ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Σπύρος Τσιπίδης. Περίληψη διατριβής

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Σπύρος Τσιπίδης Γεω - οπτικοποίηση χωρωχρονικών αρχαιολογικών δεδομένων Περίληψη διατριβής H παρούσα εργασία συνιστά μια χαρτογραφική εφαρμογή με επίκεντρο την αρχαιολογική ανασκαφή, επιδιώκοντας τον σχεδιασμό ενός λειτουργικού και χρηστικού αρχαιολογικά προσανατολισμένου χαρτογραφικού περιβάλλοντος. Ο γενικότερος στόχος του εγχειρήματος δεν περιορίζεται στην χαρτογραφική απόδοση των χωρικών οντοτήτων που συγκροτούν μια ανασκαφική θέση. Αντίθετα, απώτερος σκοπός αποτελεί η συνδρομή της αρχαιολογικής ανάλυσης και ερμηνείας, με το προτεινόμενο χαρτογραφικό περιβάλλον να αποτελεί το μέσο για την οπτική ανάλυση της ανασκαφικής πληροφορίας, την εναλλακτική απόδοση των χωρικών, χρονικών και θεματικών χαρακτηριστικών των ανασκαφικών οντοτήτων, τη διατύπωση και απάντηση ερωτημάτων με επίκεντρο την ανασκαφική έρευνα και τον σχεδιασμό ειδικών εργαλείων που εξυπηρετούν την αρχαιολογική ανάλυση. Καθώς συνιστά μια καθαρά χαρτογραφική εφαρμογή, ήδη από το δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι βασικές αρχές χαρτογραφίας που διέπουν όλα τα επιμέρους στάδιά της. Αναλύονται τα δύο γενικά επίπεδα της χαρτογραφικής διαδικασίας, (α) της κατασκευής και (β) της χρήσης ή ανάγνωσης του χάρτη, με τα διαδοχικά στάδια μετασχηματισμού της πληροφορίας που εκτείνονται από τη συλλογή πληροφοριών στο πεδίο ως και την τελική χρήση του χαρτογραφικού προϊόντος από τον χρήστη-αναγνώστη του χάρτη. Επίσης γίνεται αναφορά στις σημαντικές αλλαγές που η μετάβαση από την αναλογική στην ψηφιακή χαρτογραφία επέφερε σε όλα τα προαναφερθέντα επίπεδα κατασκευής και χρήσης των χαρτών. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην περιγραφή των χαρακτηριστικών των εξειδικευμένων ψηφιακών χαρτογραφικών περιβαλλόντων των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΣΓΠ-GΙS) ως ενιαίες πλατφόρμες αποθήκευσης, διαχείρισης, επεξεργασίας και απόδοσης της χωρικής πληροφορίας,

2 όπως επίσης και στην κριτική προσέγγιση σύγχρονων θεωρητικών ρευμάτων με επίκεντρο την χαρτογραφία. Υπό το πρίσμα των σύγχρονων εξελίξεων στην χαρτογραφική έρευνα, η ενότητα αυτή καταλήγει σε ένα γενικό πλαίσιο υλοποίηση της εφαρμογής που επιγραμματικά αφορά: στην αποτελεσματική ενσωμάτωση τεχνικών του θεωρητικά τεκμηριωμένου μεθοδολογικού πλαισίου της «γεωοπτικοποίησης» με επίκεντρο τις ανάγκες του χρήστη αρχαιολόγου και τη διαδικασία υλοποίησης στο πλαίσιο ενός Συστήματος Γεωγραφικών Πληροφοριών. Ως γενικότερος στόχος τίθεται η δυναμική χαρτογραφική απόδοση μιας αρχαιολογικής ανασκαφής και η παροχή των κατάλληλων εργαλείων ανάλυσης με σκοπό την συνδρομή της αρχαιολογικής ανασκαφικής έρευνας και ερμηνείας. Πριν από την αναζήτηση των εξειδικευμένων λύσεων με βάση το σκεπτικό αυτό, θεωρήθηκε απαραίτητη μια εισαγωγή στην ίδια την αρχαιολογική ανασκαφική έρευνα. Στο τρίτο λοιπόν κεφάλαιο ακολουθεί η εισαγωγή στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά μιας αρχαιολογικής ανασκαφής υπό το πρίσμα της χαρτογραφικής οπτικοποίησης. Πιο συγκεκριμένα διευκρινίζεται ο χωρικός χαρακτήρας της ανασκαφικής έρευνας και του σύνθετου αρχείου πληροφοριών που την πλαισιώνει και εντοπίζονται τα ανασκαφικά χωρικά δεδομένα που συνθέτουν τον ανασκαφικό χώρο. H ενότητα στη συνέχεια επικεντρώνει στις προβληματικές πτυχές των σύγχρονων ενδοανασκαφικών ΣΓΠ εφαρμογών, καταλήγοντας στην αναγκαιότητα ενσωμάτωσης τόσο της τρίτης χωρικής διάστασης όσο και της διάστασης του χρόνου, σε κάθε προσπάθεια συγκρότησης ψηφιακού χαρτογραφικού περιβάλλοντος που να προσφέρει αναλυτικές δυνατότητες στην ανασκαφική έρευνα. Οι προεκτάσεις που θέτουν στην οπτικοποίηση η ενσωμάτωση της τρίτης διάστασης του χώρου και του χρόνου αναλύονται διεξοδικά στα κεφάλαια τέσσερα και πέντε αντίστοιχα. Το κάθε επιμέρους ζήτημα προσεγγίζεται πρώτα από την χαρτογραφική σκοπιά παρουσιάζοντας τις καθιερωμένες αντιλήψεις και πρακτικές στη σύγχρονη χαρτογραφική έρευνα, με βάση τις οποίες στη συνέχεια αναζητούνται οι καταλληλότερες λύσεις για την αρχαιολογική ανασκαφική έρευνα. Όσον αφορά την ενσωμάτωση της τρίτης χωρικής διάστασης, η ανάλυση ξεκινάει μέσα από την περιγραφή σύγχρονων περιβαλλόντων τρισδιάστατης (3Δ) απόδοσης εντοπίζοντας τις διαφορές τους σε σχέση με τα τρισδιάστατα ΣΓΠ. Ακολούθως, πραγματοποιείται διεξοδική αναφορά πάνω στους διαθέσιμους τύπους τρισδιάστατων δεδομένων παραθέτοντας τα ιδιαίτερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους κυρίως σε σχέση με τη δυνατότητα της λειτουργικής

3 ενσωμάτωσής τους στο πλαίσιο σύγχρονων τρισδιάστατων ΣΓΠ. H ενότητα συνεχίζει με την ανάλυση ζητημάτων οπτικοποίησης στον τρισδιάστατο χώρο με ιδιαίτερη αναφορά να γίνεται στις σύγχρονες έρευνες για τις οπτικές μεταβλητές στις τρεις χωρικές διαστάσεις, όπως επίσης στις δυσκολίες που ανακύπτουν κατά τη χρήση των 3Δ ψηφιακών χαρτογραφικών περιβαλλόντων. Το ζήτημα της τρίτης χωρικής διάστασης προσεγγίζεται και υπό το πρίσμα της αρχαιολογίας και της αρχαιολογικής ανασκαφής. Πιο συγκεκριμένα αναφέρονται σύγχρονες προσπάθειες σχεδιασμού τρισδιάστατων ενδοανασκαφικών συστημάτων εστιάζοντας στα κύρια προβληματικά ζητήματα που αντιμετωπίζουν. Ακολουθώντας την συζήτηση πάνω στους διαθέσιμους τύπους τρισδιάστατων δεδομένων, γίνεται αναλυτική παράθεση επιχειρημάτων με επίκεντρο την καταλληλότητα του κάθε τύπου να αναπαραστήσει τα τρισδιάστατα χωρικά αντικείμενα μιας αρχαιολογικής ανασκαφής. Ο τύπος δεδομένων των αναπαραστάσεων ορίων επιλέγεται τελικώς, εμφανίζοντας σημαντικά συγκριτικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τους υπόλοιπους τύπους τρισδιάστατων δεδομένων. Το πέμπτο κεφάλαιο έχει ως τελικό στόχο την αναζήτηση του κατάλληλου τρόπου ενσωμάτωσης της χρονικής διάστασης σε ένα αρχαιολογικά προσανατολισμένο χαρτογραφικό περιβάλλον. Κρίθηκε απαραίτητο να προηγηθεί μια αναλυτική συζήτηση ως προς την έννοια του χρόνου στην χαρτογραφία διερευνώντας διαχρονικά τους διαθέσιμους τρόπους με τους οποίους ο χρόνος αποδίδεται τόσο σε αναλογικούς όσο και σε δυναμικούς ψηφιακούς χάρτες. Τα ζητήματα χρονικής οπτικοποίησης στη χαρτογραφία αναλύονται στη συνέχεια με άξονα τις σύγχρονες τεχνικές χρονικής διερεύνησης και ανάλυσης που εφαρμόζονται σε πρότυπες χαρτογραφικές εφαρμογές. Γίνεται επίσης αναλυτική διερεύνηση των τρόπων με τους οποίους η διάσταση του χρόνου ενσωματώνεται στο πλαίσιο χρονικών βάσεων δεδομένων, αλλά και στις σύγχρονες προσπάθειες διαμόρφωσης Χρονικών ΣΓΠ (Temporal GIS), τονίζοντας τις προβληματικές πτυχές που ανακύπτουν. H ανάλυση της έννοιας του χρόνου, όπως αυτή εμπεριέχεται στην αρχαιολογική έρευνα και ανασκαφική ανάλυση, καθώς και τα χρονικά χαρακτηριστικά των αρχαιολογικών ανασκαφικών δεδομένων, αποτελούν τα ζητήματα που αναλύονται στη συνέχεια. Αποσαφηνίζοντας σε πρώτο επίπεδο τη σημασία της έννοιας του χρόνου στην επιστήμη της αρχαιολογίας, εντοπίζοντας στη συνέχεια τους διάφορους τύπους χρόνου που εμφανίζονται στην αρχαιολογική ανασκαφή και σκιαγραφώντας, τέλος, τις αναλυτικές ανάγκες των αρχαιολόγων, προσδιορίζεται ο κατάλληλος τύπος χρονικού χάρτη που να ανταποκρίνεται στις ιδιαιτερότητες της αρχαιολογικής ανασκαφής.

4 Στα κεφάλαια 6 έως 11 πραγματοποιείται η εφαρμογή του γενικότερο μεθοδολογικού πλαισίου που παρουσιάστηκε προηγουμένως στα δεδομένα της ανασκαφής των Παλιαμπέλων Κολινδρού. Στο πρώτο κεφάλαιο της ενότητας που περιγράφει την υλοποίηση της εφαρμογής (έκτο κεφάλαιο), περιγράφεται η προϊστορική θέση των Παλιαμπέλων Κολινδρού και πραγματοποιείται μια εισαγωγή στις ιδιαιτερότητες του αρχαιολογικού χώρου. Το έβδομο κεφαλαίο αναφέρεται στην περιγραφή της ανασκαφικής μεθοδολογίας που ακολουθείται στα Παλιάμπελα και στον προσδιορισμό των επιμέρους «μονάδων παρατήρησης» που αποτελούν τους κύριους φορείς της αρχαιολογικής πληροφορίας. Η κάθε μονάδα παρατήρησης αντιπροσωπεύει μια συγκεκριμένη κατηγορία ανασκαφικών αντικειμένων (π.χ μικρά ευρήματα, κατασκευές, σχέδια, δείγματα) για τα οποία οι αρχαιολόγοι καταγράφουν συστηματικά μια σειρά από χωρικές, χρονικές και θεματικές ιδιότητες. Οι μονάδες αυτές παρατήρησης και οι ιδιότητες που τις συνοδεύουν συγκροτούν σαν σύνολο το ιδιαίτερα σύνθετο ανασκαφικό αρχείο. Στο ίδιο κεφάλαιο αναλύονται διεξοδικά οι μεθοδολογίες χωρικής καταγραφής που εφαρμόζονται στο πεδίο της ανασκαφής των Παλιαμπέλων (ανάκτηση γεωμετρικών χαρακτηριστικών μονάδων παρατήρησης), καθώς και οι διαδικασίες της ανασκαφικής τεκμηρίωσης (ανάκτηση χρονικών και θεματικών χαρακτηριστικών μονάδων παρατήρησης). Στη συνέχεια το ενδιαφέρον επικεντρώνεται στην αποσαφήνιση των κατάλληλων προς χαρτογράφηση ζητημάτων. Αυτό πραγματοποιείται τόσο μέσα από την προσέγγιση των