Исследование пространственно-временных закономерностей эволюции материального культурного наследия и движущих механизмов на основе машинного обучения

Почему древние дороги важны и сегодня

Задолго до появления автомагистралей и высокоскоростных поездов Шу-шоссе проложило опасный путь через крутые горы, связав центральные районы Китая с юго‑западом. Вдоль этого маршрута возникали города, храмы, фортификации и мосты, многие из которых до сих пор видны в ландшафте. В этом исследовании задают на первый взгляд простой вопрос с помощью современных инструментов: почему эти объекты появились именно в тех местах и как их распределение менялось на протяжении более двух тысяч лет? Сочетая исторические источники, старые карты и методы машинного обучения, авторы выявляют, как рельеф, вода, политика и люди совместно формировали этот культурный коридор — и как эти знания помогают сейчас его сохранять.

Горная дорога памяти

Шу‑шоссе — это не одна тропа, а пучок из семи основных маршрутов, прорезающих труднопроходимые Циньлинь и Даба между современными провинциями Шэньси и Сычуань. Авторы рассматривают материальные следы вдоль этих дорог как своего рода долговременный архив: не только сами дорожные сооружения, но и придорожные города, скальные резьбы, городские ворота, перевалы и религиозные постройки. Они объединяют эти остатки в пять групп — дороги, вспомогательные сооружения и памятники, поселения, военные объекты и религиозные реликвии — и прослеживают их появление в ключевые исторические периоды от доимперского времени до Мин и Цин. Так разрозненные руины превращаются в связную картину того, как пограничный коридор постепенно стал густонаселённой культурной осью.

Как центр наследия смещался на юг

Нанеся все известные объекты в геоинформационную систему и применив статистический приём ядерной оценки плотности, команда отслеживает, где в каждую эпоху наблюдались наибольшие скопления памятников. В ранние периоды остатки сосредоточены на севере, рядом с прежним политическим центром на равнине Гуанчжун, а в Сычуане встречаются лишь отдельные укрепления. Со временем, особенно после Суй и Тан, когда экономическое значение бассейна Янцзы выросло, баланс смещается. К эпохе Мин и Цин плотные полосы объектов выстраиваются вдоль дорог Цзиньниу, Мицан и Личжи в Сычуане, тогда как северные участки сохраняют лишь более редкие скопления. Каждый тип наследия следует своей траектории: дорожные сооружения остаются более распространёнными на севере, придорожные памятники и храмы аккумулируются вдоль Цзиньниу, а религиозные объекты эволюционируют от отдельных скальных резьб к разветвлённой сети храмов и дворцов между ключевыми городами.

Чтение ландшафта старых поселений

Чтобы выйти за рамки описания, авторы фокусируются на наследии поселений — городах и деревнях, которые когда‑то обслуживали путешественников, солдат и торговцев. Эти места наилучшим образом отражают долгосрочную взаимосвязь людей и природной среды. Команда разбивает область исследования на сетку и для каждой ячейки отмечает наличие поселения эпохи Мин–Цин. Затем они формируют десять факторов, которые могли бы влиять на возникновение таких поселений: от высоты, крутизны склонов и близости к рекам до расстояния до основных дорог, близости к транспортным узлам, административного статуса и оценочной плотности населения. С этими данными тестируют несколько современных методов машинного обучения и обнаруживают, что модель CatBoost лучше всего предсказывает появление поселений, избегая при этом переобучения на известных данных.

Что способствовало укоренению городов

С помощью приёма объяснимости модели SHAP исследователи заглядывают внутрь выбранной модели, чтобы увидеть, какие факторы важны и как меняется их влияние в разных условиях. Плотность населения выступает самым сильным сигналом, но не в простой форме «чем больше — тем лучше»: при низких значениях её рост сильно стимулирует образование поселений, тогда как после определённого порога эффект выходит на плато. Далее следуют вода и транспорт. Поселения значительно вероятнее у рек, рядом с главными линиями Шу‑шоссе и транспортными узлами; их влияние резко ослабевает за десятки километров. Рельеф диктует собственные пороги: пологие и умеренно крутые склоны и средние высоты поддерживают плотную застройку, тогда как очень пересечённая местность или большие высоты, как правило, этому препятствуют — за исключением стратегически важных мест, например перевалов, где военные нужды перевешивают дискомфорт.

Когда природа и общество взаимодействуют

Анализ также показывает, что ни один фактор не действует в изоляции. Некоторые сочетания крутизны склонов и форм рельефа, например, меняют эффект с препятствующего на благоприятствующий при достижении «золотой середины» умеренной крутизны в холмистой местности, где оборона и разнообразие ресурсов перевешивают трудности доступа. Высокие административные центры усиливают притягательную силу прилегающих территорий, особенно на подходящих высотах, тогда как большие реки могут быть и благом, и угрозой: умеренные речные системы питают поселения, но очень широкие речные зоны могут нести риск наводнений, отталкивающий население. В совокупности эти взаимодействия рисуют тонкую картину, в которой общины взвешивали безопасность, доступ, ресурсы и власть при решении, где строить и заново отстраивать города вдоль дороги.

Почему эти выводы важны сейчас

Для неспециалистов основной вывод исследования таков: культурные объекты Шу‑шоссе — не случайные остатки, а видимое отражение долгосрочных переговоров между землёй, водой, торговыми путями и человеческими решениями. За столетия центр жизни вдоль коридора смещался к югу, а разные виды наследия — укрепления, храмы, мосты, поселения — выстроились в характерные пространственные схемы. Используя современные методы машинного обучения для расшифровки этих схем, авторы выделяют участки маршрута с наибольшей плотностью исторических слоёв и определяют, какие экологические и социальные факторы это обусловили. Эти знания дают практические ориентиры для нынешних планировщиков: помогают прицельно защищать наиболее уязвимые и значимые зоны, информируют управление рисками (например, наводнениями или эрозией) и служат моделью для понимания и сохранения других линейных коридоров наследия в мире.

Цитирование: Zhang, H., Shu, B., Wei, Y. et al. Research on spatiotemporal evolution patterns and driving mechanisms of material cultural heritage based on machine learning. npj Herit. Sci. 14, 249 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02505-8

Ключевые слова: Шоссе Шу, культурное наследие, пространственные закономерности, машинное обучение, история Китая