Веб-ГИС «Чертежи Русского государства XVI--XVII вв.»
Фролов Алексей Анатольевич кандидат исторических наук, старший научный сотрудник, Институт всеобщей истории РАН, руководитель, Лаборатория исторической геоинформатики
Голубинский Алексей Алексеевич кандидат исторических наук, младший научный сотрудник, Институт российской истории РАН
Кутаков Сергей Сергеевич аспирант, Государственный академический университет гуманитарных наук
Аннотация
Предметом исследования является историческая веб-ГИС, открытая для всеобщего пользования в начале 2017 г. на сайте РГАДА. В статье описаны особенности привлеченных к работе исторических источников, алгоритм работы с ними, использовавшееся программное обеспечение, структура атрибутивной таблицы ГИС-проекта, апробированные способы геокодирования цифровых копий чертежей, методы более точного установления связи между изображением на чертеже и местностью.
Также охарактеризованы возможности веб-интерфейса, который позволяет пользователю сети Интернет через любой браузер работать с данным ресурсом с помощью инструментов масштабирования, навигации, текстового поиска, считывания атрибутов выбранного объекта, изменения прозрачности растров, выбора картографической подосновы.
Описаны возможности обращения к исходной атрибутивной таблице и поиска по ней, просмотра недеформированного (не подвергнутого процедуре геокодинга) большеформатного изображения чертежа (в том числе возможности масштабирования, перемещения и вращения объекта). Несмотря на разнообразие в технике изготовления и оформления чертежей, а также различное их назначение и происхождение, исследованные чертежи в известных пределах адекватно отражают историческую реальность. Это позволяет рассматривать совокупность чертежей как некий комплекс документов, к которому применимы общие приемы онлайн-публикации.
Примененные технологии базируются преимущественно на использовании «открытого» программного обеспечения (от создания десктопной версии ГИС-проекта до пространственных библиотек, применяемых при визуализации веб-версии). Оптимизация работы веб-ГИС, оперирующей весьма объемными данными, строится в основном на сокращении трафика между сервером и клиентом. Для этого работа организована таким образом, что загрузка на клиентскую машину всех растровых и большинства векторных объектов происходит только после того, как с клиентской машины на сервер поступил пользовательский запрос о конкретном объекте.
Основным результатом работы стало открытие свободного доступа через сеть Интернет к корпусу русских чертежей XVI--XVII вв. Всего на ресурсе опубликованы описания около 1000 картографических чертежей, для большинства из них имеются качественные изображения. Вновь выявлено в ходе работы над веб-ГИС 49 чертежей, ранее не учтенных в Каталоге В. С. Кусова. Привязать к местности удалось данные с более чем 700 чертежей, около 140 пока не локализованы. Предложен оригинальный метод локализации на карте территории, изображенной на чертеже.
Ключевые слова: Географическая информация, Исторические источники, Картографические чертежи, Публикация архивных материалов, Веб-ГИС, Исторические ландшафты, История России, Историческая геоинформатика, История картографии, Историческая география
Abstract
The study aims at a web-GIS that has been publicly-accessible since the early 2017.The article describes the sources used, the algorithm of their processing, the software, the structure of GIS-project attribute table, the ways to geocode digital copies of drawings as well as the methods of closer linking of drawing's image to a location. Web-interface is characterized as well. It lets a user work with the resource through any browser with the help of scaling and navigation tools, text search, reading of selected object attributes, variation of raster transparence and choice of cartographic underlay.
The article also describes the possibilities to address the initial attribute table and its lookup and view undeformed (not geocoded) large-scale drawing image (including the possibility to scale, move and rotate an object). In spite of different techniques of drawings execution as well as their different purpose and origin, the drawings studied are rather good at describing historic reality. This provides for considering a set of drawings as a document complex that can undergo general procedures of online publishing. The technologies used are mainly based on the employment of “open” software (from creation of desktop version of GIS-project to spatial libraries used to visualize web-versions).
Optimization of web-GIS work mainly relates to minimization of traffic between a server and a client. To do this the work is organized so that downloading of all raster and most of vector objects starts only after the client's computer sends a user query for a definite object to the server. The main result of the study is a free Internet access to the complex of Russian drawings of the 16th-17th centuries. The number of cartographic drawings totals 1000 and most of them have good images. 49 drawings have been found that had been left out by V.S. Kusov's catalogue. Over 700 drawings have been linked to a locality and 140 have not been localized yet. An original method to localize a territory shown on the drawing on the map has been developed.
Keywords: cartographic drawings, archival data publishing, web-GIS, historical landscapes, Russian history, historical geoinformatics, historical cartography, historical geography, historical sources, geographical information
геоинформационный исторический чертеж цифровой
Корпус известных русских картографических чертежей XVI--XVII вв. (по существу - только XVII в., поскольку от предыдущего столетия сохранился только один) насчитывает в настоящее время около 1000 документов. Большинство их никогда не публиковалось, а простейший способ узнать об их существовании и получить общее описание каждого заключался до недавнего времени для исследователя в том, чтобы обратиться к ставшему библиографической редкостью каталогу, который был составлен В.С. Кусовым [6], или, например, к работе Валери Кивельсон [4]. «Пространственный поворот», происходящий в гуманитарном знании с последней четверти XX в., делает использование картографических исторических источников все более актуальным, а геоинформационные технологии открывают для этого все возможности. В частности, представление геоданных посредством обычного веб-браузера в сети Интернет позволяет работать с получившими привязку к местности сведениями картографических источников, даже не обладая знаниями в области картографии.
Для раскрытия информативного потенциала русских картографических чертежей в Лаборатории исторической геоинформатики Института всеобщей истории РАН [7] и был задуман данный проект. Реализация его стала возможной в 2014-2016 гг. после получения гранта РНФ (проект № 14-18-02121, руководитель - И.Г. Коновалова). Это начинание нашло полную поддержку у Российского государственного архива древних актов, на сайте которого и размещены результаты работы [10, 1].
Отправной точкой для выявления ранних русских чертежей стал Каталог В.С. Кусова [6]. Большая часть учтенных в Каталоге чертежей хранится в РГАДА и принадлежит двум архивным фондам: ф. 27 («Приказ тайных дел») и ф. 1209 («Поместный приказ, Вотчинная коллегия и Вотчинный департамент»). Отдельные дела рассредоточены среди других фондов РГАДА, небольшие коллекции или отдельные дела известны и в других архивах страны. В ходе работы над проектом нами и нашими коллегами было обнаружено еще несколько десятков чертежей. Благодаря пониманию, которое встретила наша работа за пределами РГАДА, в системе представлены некоторые чертежи Архива Санкт-Петербургского Института истории РАН, Отдела письменных источников Государственного исторического музея, Российской государственной библиотеки. Мы признательны коллегам, которые поделились с нами информацией о неизвестных нам документах - А.В. Дедуку, И.Ю. Анкудинову, Т.А. Базаровой, Н.В. Башнину, А.Д. Шаховой, А.В. Сиренову. Отдельная благодарность - руководству Российского государственного архива древних актов (г. Москва) и лично его директору М.Р. Рыженкову.
Фронт нашей работы был ограничен чертежами, изготовленными в Русском государстве и по территориям, к нему принадлежавшим. Поработать с чертежами немногочисленных коллекций из других хранилищ страны мы пока что не имели возможности.
Набор данных Каталога предопределил структуру таблицы в формате Excel, отдельные поля которой создают описательную статью для каждого чертежа - его номер по Каталогу, название (предложенное, обычно, В. С. Кусовым), архивный шифр дела, размер (в сантиметрах), технику исполнения, филиграни бумаги и их определение по трем альбомам водяных знаков: Гераклитова, Диановой и Костюхиной, Клепикова [2, 3, 5], характер документа (наличие даты на нем, копийность, предположения об атрибуции и т.д.), диапазон дат, использованные условные обозначения, текст на поле чертежа, текст на оборотной стороне листа, описания и/или публикации чертежа в исследовательской литературе, дополнительные сведения (обстоятельства создания документа, например - принадлежность к судебному делу).
Из перечисленных полей только два, определяющих нижнюю и верхнюю датировки документа, добавлены к структуре Каталога нами. Календарные даты, сообщающие о времени изготовления чертежа, обнаружены лишь на 41 документе. Остальные датируются в более или менее широких диапазонах, лежащих, преимущественно во второй половине XVII в. - на основании датировок службы в дьяках или подьячих, обретения чина стольника, окольничего или боярина или момента смерти связанных с составлением чертежа персон.
В настоящее время далеко не все возможности датировки исчерпаны, поскольку для этого требуется более обстоятельное изучение содержания документов, которое предполагается на следующем этапе работы. Но уже сейчас можно констатировать, что коллекция весьма неоднородна по хронологии образующих ее документов. Наиболее компактно датируется собрание чертежей Приказа Тайных дел (ф. 27 РГАДА), существовавшего в период с 1663 по 1676 гг. [12, с. 252, прим. 9]. Впрочем, есть здесь и несколько чертежей более раннего времени, включенных в делопроизводство Тайного приказа. Мы допускаем, что среди учтенных в веб-ГИС оказались чертежи, изготовленные в XVIII в. Об этом иногда можно судить по манере исполнения недатированного чертежа. Но исключены из поля нашего зрения были лишь те чертежи, которые имеют явную дату XVIII в.
В ходе работы по проекту данные Каталога, внесенные в таблицу, дополнялись и корректировались, был исправлен ряд ошибок в архивных шифрах, в прочтении скорописи XVII в., в географической атрибуции. Мы также обнаружили, что далеко не весь текст с чертежей перенесен В. С. Кусовым в Каталог. В перспективе мы планируем внести в таблицу полный текст, содержащийся как на лицевой стороне каждого чертежа, так и на его обороте. Некоторые изображения, учтенные в Каталоге под одним номером, представляли собой два или три самостоятельных чертежа. В таких случаях каждый сохранил номер из Каталога, но получил дополнительно латинскую литеру. Чертежи, в Каталог не попавшие, то есть вновь выявленные, нумеровались нами, начиная с номера 1000.
В качестве программного обеспечения для создания ГИС-проекта была использована Quantum GIS (QGIS) - программа с открытым кодом, предоставляющая в распоряжение пользователя большинство инструментов, применяемых в современных ГИС-технологиях, достаточно популярная альтернатива проприетарным продуктам [15]. QGIS весьма динамично развивается, и если в начале работы мы работали с версией 1.7, то в конце 2016 г. - уже с версией 2.18. На компьютерах сотрудников Лаборатории использовались различные сборки QGIS - OSGeo, NextGIS, QGIS KyngChaos.
Съемка чертежей осуществлялась двумя способами - фотоаппаратом Canon 5D Mark II (объектив Canon EF 24-105mm f/4L IS USM.) и планшетным сканером SMA формата A2. Выбор средства оцифровки определялся возможностью хорошо развернуть оригинал (принимая во внимание размер и сохранность чертежа) - если это удавалось, то приоритет отдавался сканеру, в противном случае производилась съемка на фотоаппарат. Соединение частей изображений велось с помощью Adobe Photoshop, Kolor Autopano Giga 4.2.0 и PTGui.Pro.10.0.7.
Работа над каждым чертежом в ГИС начиналась с поиска местности, которая на нем изображена, и очень приблизительной привязки картинки к современной карте. «Геокодированием» эту процедуру можно назвать лишь условно в силу особенностей изображений. Характерной чертой для чертежей Московской Руси является то, что они создавались без строгого соблюдения масштаба, без системы координат и, разумеется, без учета какой бы то ни было проекции. Более того, задача соблюсти пропорции и отразить адекватно направления при составлении большинства чертежей тоже не ставилась. Поэтому попытки максимально точной привязки чертежей демонстрируют, что такое решение в данном случае нецелесообразно. Алгоритм «резинового листа» (thin plate spline) деформирует все поле растра наиболее гибко, учитывая соответствие каждой из указанных реперных точек точкам на местности и гибко искажая рисунок между ними (рис. 1).
Но в результате изображение может меняться до неузнаваемости, когда невозможно ни прочитать текстовую информацию чертежа, ни судить об изображенных на нем объектах. В таких случаях присутствие трансформированного варианта изображения в веб-ГИС оказывается для пользователя практически бесполезным. Поэтому для привязки растра в ГИС применялся алгоритм трансформации Гельмерта с интерполяцией по методу ближайшего соседа, который осуществляет сдвиг и поворот растра (рис. 2).
Рис. 1. Искажение изображения чертежа в результате применения алгоритма «резинового листа» для геокодирования (РГАДА. Ф. 1209. Оп. 1. Столбцы. Калуга. № 26646. Л. 131--132).
Рис. 2. Искажение изображения чертежа в результате применения алгоритма Гельмерта для геокодирования (РГАДА. Ф. 1209. Оп. 1. Столбцы. Калуга. № 26646. Л. 131--132).
Этот алгоритм позволяет, по возможности, визуально соотносить представленное изображение с реальными географическими объектами, не меняя его вид до неузнаваемости. Более 700 чертежей получили в результате привязку к местности, однако еще около 140 локализовать пока что не удалось. В перспективе часть из них будет «привязана» по мере анализа дополнительных сведений о чертеже (контекста судебных дел, в составе которых он сохранился и проч.).