смысле слова. Автору этих строк довелось побывать на совещании по итогам первых  испытаний. Точнее — обработки и осмысления их результатов. Ведущий научный сотрудник лаборатории естственных геофизических полей ИНГГ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Петр Георгиевич Дядьков сразу предупредил: «Это только первый анализ полётных данных», — подчеркнув при этом важность начатой работы. «Для археологов интересна апробация совершенно нового метода использования геофизической аппаратуры. Применение воздушных съёмок для поиска и изучения исторических памятников сможет существенно повысить производительность труда», — сказал исследователь.

Измерения проводились на двух точках в Новосибирской области: одиночном захоронении вблизи райцентра Венгерово и на комплексе «Тартас-1». «На первом кургане обнаружены довольно сильные аномалии, до 100 нанотесла», — сообщил П. Дядьков. На уже частично раскопанном объекте был выявлен своеобразный  феномен: обожженная глина имеет магнитную восприимчивость в 5-8 раз выше, чем обычный грунт. Аномальный слой имел толщину 30-40 сантиметров. Остатки древнего городища или явление природы? Это предстоит выяснить позже с помощью самого традиционного устройства: лопаты. Но не очень скоро. «Повышение производительности труда» археологов, о котором говорил Петр Дядьков, относится к этапам поиска и выбора объектов для раскопок. А сами раскопки производятся по технологиям, которые не изменяются век за веком: осторожное послойное снятие грунта, бровки между участками, тщательная очистка и фиксация каждой находки... Разве что к метру и линейке прибавилось координатное позиционирование GPS.

Комплекс Тартас-1 уже обследовался магнитометрами в 2010 году, измерения велись с поверхности. В экспедиции прошлого лета «по старым следам» проводилась и наземная, и воздушная съёмка, чтобы сравнивать разные показания. Копьютерная обработка данных выявила 6 подземных тел: в графическом отображении это аккуратный ряд тёмных пятен. Программа, обрабатывавшая показания приборов, показала обширные аномалии и в  других местах, в том числе вне зоны полётов, но ими пока решили не заниматься. «Тартас-1» — это именно комплекс, включающий в себя и захоронения, и вероятные жилища, и другие объекты. Поэтому рукотворное происхождение источников геомагнитных пиков представлется  основной гипотезой.    

Превратности метода

Испытания показали не только принципиальную возможность магнитометрического обнаружения с воздуха подземных аномалий (безотносительно того, каких именно: останков и убранства древнего воина или куска трубы, прибору это безразлично). Выявилось немало проблем: как на этапе получения данных, так и при их обработке и интерпретации. Летательный аппарат двигался по достаточно прямым, заранее заданным линиям, так называемым профилям, и снимал показания со строго фиксированных точек. Но высота полёта изменялась — как в заданном режиме, так и сама по себе. Эти перепады давали различия в показаниях приборов. К тому же, когда под беспилотник вертикально подвесили два датчика на одном тросе, то его раскачивание приводило к соответствующим колебаниям данных. Как говорится, есть над чем поработать.

Показания магнитометров — это физические характеристики с координатами в пространстве и времени. Их первичное отображение — обычные линейные графики. Археологу они ничего не скажут. Из сотен показаний в нанотесла необходимо так или иначе составить достоверную карту подземных аномалий. И здесь проблема в выборе: как конкретных методов, так и общего подхода. Слушая математиков и программистов, предлагающих головоломные алгоритмы, вспоминаешь Сальвадора Дали: «Художник, не стремись к совершенству — ты его не достигнешь!». За оптимальные решеия выступает и директор ИНГГ СО РАН академик Михаил Иванович Эпов: «То, что интерпретация содержит в себе творческий элемент — это глубокое заблуждение». Он призвал направить все силы на выстраивание линейки равно корректных элементов: показания аэросъёмки — их интерпретация — графический «продукт» для археологов.

Совещание учёных, в отличие от некоторых парламентов — как раз место для дискуссий. «Мы идём по целине, здесь возможны разные точки зрения», — считает Михаил Эпов. И сам демонстрирует альтернативность подходов к проблеме. С одной стороны, «… в идеале следует найти критерии выделения целостных и нетронутых комплексов захоронений». С другой — «для принятия решения иногда достаточно экспресс-визуализации». Геофизикам, конечно, очень интересно выйти на методы, с помощью которых сигналы аппаратуры интерпретируются предельно точно и конкретно: в определённом локусе, столько-то на столько-то сантиметров, находятся костные останки, размером сравнимые с человеческим телом. Это идеал. Но, возможно, археологу будет достаточно лишь «увидеть» на этой площади аномалию, внешне схожую с захоронением: тем более, что некоторый информационный багаж уже накоплен.

Зачем над грешною землёю?

А действительно, зачем? Ведь эффективность геофизических измерений для обнаружения древностей уже неоднократно доказана наземными работами. ИНГГ СО РАН давно и плодотворно сотрудничает с археологами — начиная с раскопок курганов Пазырыкской культуры и ставших сенсационными находок в Монголии…
Стремление поднять приборы в воздух объяснил академик Михаил Эпов:

— У наземного метода есть очевидые недостатки. Во-первых, это очень медленная работа. Опору аппарата (например, треногу), на каждой точке измерения нужно фиксировать, раз за разом точно определять координаты съёмки.А таких точек на одном перспективном месте могут быть десятки и даже сотни: иначе нельзя выявить и чётко локализовать аномалию. Во-вторых, исследуемая поверхность может быть малопроходимой — заболоченной или вовсе покрыта водой: например, рекой, сменившей русло.

«Воздушный метод геофизического сканирования, —  подчеркнул учёный, — тоже имеет свои минусы: дороговизна летательных аппаратов, необходимость компетенций по управлению ими, а также те сложности, которые связаны с нестабильностью воздушных потоков… И не только. Но археологам — а в перспективе, специалистам других отраслей — нужна рабочая альтернатива. В одних ситуациях лучше вести измерения с поверхности, в других — с высоты. Современные беспилотники с автоматизированным управлением и точным позиционированием — самый перспективный носитель для множества применений. Сегодня они широко используются в военных, полицейских операциях, для  различных видов мониторинга и ведения репортажей. Но этим их возможности далеко не исчерпаны».

Андрей Соболевский

Фото: автора, Александра Шеремета (ИНГГ СО РАН)

Ваша оценка: Нет Средняя: 4.7 (3 votes)
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus