Первая премия в области национальной географии, экологии, сохранения и
популяризации природного и историко-культурного наследия России
Комплексная экспедиция по изучению исторических водных путей Европейской части страны
Комплексная экспедиция по изучению исторических водных путей Европейской части страны
Проект: Комплексная экспедиция по изучению исторических водных путей Европейской части страны

Автор: Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова Российской академии наук (ИИЕТ РАН)

Номинация: Путешествие и экспедиция

Автор проекта:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова Российской академии наук (ИИЕТ РАН)

Описание проекта:

Заселение и хозяйственное освоение Русского Севера в значительной степени связано с освоением водных путей. В ранние времена это естественные водные пути и связующие их волоки, позднее — рукотворные водные системы. Характерными примерами таких путей являются Северо-Двинский, Мариинский, Тихвинский и Вышневолоцкий исторические водные пути ¬— озерно-речные системы, соединенные рукотворными каналами, с сохранившимися памятниками гидротехнического строительства. Исторические водные пути являются уникальными не только для Русского Севера, но и всей России в целом. По ним шло заселение и хозяйственное освоение огромной территории. Здесь сохранилось бесчисленное множество природных и рукотворных памятников, отражающих разнообразную природу, богатейшую историю этого края. В ходе длительного хозяйственного освоения произошла антропогенная трансформация исходных природных комплексов, на месте которых сформировались специфические ландшафтно-исторические районы с чрезвычайно насыщенными ландшафтно-историческими комплексами разных исторических периодов. Этим обусловлена природно-культурная и научно-исследовательская ценность таких территорий. Уникальность и ценность подобных территорий является главной предпосылкой для придания им статуса — «особо охраняемая».

Эти территории обладают необходимыми для развития туристско-рекреационной деятельности природными условиями и богатейшим историко-культурным наследием. Живописные реки, озера и ландшафты с уголками нетронутой природы, древнейшие русские города, бесчисленное количество историко-культурных достопримечательностей, монастырей служит основой для обеспечения развития рекреационного, экологического, спортивного, культурно-познавательного, научного, религиозного, ностальгического туризма, создания экскурсионных программ и организации туристских маршрутов. Ландшафтно-исторические комплексы, наглядно отражающие становление Русского государства, представляют собой бесценный материал и для истинно патриотического воспитания.

За 13 лет существования Комплексной экспедиции по изучению исторических водных путей ИИЕТ РАН (КЭИВП) создана обширная историко-научная геоинформационная база, состоящая из полевых и архивных материалов по Мариинской и Северо-Двинской водным системам, Ладожскому и Онежскому каналам, озерно-канальной системе Большого Соловецкого острова, заволочному Белозерско-Онежскому водному пути, Северо-Двинской, Вышневолоцкой и Тихвинской водным системам и водному пути «из варяг в греки». Цель и задачи КЭИВП — исследование водных путей как целостных ландшафтно-историко-навигационных объектов, проведение историко-научного, ландшафтного и гидролого-гидрохимического исследования древних водных систем, выявление изменений в природной среде до и после постройки гидротехнических сооружений систем, а также их ландшафтной обусловленности, изучение влияния старинных и новейших каналов и водных объектов на окружающую природную среду. Особое направление работ составляет изучение структуры и иерархии культурно-исторических ландшафтов водных путей, исследование особенностей природных, антропогенных и культурно-исторических комплексов этих ландшафтов, исследование становления поселенческой структуры и ландшафтных особенностей становления древнерусских городов неразрывно связанными с историческими водными путями.

В 2015 г. начался особый этап в работе экспедиции — обобщение и полная систематизации полученных материалов с соответствующим представлением их на специальном информационном портале.

География проекта:

Московская, Вологодская, Архангельская, Ленинградская, Тверская, Псковская, Смоленская области РФ

Могилевская, Минская области, Витебская Гомельская области Республики Беларусь

Киевская, Днепропетровская области Украины

Цели и задачи:

Цель работы Комплексной экспедиции по изучению исторических водных путей России (КЭИВП) состоит в проведении историко-научного и гидроэкологического исследования,в выявлении экотуристического и рекреационного потенциала водных систем, выявлении изменений в природной среде в результате постройки, а также ландшафтной обусловленности гидротехнических сооружений этих систем, изучение влияния старинных и новейших каналов и водных объектов на природную среду и прилегающих к этим сооружениям территорий, выявление и изучение гидротехнических памятников (каналов, плотин, дамб, мельниц, мостов и т.д.).

