авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Разработка концепции и технологии аэрокосмического мониторинга архитектурно-археологических объектов

-- [ Страница 2 ] --

Основной объем данных, используемый в системе, получается в результате дистанционных измерений с помощью геофизических, фотографических, оптико-механических и оптико-электронных сканерных устройств. В свою очередь потребителями информации являются различные информационно-аналитические центры и научные организации, специализирующиеся в области исследования археологических памятников, а также государственные службы по охране культурного наследия.

Поскольку основой предлагаемой системы мониторинга является ГИС, хранящиеся в банках данные необходимо рассматривать с учетом трех аспектов: пространственного, временного и тематического. Пространственный аспект связан с определением местоположения архитектурно-археологических объектов. Временной аспект обусловлен изменением состояния археологических памятников или группы археологических памятников с течением времени, в частности от одного временного среза до другого. Тематический аспект обусловлен включением в информационную систему мониторинга тематической информации о планировке городской территории, структуре и планировке отдельных археологических сооружений, культуре народов, населявших исследуемую территорию в разные периоды времени и др.

В рассматриваемой на концептуальном уровне системе мониторинга архитектурно-археологических объектов использована комбинированная модель организации пространственных данных, сочетающая в себе объектно-ориентированный и послойный подходы.

При послойной организации данных удобно манипулировать большими группами объектов, представленных слоями как единым целым, определять операции, основанные на взаимодействии слоев. Основными мотивами выбора объектного подхода к построению ГИС мониторинга архитектурно-археологических объектов можно назвать естественность представления в виде объектов структуры поселений, логичность и наглядность в манипуляциях с данными, а также необходимость применения объектной базы данных для хранения неоднородной информации, используемой в ГИС.

Выделение отдельного блока моделирования в предлагаемой системе мониторинга обусловлено в первую очередь тем, что моделирование предполагает более углубленный анализ, нежели просто расчет количественных характеристик археологических памятников. Моделирование в рассматриваемой на концептуальном уровне системе мониторинга задействовано, главным образом, для построения структурно-пространственных геоинформационных моделей архитектурно-археологических объектов и на их основе создание более сложных моделей и прогнозов изменения состояния памятников с течением времени.

Основу геоинформационного моделирования могут составлять преобразования, основанные на: теоретико-множественных отношениях, законах формальной логики, алгоритмах обработки изображений и т.д. В настоящей главе основное внимание акцентируется на фрактальных методах моделирования, которые, как будет показано ниже, в наибольшей степени подходят для исследования структурно-пространственных характеристик архитектурно-археологических объектов.

В целом можно сделать вывод, что задача организации аэрокосмического мониторинга архитектурно-археологических объектов для изучения состояния археологических памятников различными научно-исследовательскими организациями и обеспечения контроля за их охраной государственными службами по охране памятников культуры требует решения целого спектра научных задач, среди которых можно выделить следующие:

  1. Разработка эффективной концепции структурирования информации о различного рода археологических памятниках.
  2. Разработка новых методов получения и тематической обработки мониторинговой информации для оценки состояния археологических памятников и осуществления контроля за их изменением.
  3. Разработка Методики моделирования археологических памятников на разных масштабных уровнях.

Решение каждой из перечисленных выше задач не представляется возможным без построения эффективной системы мониторинга архитектурно-археологических объектов.

Третья глава - «Методика структурно-пространственного анализа цифровых изображений археологических объектов». В ней рамках разрабатываемой Методики структурно-пространственного анализа изображений архитектурно-археологических объектов рассмотрен фрактальный подход к описанию пространственной организации древних городов с использованием аэрокосмических снимков высокого разрешения. Целесообразность использования фрактального подхода обусловлена тем, что он предоставляет исследователю инструменты количественного описания структуры сложных объектов на земной поверхности, каковыми являются древние города нашей планеты, не поддающейся в большинстве своем описанию в терминах привычной Евклидовой геометрии.