διαφόρων τύπων αρχαιολογικών ερωτημάτων όσο και των ίδιων των αναλυτικών αναγκών των αρχαιολόγων. Για τη χαρτογραφική απόδοση του ανασκαφικού αρχείου και των επιμέρους μονάδων παρατήρησης που το συγκροτούν, απαιτούνται μια σειρά από αναλυτικά βήματα οργάνωσης και επεξεργασίας των πληροφοριών που το συνθέτουν. Οι δράσεις αυτές αποτελούν το αντικείμενο του όγδοου κεφαλαίου. Αρχικά, το ανασκαφικό αρχείο που βρίσκεται σε αναλογική μορφή (στα ανασκαφικά ημερολόγια) ψηφιοποιείται και αποθηκεύεται σε ψηφιακή βάση δεδομένων. Με βάση τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των επιμέρους κατηγοριών ανασκαφικών αντικειμένων, αναπτύσσονται μεθοδολογίες μοντελοποίησης της θέσης και του σχήματος του κάθε ανασκαφικού αντικειμένου (ογκομετρικού ή μη) στις τρεις χωρικές διαστάσεις. Οι βασικοί άξονες-ανάγκες που οι μεθοδολογίες αυτές καλύπτουν μπορούν συνοπτικά να παρατεθούν ως: Ανάγκη ρεαλιστικής αναπαράστασης των ανασκαφικών αντικειμένων Ανάγκη εξοικονόμησης χρόνου κατασκευής μοντελοποίησης

5 Ανάγκη εξοικονόμησης απαραίτητου χώρου για την αποθήκευση των ψηφιακών αντικειμένων Οι μεθοδολογίες αναπτύχθηκαν μέσα από τον προγραμματισμό ρουτινών στο πλαίσιο του ΣΓΠ λογισμικού εφαρμογής και είναι απόλυτα συμβατές με τις ανάγκες που μόλις αναφέρθηκαν. Είναι πλήρως αυτοματοποιημένες μειώνοντας στο ελάχιστο τον απαιτούμενο χρόνο μοντελοποίησης και πραγματοποιούνται στο πλαίσιο μιας και μόνο ενιαίας πλατφόρμας ΣΓΠ περιορίζοντας με τον τρόπο αυτό το κόστος της εφαρμογής τους. Επίσης, τα μοντελοποιημένα ανασκαφικά αντικείμενα που κατασκευάζονται προσεγγίζουν με ικανοποιητικό βαθμό ρεαλιστικότητας την μορφή των πραγματικών ανασκαφικών αντικειμένων που αντιπροσωπεύουν. Η εφαρμογή τους δοκιμάστηκε με επιτυχία σε πραγματικές συνθήκες στο ανασκαφικό πεδίο των Παλιαμπέλων εξασφαλίζοντας την επιτυχή μοντελοποίηση όλων σχεδόν των χωρικών αντικειμένων που καταγράφονταν στο ανασκαφικό πεδίο. Σημειώνεται, ότι ο αποθηκευτικός χώρος που απαιτείται για την αποθήκευση του συνόλου των μοντελοποιημένων διανυσματικών αντικειμένων και των ψηφιοποιημένων πληροφοριών στα πλαίσια της βάσης δεδομένων είναι αρκετά περιορισμένος (δεν ξεπερνάει τα 35MB). Η γραφική αναπαράσταση κάθε επιμέρους χωρικού ανασκαφικού αντικειμένου, λειτουργεί ως το πλαίσιο ανάκτησης των θεματικών και χρονικών πληροφοριών που είναι καταγεγραμμένες στη βάση δεδομένων. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η χωρική αναφορά κάθε πληροφορίας που καταγράφηκε στο ανασκαφικό πεδίο. Η διάκρισή των ανασκαφικών αντικειμένων στο περιβάλλον απεικόνισης με βάση τις χωρικές, θεματικές και χρονικές τους ιδιότητες, πραγματοποιείται με τη χρήση κατάλληλων οπτικών μεταβλητών. Ως αποτέλεσμα, η αρχαιολογική πληροφορία μετασχηματίζεται εκ νέου, λαμβάνοντας μορφή κατάλληλη για απόδοση στο χαρτογραφικό περιβάλλον. Με σκοπό τη βελτιστοποίηση της απόδοσης της αρχαιολογικής πληροφορίας δόθηκε