§ 2.6. Практическая работа по адаптации методов ГИС для анализа ресурсных зон и моделирования хозяйственного деления территории.
Практическая работа по адаптации методов ГИС для анализа ресурсных зон и моделирования хозяйственного деления территории была проведена автором на основе анализа поселенческих памятников Кисловодской котловины эпохи раннего Средневековья (Коробов, 2008; 2010в; 2012а; 2013а).
Она состояла из нескольких процедур, осуществленных с помощью модуля пространственного анализа Spatial Analyst имеющихся в Институте археологии РАН лицензионных пакетов ГИС-программ ArcView 3.1, ArcGIS 8.3 и 10. Подробное изложение приемов использования данного модуля пространственного ГИС-анализа в археологии можно найти в авторском учебном пособии (Коробов, 2011. С. 119124).Моделирование хозяйственного деления территорий вокруг поселений осуществлялось с помощью полигонов Тиссена. При этом все используемые в анализе поселения рассматривались как одинаковые по своим характеристикам в качестве основных мест обитания населения котловины.
Для преодоления описанных выше ограничений, возникающих при построении полигонов Тиссена (отсутствие границ у многоугольников, расположенных по внешней стороне анализируемого массива данных, игнорирование внутренних пространственных барьеров, например, глубоких каньонов рек, а также энергетических затрат при движении по пересеченной местности), мною использовались следующие процедуры:
1) территория котловины была разделена на семь полигонов-«масок» по границам течения основных рек, являющихся естественными внутренними барьерами;
2) при построении полигонов Тиссена применялся анализ стоимости пути (Cost Distance Analysis), учитывающий крутизну рельефа местности;
3) моделируемые зоны потенциальных угодий вокруг памятников ограничивались радиусом в 5 км с учетом рассчитанной стоимости энергетических затрат на преодоление данного расстояния.
Далее было проведено ГИС-моделирование потенциальной экономической зоны вокруг поселений аланского населения Кисловодской котловины с учетом ее разного хозяйственного использования.
В пользу последнего говорит комплексность хозяйства рассматриваемого населения, состоящего, по-видимому, в равных пропорциях из земледельческого и скотоводческого укладов, что установлено в ходе полевого обследования серии укрепленных поселений.Очевидно, что подобный тип хозяйствования являлся ведущим в горной зоне Северного Кавказа и сохранялся практически до конца XIX в., когда в результате политических и экономических преобразований нового времени осуществился отход горских народов от занятия земледелием в пользу отгонного скотоводства (Асиятилов, 1966. С. 347; Османов, 1990. С. 226).
Первоначально была создана модель рельефа местности (рис. 73), основанная на данных дистанционного зондирования, полученных с помощью радиометра ASTER. Цифровая модель земной поверхности, свободно распространяемая разработчиками данного проекта (Министерство экономики, торговли и промышленности Японии и Национальное агентство по аэронавтике и космонавтике США), имеет пространственное разрешение до 15 м и точность пространственной привязки до 20 м, что существенно выше использовавшейся ранее цифровой модели земной поверхности, полученной с помощью радара SRTM (Коробов 2010в; 2011. С. 67).
Полученная цифровая модель поверхности послужила основой для анализа крутизны склонов рельефа Кисловодской котловины, осуществлявшегося с помощи процедуры Slope модуля 3D Analyst (рис. 74). Аналитический растр с данными о крутизне склона был заново классифицирован (процедура Reclassify модуля Spatial Analyst) на 6 классов рельефа с шагом крутизны в 10 градусов. Результатом выполнения этой процедуры является карта с аналитическим растром, каждая ячейка которой размерами 10 χ 10 м имеет информацию о степени крутизны рельефа от 0° до 60° (рис. 75).
Затем были построены потенциальные ресурсные зоны в виде полигонов Тиссена вокруг укрепленных и неукрепленных поселений, используемых в анализе, внутри полигональных слоев-«масок». Всего использовалось семь подобных «масок», соответствующих семи микрорегионам Кисловодской котловины с естественными границами по каньонам основных рек - Подкумка, Эшкакона, Аликоновки, Березовой, Кабардинки, Кич-Малки и Карсунки (рис.
76). В качестве ограничительного расстояния для полигонов Тиссена использовался радиус в 1 час пешего пути (5 км) как зона наиболее благоприятная для занятия земледелием и оседлым скотоводством. При этом, проведение внутренних границ между полигонами и их внешних границ осуществлялось с учетом энергетических затрат, необходимых при движении по пересеченной местности. Для этого использовалась процедура Create Allocation взвешенного анализа стоимости пути (Cost Weighted) модуля Spatial Analyst. В качестве анализируемого растра использовался слой с классификацией уклона местности с шагом в десять градусов, описанный выше. В результате была получена карта потенциальных хозяйственных территорий укрепленных и неукрепленных поселений эпохи раннего Средневековья (рис. 77).Следующим шагом стало моделирование потенциальных пахотных угодий для каждого поселения. Для выделения данных территорий использовалось два основных критерия: расстояние от поселения и степень крутизны рельефа. Эти факторы являются основными для определения ценности земельного участка по данным кавказской этнографии. Наибольшей ценностью обладают ровные участки пригодной для обработки земли с хорошими почвами, расположенные вблизи от селения (Кантария, 1989. С. 56-57, 67).