Заявленные положения включают в себя:

1. Исследование источниковой базы историко-научного исследования: изучение по архивным и литературным источникам истории судоходной системы, выявление всех картографических и текстовых материалов, связанных с постройкой и проектированием этой системы.

2. Выявление изменений в природной среде до и после постройки систем, изучение географического описания местности до постройки системы и после с целью выявления изменений в природной среде, исследование изменения режима водных объектов и выявление последствий этих изменений.

3. Изучение гидроэкологической обстановки: исследование гидролого-гидрохимического режима изучаемой территории; создание пространственно-временного распределения гидролого-гидрохимических данных; изучение и выявление пространственно-временной изменчивости ионного стока и качества воды, а также ретроспективные изменения природной ситуации изучаемых водных объектов.

4. Картографирование современного состояния водной системы: создание векторной (цифровой) карты исследуемого района (метод визуального дешифрирования с ретроспективным анализом старых и современных карт и космоснимков), уточнение географических координат водных объектов, сбор и оцифровка исторических (старых) карт системы и их сопоставление с современной векторной картой и космоснимками для выявления изменений режима системы и последствий этих изменений, выявление влияния старинных и новейших каналов и водных объектов на природную среду прилегающих к этим сооружениям территорий.

5. Сравнение экологических последствий создания малых систем, которые не предполагали затопление больших территорий, а использовали естественную водность каналов, с таковыми при создании водных систем XX в., которое сопровождалось обширным затоплением территорий и большим подъемом уровня воды.

6. Выявление ландшафтной структуры и ландшафтной обусловленности водной системы, реконструкция ландшафта.

7. Выявление перспектив развития эколого-гидрологического, гидролого-гидрохимического, культурно-историко-ландшафтного состояния старинных водных систем.

8. Исследования памятников гидротехники, подготовка регистрационных и идентификационных карт, разработка перспективных маршрутов для экотуризма.

9. Создание презентаций и геоинформационной базы по историческим водным путям с последующей передачей материалов в краеведческие и историко-природные музеи-заповедники изучаемых регионов.

При составлении планов экспедиций использовался историко-научный подход наряду с элементами и принципами системного анализа. Рассмотрение памятников культуры и гидротехники как элемента комплексной природно— антропогенной системы вызвало необходимость переориентации традиционных историко-научных подходов. Вследствие этого предметной и методологической канвой проведенных полевых и камеральных исследований (стало многоаспектное рассмотрение истории водного пути, как объединяющего начала для развития целого региона. Традиционный историко-научный анализ при описании памятников культуры и гидротехники был дополнен историко-географическим, ландшафтным и гидролого-гидрохимическим подходами.

Помимо основных целей и направлений полевых работ в 2015 г. проведён комплекс работ по обобщению предоставлению в пользование специалистам полученных материалов. В современных исторических и географических исследованиях все большую роль начинает играть использование тематических интернет ресурсов. Это находит отражение в таком междисциплинарном направлении как «Digital humanities», которое ставит своей целью проведение виртуальной реконструкции объектов культурного наследия и их пространственную репрезентацию на основе ГИС-приложений. В ряде случаев это позволяет продвинуться гораздо дальше, чем при применении 3D-моделирования, так как становится возможным фиксировать связи между слоями пространственной информации.

Применение ГИС-технологий находит широкое применение в археологии и исторической географии, когда требуется изучить расположение объектов с применением математических методов сравнения их отображения. В области природоохранной деятельности базы данных с ГИС-инструментарием способны интегрировать полученные сведения, а создаваемые карты способствуют выявлению экологических зон «риска».

Создаваемый виртуальный природно-исторический музей «Культурно-исторические ландшафтные комплексы на территориях старинных водных путей Европейской части России» имеет своей целью сохранение информации о старинных водных путях и прилегающих к ним памятников гидротехники в виде онлайн-ресурса, позволяющего пользователям получить доступ к его информационному содержанию. Для этого используется структура геопортала, позволяющая объединить значительное количество пространственной информации, обеспечив её каталогизацию и визуализацию.