έμφαση: στο σχεδιασμό ειδικών συμβόλων, ώστε η απεικόνισή τους να παραπέμπει εννοιολογικά - συμβολικά στο πραγματικό ανασκαφικό αντικείμενο που αντιπροσωπεύει στη χρήση οπτικών μεταβλητών για τη διάκριση των αντικειμένων και την παρουσίαση ομαδοποιήσεων, σχέσεων και διαφορών με βάση τις χωρικές, χρονικές και θεματικές τους ιδιότητες, καθώς και τις μεταξύ τους σχέσεις. Παρόλα αυτά, η επεξεργασία (οργάνωση σε βάση δεδομένων και μοντελοποίηση) και η απόδοση (με τη χρήση οπτικών μεταβλητών) της ανασκαφικής πληροφορίας με γνώμονα τις ανάγκες των αρχαιολόγων χρηστών, δεν εξασφαλίζει απαραίτητα την χρηστικότητα του τελικού χαρτογραφικού προϊόντος. Για τον λόγο αυτό, στην παρούσα χαρτογραφική διαδικασία εντάσσεται και ο σχεδιασμός ενός προσαρμοσμένου χαρτογραφικού περιβάλλοντος, το οποίο

6 λειτουργεί ως ενδιάμεσο πλαίσιο επικοινωνίας μεταξύ του σύνθετου χάρτη και του χρήστη-αρχαιολόγου. Στο περιβάλλον αυτό ο αρχαιολόγος μπορεί να προσδιορίσει το είδος της πληροφορίας και να συγκροτήσει σύμφωνα με τις ανάγκες του προσαρμοσμένες χαρτογραφικές αναπαραστάσεις της αρχαιολογικής θέσης. H συνολική μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για τον σχεδιασμό του αποτελεί το αντικείμενο του κεφαλαίου δέκα. Το αρχαιολογικά προσανατολισμένο χαρτογραφικό περιβάλλον αποσκοπεί στην κάλυψη των αναγκών: Ρεαλιστικής αναπαράστασης στις τρεις χωρικές διαστάσεις του συνόλου των αρχαιολογικών ανασκαφικών χωρικών αντικειμένων Δυναμικής αναζήτησης ανάμεσα στον τεράστιο όγκο αρχαιολογικών δεδομένων και πληροφοριών Δυναμικής ενημέρωσης του αρχαιολόγου σχετικά με τις θεματικές, χωρικές και χρονικές ιδιότητες των ανασκαφικών αντικειμένων Υποβολής σύνθετων ερωτημάτων με στόχο την συνδρομή της ερμηνευτικής διαδικασίας Διεξαγωγής στρωματογραφικής ανάλυσης καιρ Διευκόλυνσης της περιήγησης-πλοήγησης του αρχαιολόγου, στο τρισδιάστατο δυναμικό ψηφιακό περιβάλλον Το χαρτογραφικό περιβάλλον που κατασκευάστηκε αποτελεί παραμετροποίηση της βασικής ΣΓΠ πλατφόρμας που χρησιμοποιήθηκε σε όλα τα στάδια της εφαρμογής μέσα από τον προγραμματισμό με τη χρήση της γλώσσας προγραμματισμού (Visual Basic 6 και της βιβλιοθήκης ESRI ArcObjects). Ακολουθώντας το γενικό χαρακτήρα των σύγχρονων χαρτογραφικών εφαρμογών, το χαρτογραφικό περιβάλλον συγκροτείται από ένα σύμπλεγμα παράλληλων και δυναμικά επικοινωνούντων πεδίων εναλλακτικής απόδοσης και εξειδικευμένης ανάλυσης της ανασκαφικής πληροφορίας. Το περιβάλλον αυτό ουσιαστικά λειτουργεί ως ένα νέο επίπεδο μετασχηματισμού της ανασκαφικής πληροφορίας. Ο αρχαιολόγος προσεγγίζει το ανασκαφικό αρχείο μέσα από το ειδικά διαμορφωμένο χαρτογραφικό περιβάλλον όπου μπορεί να διεξάγει στοχευμένη ανάλυση και να δημιουργεί νέες ερμηνευτικές χωρικές οντότητες που με τη σειρά τους συνδέονται με χρονικά και θεματικά χαρακτηριστικά. Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας ανάλυσης παρουσιάζεται στο τελευταίο κεφάλαιο.