В диссертационной работе делается вывод о том, что ярко выраженный регулярный план имело большинство древних городов на ранней стадии своего развития. Однако со временем структура городов становилась менее регулярной, во многих случаях приобретая мультифрактальные черты. Мультифрактальность в пространственной структуре можно заметить у многих городских поселений, совмещающих в себе сразу несколько типов планировки, как, например, Рим или Париж. Одним из объяснений этого является то, что большинство городских поселений в процессе своего существования неоднократно перестраивалось и на поздних стадиях своего развития они собой города, состоящие из зон с различным типом планировки, в проектировании которых принимали участие разные архитекторы. В случаях, когда застройка новых территорий и перестройка уже застроенных кварталов оказывалась хорошо спланированной и охватывала достаточно большую территорию, в плане города могли образовываться четко различимые обширные фрактальные зоны, вместе формирующие основу мультифрактальной структуры городского поселения.

Мультифрактальность обнаруживается и в пространственной организации городских кварталов. Она проявляется в том, что план сооружений, либо группы сооружений внутри квартала допускает разделение на фрактальные зоны, состоящие из частей, которые повторяют по структуре планировку всего квартала.

Анализ особенностей пространственной организации городских поселений позволяют сделать вывод, что описание их пространственной структуры должно базироваться на следующих двух основополагающих принципах:

  • иерархичности — выделении нескольких (двух-трех) иерархических уровней пространственной организации древних городских поселений, различающихся степенью детальности;
  • фрактальности — описании пространственной структуры поселения на каждом из иерархических уровней (от структуры отдельных сооружений либо группы сооружений до структуры всего города в целом) с помощью фрактальных (мультифрактальных) характеристик.

На основании анализа литературных источников и проведенных в работе исследований структурных особенностей архитектурно-археологических объектов, предлагается Методика автоматизированного структурно-пространственного анализа цифровых изображений археологических объектов, содержащая пять этапов (рис. 2). Названная Методика ориентирована на решение научно-исследовательских задач, связанных с изучением пространственной структуры архитектурно-археологических объектов; определением и исследованием изменчивости их структурных параметров, обусловленных различным видом воздействий на них.

На заключительном этапе рассматриваемой Методики сведения о значениях структурных характеристик археологических памятников и сейсмической обстановки на территории археологических исследований используются для построения моделей пространственной структуры археологических памятников.

При этом предлагается принципиально новая трехуровневая фрактальная модель древних городских поселений, состоящая в описании по аэрокосмическим снимкам структуры древних городов, формы отдельных функциональных зон (кварталов) города, а также внутренней структуры этих кварталов. Ниже на рис. 3 приведены основные этапы излагаемой Методики геоинформационного моделирования структуры древних поселений.

 Рис. 2. Автоматизированная Методика структурно-пространственного анализа-1

Рис. 2. Автоматизированная Методика структурно-пространственного анализа изображений архитектурно-археологических объектов (ИААО)

На макроуровне решается задача описания плановой структуры древнего города, с целью исследования особенностей в размещении его основных функциональных зон. При исследовании степени застроенности городской территории наибольший интерес представляют величины и .

Величина представляет собой фрактальную размерность подмножества, характеризуемого максимальным значением индекса сингулярности . Таким образом, характеризует скорость роста числа наиболее застроенных участков территории города с уменьшением их линейных размеров (). Аналогично, величина характеризует скорость роста числа наименее застроенных участков городской территории с уменьшением их линейных размеров и определяется из соотношения .

Другим мультифрактальным параметром, характеризующим пространственную структуру городской территории, является величина . Показатель q отражает степень упорядоченности и нарушения симметрии изучаемой пространственной структуры поселения. Большие значения величины q соответствуют большей степени нарушения симметрии.

Рис. 3. Схема методики геоинформационного моделирования структуры древних поселений фрактальными методами

На стадии описания структуры границ городских кварталов выполняется фрактальный анализ бинарных изображений границ городских кварталов с целью определения степени их изрезанности, а также вычисления периметра и площади ограниченных ими функциональных зон.

На нижнем уровне геоинформационного моделирования решаются задачи выделения и описания посредством мультифрактального анализа внутренней структуры кварталов, составления приближенного плана этих кварталов и постановки в соответствие каждому из них мультифрактального спектра, позволяющего количественно описывать структуру различных кварталов. Сложность структуры городских кварталов удается количественно отразить с помощью информационного параметра упорядоченности и напрямую связанного с ним показателя разброса фрактальных свойств .