Для информационного наполнения геопортала были использованы материалы, полученные КЭИВП. В ходе экспедиционных работ с 2003 г. по настоящее время были подготовлены регистрационные и идентификационные описания объектов истории, культуры и природы, уточнены географические координаты памятников гидротехники, подробно изучена эволюция ландшафтов под влиянием абиотических факторов и антропогенной нагрузки. Маршруты экспедиций и данные, полученные в ходе экспедиционных работ, послужили основой для создания тематических карт.

Применение веб-ГИС-технологий позволяет организовать хранение, визуализацию, анализ и обработку пространственных данных в рамках единой информационной системы организации. Геопортальные проекты могут выступать мощным инструментом интеграции данных любой организации и помочь в систематизации имеющейся пространственной и статистической информации. При этом геопорталы не ограничены по территориальному охвату и могут быть реализованы на любой участок водного пути.

В процессе создания «Информационного ресурса» необходимо решить несколько принципиально новых задач:

1) сформулировать концепцию отбора информационных документов (материалов), а также принципы формирования виртуального информационного фонда;

2) определить набор интерфейсов доступа к документам «Информационного ресурса»;

3) сформулировать требования к лингвистическому процессору системы, определить

порядок формирования онтологии «Информационного ресурса»; классификаторов, каталогов и других информационных структур.

4) сформировать базовые информационные структуры для представления документов и информационных материалов.

5) разработать архитектуру распределенной информационной системы, способной

устойчиво и непрерывно функционировать в глобальной сети.

6) разработать компоненты программного обеспечения для поддержки функционирования распределенной системы.

7) провести наполнение баз данных документами (материалами).

Основной задачей, поставленной перед авторами проекта, является разработка технологии создания распределенных информационных систем, предназначенных для хранения и отображения разнородной информации, предназначенной для системы представления электронных коллекций историко-научной и геоинформационной тематики. Отметим, что электронные документы «Информационного ресурса» носят разноплановый характер: это базы (таблицы) данных и идеографическая информация (описания, книги и статьи), изображения (фотографии и пр.) и видеоинформация, библиографическая информация и др.

Виртуальный «Информационный ресурс», как распределенная информационная система должен обладать рядом свойств, обеспечивающих ее устойчивое функционирования, а именно:

— узлы системы должны обеспечивать автономное функционирование. Выход из строя некоторых узлов системы не должен влиять на работу узла, на котором нет отказов;

— система должна обладать свойством «прозрачности расположения». Пользователь не должен знать о физическом месте размещения необходимой ему информации;

— архитектура системы должна обеспечивать независимость системы от типов используемых баз данных, операционных систем, аппаратных платформ и сетевых протоколов.

Так, данные составляют ценность лишь тогда, когда они соответствующим образом организованы и доступны для всех пользователей информационной системы.

Разрабатывается комплексный геопортал историко-культурного наследия Вышневолоцкой, Северо-Двинской, Тихвинской водных систем и водного пути «из варяг в греки». Это поможет не только составить новые водные туристические маршруты или виртуально посетить важнейшие исторические места региона, но и найти новые подходы в решении научных задач по сохранению и изучению памятников природы и гидротехники.

Итогом работы станет общедоступная через интернет геоинформационная система — интерактивная карта исторических водных путей с нанесенными на нее объектами: природными и гидротехническими памятниками, историко-культурными объектами, памятными местами. Важной особенностью станет то, что в нее будут включены особенности рельефа и природных ландшафтов, инфраструктурные объекты и многое другое.

Также будет составлена полная база данных памятников природы и гидротехники по историческим водным путям с описанием, оценкой состояния и привязкой на местности, что позволит усовершенствовать меры по учету, сохранению и грамотному использованию нашего наследия.

Итоги реализации:

В ходе работ экспедиции было пройдено более 5 тысяч километров по водным артериям на надувных рафтах, а также значительные расстояния на автомобилях и пешком.

За 13 лет исследований, проводимых Комплексной экспедицией по изучению исторических водных путей ИИЕТ РАН (КЭИВП), создана обширная историко-научная геоинформационная база, состоящая из полевых и архивных материалов по Мариинской и Северо-Двинской водным системам, Ладожскому и Онежскому каналам, озерно-канальной системе Большого Соловецкого острова, заволочному Белозерско-Онежскому водному пути, Вышневолоцкой и Тихвинской водным системам, водному пути «Из Варяг в Греки» и Великому Волжскому пути.