Исходя из упомянутых выше палеоэкономических реконструкций хозяйственной зоны оседлых земледельцев (Higgs, 1977. P. 163-164; Jarman, Bay- Petersen, 1977. P. 177; Early European Agriculture, 1982. P. 30, 32), принимается максимальное расстояние в 1 км от поселения как наиболее вероятный радиус расположения пахотных угодий. При этом в качестве максимального радиуса использовалась простая радиальная зона в 1 км вокруг поселений (рис. 78), а минимального - построенная на основе процедуры взвешенной стоимостной оценки энергозатрат на преодоление расстояния (Cost Weighted), адекватного по времени движению на расстояние в 1 км по непересеченной местности. Построенные зоны ближайшей округи вокруг поселений ограничивались внутренними барьерами - каньонами крупных рек - для получения более адекватной картины расположения пахотных участков.
Однако внутри каждой такой зоны могут находиться весьма разные по степени крутизны поверхности ландшафты. Проведенные палеопочвенные исследования потенциальных земледельческих зон вокруг укреплений эпохи раннего Средневековья продемонстрировали, что наиболее вероятные участки аланского земледелия следует искать на ровных поверхностях с уклоном не более 5-10° (Борисов, Коробов, 2009. С. 33; 2013. С. 199-200).На основании этого предположения корректировались результаты моделирования. Сначала с помощью инструментов программы был выделен класс рельефа, уклон которого лежит в интервале от 0° до 10°. Полученный аналитический слой был умножен на слой с построенными зонами в 1 км вокруг поселений котловины. В результате был получен новый аналитический слой, в котором выделяются участки рельефа с крутизной менее 10°, лежащие на временном расстоянии, адекватном времени преодоления 1 км непересеченной местности вокруг поселения (рис. 79).
Далее с помощью процедуры умножения растровых слоев с построенными полигонами Тиссена на полученные слои с отображением потенциальных пахотных угодий, лежащих в радиусе 1 км от поселений, мы получаем карты вероятных пахотных угодий каждого поселения, лежащих в пределах выделенных ресурсных зон, представленных в виде полигонов Тиссена (рис. 80). Количество ячеек размерами 10 χ 10 м, отнесенных к каждому поселению, позволяет оценить размеры потенциальных пахотных земель для каждого из них. Полевая проверка показала адекватность принятой модели - практически везде на моделируемой в процессе анализа территории потенциального земледелия при проведении почвенных разрезов обнаруживается керамика эпохи раннего Средневековья, очевидно, попадавшая на поля вместе с удобрениями (Williamson, 1984; Wilkinson, 1989; Гунова и др., 1996. С. 119; O’Connor, Evans, 2005. P. 245; Борисов, Коробов, 2013. С. 65-66, 171-183). Дополнительным индикатором внесения удобрений служат высокие показатели уреазной активности почв, наблюдаемые в окрестностях некоторых раннесредневековых поселений, , которые постепенно уменьшаются по мере удаления от поселений (Чернышева и др., 2014а.
С. 287; 2014б. С. 252-253). Прекрасным примером адекватности принятой модели служат участки земледелия с межевыми стенками (так называемые «кельтские поля»), обнаруженные нами в моделируемой зоне потенциальных пахотных угодий в окрестностях поселений V-VIII вв. н.э. Зубчихинское 1 и 3, Кич-Малка 1, Медовое Правобережное 1, Подкумское 6. Очевидно, именно такие наделы были основной формой земледельческих участков аланского населения Кисловодской котловины в рассматриваемый период (Коробов, 2012б. С. 211-213; Коробов, Борисов, 2012. С. 58-60; Korobov, Borisov, 2013. P. 1097-1099; Борисов, Коробов, 2013. С. 135-142, 167, 182-183).Можно предположить, что остальная территория, относящаяся к поселению, использовалась под выпасы и сенокосы, что находит подтверждение в кавказской этнографии. Горцами под выпасы, как правило, использовалась территория, не занятая пашнями, на небольшом расстоянии от поселения (Калоев, 1993. С. 68-69, 104-105). Сенокосы старались располагать ближе в связи со сложностями транспортировки сена (Шаманов, 1972. С. 73). Однако известно, что горцами выкашивались самые неудобные склоны, и сено доставлялось из весьма труднодоступных мест (Калоев, 1993. С. 112-113), поэтому обобщенный анализ всей территории хозяйственной зоны, потенциально неиспользуемой для земледелия, в качестве пастбищ и сенокосов представляется оправданным. Этому имеются аналогии в системах хозяйствования рассматриваемого времени, упоминаемые в зарубежных исследованиях. В частности, в Северной Европе с III- IV вв. утверждается система землепользования с разделением территорий на внутренние (ближние к поселению) и внешние (дальние) поля, первые из которых используются в качестве пашен, а вторые - как пастбища и сенокосы (Widgren, 1983. P. 73-84; Hedeager, 1992. P. 205; Thurston, 2001. P. 98; Fowler, 2002. P. 217).
Таким образом, результатом анализа стал подсчет пространственных ячеек территории, дающий представление о площади потенциальных пахотных и пастбищных угодий для каждого раннесредневекового поселения изучаемого микрорегиона. Интерпретация полученных результатов велась с привлечением примеров из отечественной и зарубежной этнографии и археологии.