Выделение плановой структуры археологических сооружений внутри кварталов осуществляется посредством мультифрактальной сегментации их полутоновых изображений.

В заключение в данной главе отмечается, что предложенная Методика структурно-пространственного анализа ИААО и, в частности, методика геоинформационного моделировании структуры древних поселений как одна из ее составных частей обладает целым рядом достоинств по отношению к традиционным способам описания древних городов. В частности, разработанная методика позволяет существенно снизить затраты на организацию и планирование археологических исследований. Более того, получившая с ее помощью решение задача количественного описания пространственной структуры древнего поселения на разных иерархических уровнях не находит решения при традиционных способах исследований, либо решается на качественном уровне, не позволяя тем самым провести различий между результатами исследований разных групп археологов. Преимуществом предложенной методики является и то, что использование материалов аэрокосмической съемки в качестве источника информации дает возможность проследить динамику изменений пространственной структуры древнего поселения, обусловленных разрушением отдельных его сооружений под воздействием естественных факторов, либо человеческого вмешательства.

В целом можно заключить, что изложенный в данной главе подход поможет получить более полную информацию о структуре древних поселений и даст возможность глубже понять культуру и традиции населявших их народов.

В четвертой главе - «Экспериментальная апробация Методики структурно-пространственного анализа цифровых изображений архитектурно-археологических объектов» продемонстрировано применение Методики структурно-пространственного анализа цифровых изображений архитектурно-археологических объектов, изложенной в третьей главе диссертационной работы, для исследования структурной организации древнейших сирийских городов Угарит и Эбла (рис. 4).

В результате анализа влияния сейсмогеодинамических процессов на архитектурно-археологические объекты городов Угарит и Эбла сделан вывод, что на сегодняшний день сейсмические процессы, происходящие в регионе, где располагаются эти города, не угрожают состоянию их архитектурно-археологических объектов. Этот вывод подтверждается и результатами линеаментного анализа, проведенного автором диссертационной работы по космическим снимкам Landsat-7.

а б

Рис. 4. Космофотосхемы городов а) Угарит и б) Эбла

Исходными данными при геоинформационном моделировании городов Угарит и Эбла служили спутниковые снимки территории этих городов с пространственным разрешением 0,61 м, полученные космическим аппаратом QuikBird. В качестве вспомогательных источников информации привлекались материалы опубликованных исследований европейских археологических экспедиций. Для создания ГИС-проекта была выбрана ГИС MapInfo 9.2. На подготовительном этапе геоинформационного моделирования в ходе исследований, проведенных лично автором диссертационной работы, были составлены следующие тематические слои: слой в границах всего города, слой с границами его основных функциональных зон (обозначены светлыми контурами на рис. 4) и другие слои, отражающие положение наиболее крупных объектов, располагающихся на исследуемых территориях (дренажных каналов, колодцев, участков с высокой растительностью и т.д.).

На верхнем уровне геоинформационного моделирования, преобразованные в растровый формат изображения границ функциональных зон городов Угарит и Эбла, закрашивались значимым цветом и подвергались мультифрактальной обработке. Проанализировав полученные в результате мультифрактального анализа зависимости (рис. 5), был сделан вывод, что на территории г. Угарит процентное содержание относительно небольших по площади кварталов невелико (правая ветвь спектра ниже его левой ветви), при этом крупных кварталов с высокой плотностью застройки достаточно много (). Кроме того, взаимное положение графиков , построенных для двух городов, указывает на более плотную застройку города Угарит относительно города Эбла (более высокие значения фрактальных размерностей), а группировка точек вблизи краев спектров, скорее всего, является следствием резкого разграничения территории городов на слабо и сильно застроенные. Большой разброс значений мультифрактальных спектров D(q) и для города Эбла отражает высокую степень нарушения симметрии в планировочной структуре этого города. На основе литературных источников в работе делается вывод, что первоначально довольно симметричная структура города постепенно теряла свои правильные пропорции, главным образом, в процессе расширения Царского Дворца, происходящего посредством нерегулярного сооружения пристроек у его стен.

а б


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.