Цель и задачи данного исследования — изучение водных путей как целостных ландшафтно-историко-навигационных объектов, проведение историко-научного, ландшафтного и гидролого-гидрохимического исследования древних водных систем, выявление изменений в природной среде до и после постройки гидротехнических сооружений систем, а также их ландшафтной обусловленности, изучение влияния старинных и новейших каналов и водных объектов на окружающую природную среду. Особое направление работ составляет этих ландшафтов, исследование становления поселенческой изучение структуры и иерархии культурно-исторических ландшафтов водных путей, исследование особенностей природных, антропогенных и культурно-исторических комплексов структуры и ландшафтных особенностей становления древнерусских городов неразрывно связанными с историческими водными путями.

Результаты историко-научной экспедиции проведены, изучены, выявлены, составлены:

1. История создания (использования) и современное состояние водного пути (по архивным и фондовым источникам);

2. Гидролого-гидрохимическая характеристика водной системы.

3. Гидрохимическая характеристика водных объектов — гидролого-гидрохимические параметры.

4. Ландшафтное обследование берегов рек, по которым проходил (проходит) водный путь..

5. Карты распределения гидролого-гидрохимических величин: температуры, электропроводности и рН воды, содержание растворенного в воде кислорода по водной системе (ТВС).

6. Карты распределения метеоданных по водному пути.

7. Эколого-гидрологическое состояние водных объектов.

8. Ландшафтно-историческая уникальность района водного пути.

9. Природные особенности культурно-исторических ландшафтов районв водного пути.

10. Гидролого-геоморфологические особенности рек и каналов, образующих водный путь.

11. Картографические работы: цифровая векторная карта водного пути на основании данных аэрокосмического зондирования и геопозиционной привязки изученных объектов к современной ландшафтной основе.

12. Анализ литературных, архивных и картографических источников с применением новейших компьютерных технологий при уточнении некоторых фактов использования (и строительства) водной системы, позволивший воспроизвести историческую канву событий для дальнейших историко-научных изысканий.

13. Описательно-регистрационная документация (регистрационно-учетные карты и анкеты) по гидротехническим памятникам (шлюзы, плотины, каналы).

14. Опубликовано около 200 научных работ (в том числе 5 коллективных монографий; и подготовлена рукопись коллективной монографии «Путь «из варяг в греки»: ретроспектива и современность. Гидрологоэкологическая обстановка и экотуристический и рекреационный потенциал»), в которых приводятся основные результаты исследований по следующим направлениям:

а) Гидроэкологическая и ландшафтная обстановка исторических водных путей Европейской части России:

— оценка гидроэкологической обстановки на Вышневолоцком, Северо-Двинском и Тихвинском, «Из варяг в греки» водных путях: —

б) Рекреационный потенциал исторических водных путей Европейской части России:

— экотуристический и рекреационный потенциал на отдельных участках изученных нами исторических водных системах (гидрологические памятники природы и техники, историко-культурные ландшафты, экологические тропы, волоки и т.д.) ..

В 2015 г. Основное внимание экспедиции уделено созданию геоинформационного портала, в котором будут представлены собранные материалы.

В качестве технологической основы «Виртуального музея» предлагается использовать методологию создания электронных коллекций в рамках распределенных информационных систем и электронных коллекций. Данная технология обеспечивает раздельное хранение и презентацию данных, разграничение доступа к информационным ресурсам и к полнотекстовым базам данных, создаваемых на сервере Сибирского отделения РАН [4,5], и позволяет организовать авторизованный доступ к данным.

Однако, в используемых в настоящее время технологиях, пока отсутствует такая важная компонента, как глобальная стандартизация на уровне организации данных и форматов их представления. В последнее время в мировом сообществе в достаточной степени активизировались работы в этом направлении. Были предложены соответствующие подходы и технологии, в основе которых лежат различные способы работы с метаданными, как например RDF или XML-схема, тем не менее, как известно авторам, пока единственной технологией, содержащей подобную компоненту и апробированной в режиме промышленной эксплуатации, является технология, основанная на международном стандарте ISO-23950 (Z39.50) [6].

Сейчас большую часть материалов можно просмотреть на web сайтах http://waterways.ru/ и http://gallery.waterways.ru.