ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΦΙΛΟΣΟΦΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΙΣΤΟΡΙΑΣ - ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΑΣ Μάρκος Κατσιάνης Ανασκαφική Μεθοδολογία και Σχεδιασμός Πληροφοριακού Συστήματος για τη Διαχείριση Αρχαιολογικών Τεκμηρίων Περίληψη διατριβής Η διεξαγωγή ενός ανασκαφικού προγράμματος συνιστά ένα πολυσύνθετο έργο που συνεπάγεται την κινητοποίηση ενός σημαντικού αριθμού προσώπων και υλικοτεχνικών μέσων, προκειμένου να πραγματοποιηθεί η μετάβαση από τα υλικά κατάλοιπα του παρελθόντος σε μία συγκεκριμένη τοποθεσία, στην εξιστόρηση της ανθρώπινης δραστηριότητας που τα δημιούργησε. Στη διάρκεια της διαδικασίας αυτής παράγεται ένας σημαντικός όγκος παρατηρήσεων, μετρήσεων και ερμηνειών, οι οποίες αφενός συνιστούν το αρχείο τεκμηρίωσης της ερευνητικής πράξης και αφετέρου στοιχειοθετούν κάθε απόπειρα αρχαιολογικής αφήγησης. Η διαχείριση και η παραγωγική χρήση του ανασκαφικού αρχείου είναι μια πολύπλοκη και κοπιαστική εργασία, που προϋποθέτει προσεκτικό σχεδιασμό και οργανωσιακή εμπειρία. Μέχρι πρόσφατα το ανασκαφικό αρχείο περιοριζόταν στη χρήση αναλογικών μέσων τεκμηρίωσης, όπως τα ημερολόγια ανασκαφής, οι κατάλογοι ευρημάτων, τα δισδιάστατα αναλογικά σχέδια και οι ανασκαφικές φωτογραφίες. Ωστόσο, τα συγκεκριμένα μέσα παρά την αρχειοθετική τους συνεισφορά καθιστούν δύσκολη την πρόσβαση και την αντιπαραβολή της πληροφορίας που καταγράφουν, περιορίζοντας τις ερμηνευτικές δυνατότητες των μελετητών. Τα τελευταία χρόνια η χρήση της ψηφιακής τεχνολογίας και των ψηφιακών πληροφοριακών συστημάτων έχει συμβάλει στη βελτίωση της ανασκαφικής τεκμηρίωσης προσφέροντας μεγαλύτερη ευελιξία από τα συμβατικά αναλογικά μέσα. Παρά το γεγονός, όμως, ότι έχουν συμπληρωθεί σχεδόν σαράντα χρόνια από τις πρώτες αρχαιολογικές ψηφιακές εφαρμογές, η αποτελεσματικότητά τους υπήρξε περιστασιακή, χωρίς να έχει το αντίκτυπο που αναμενόταν ως προς την επίλυση των χρηστικών προβλημάτων της ανασκαφικής τεκμηρίωσης. Τα προβλήματα αυτά σχετίζονται σε μεγάλο βαθμό με τον τρόπο ενσωμάτωσης της ψηφιακής τεχνολογίας στην ανασκαφική διαδικασία. Στις 1
περισσότερες περιπτώσεις η χρήση των ψηφιακών εφαρμογών αναφέρεται σε επιμέρους εργασίες της ανασκαφικής έρευνας, όπως για παράδειγμα τη δημιουργία ψηφιακών ευρετηρίων ή την ψηφιακή σχεδιαστική αποτύπωση. Επιπλέον, η λειτουργικότητα των περισσότερων εφαρμογών επικεντρώνεται κυρίως σε διαχειριστικές χρήσεις και όχι τόσο στην παροχή τρόπων που ενισχύουν την ερμηνευτική προσέγγιση της ανασκαφικής πληροφορίας. Χωρίς αμφιβολία η ανασκαφική τεκμηρίωση αποτελεί ένα ιδιαίτερο πεδίο εφαρμογής της ψηφιακής τεχνολογίας λόγω των θεωρητικών, μεθοδολογικών και πρακτικών ιδιαιτεροτήτων κάθε ανασκαφικού έργου. Ωστόσο, οι εντεινόμενες τεχνολογικές εξελίξεις και η διαρκής συσσώρευση εμπειρίας στην ανάπτυξη ψηφιακών πληροφοριακών συστημάτων για αρχαιολογική χρήση ανοίγουν νέους δρόμους για την πιο αποτελεσματική και καινοτόμο υιοθέτηση της ψηφιακής τεχνολογίας στην ανασκαφική έρευνα. Την ίδια στιγμή, η αρχαιολογική κοινότητα έχει προχωρήσει σε μια φάση κριτικής αξιολόγησης και αντιπαραβολής των διαφορετικών μεθόδων καταγραφής και τεκμηρίωσης που χρησιμοποιεί, με αποτέλεσμα να έχουν ωριμάσει οι συνθήκες για την πληρέστερη υποστήριξη της ανασκαφικής πρακτικής από τα νέα μέσα. Συμβολή της διατριβής Σε αυτό το γενικότερο ερευνητικό πλαίσιο η παρούσα εργασία επιχειρεί να καταθέσει μια πρόταση για τη συνολική ενσωμάτωση της ψηφιακής τεχνολογίας στην ανασκαφική διαδικασία, η οποία δεν περιορίζεται στην καταγραφή και τη διαχείριση της ανασκαφικής πληροφορίας, αλλά επεκτείνεται στην αξιοποίηση των παραστατικών δυνατοτήτων των νέων μέσων. Υπό αυτή την έννοια απομακρύνεται από τη λογική του πληροφοριακού συστήματος ως αρχείου δεδομένων και επιδιώκει την οργάνωση της ανασκαφικής πληροφορίας σε ένα πιο δυναμικό περιβάλλον που ενισχύει την ερμηνευτική της διερεύνηση. Τα βασικά στοιχεία γύρω από τα οποία αρθρώνεται η πρόταση σχετίζονται με την οργάνωση της αρχαιολογικής πληροφορίας σε κατάλληλες ψηφιακές δομές δεδομένων, τη γραφική αναπαράσταση των ανασκαφικών αντικειμένων και τη δυνατότητα οπτικής απεικόνισης και εξέτασης των προηγούμενων με βάση όχι μόνο τυπολογικά κριτήρια, αλλά και χωρικούς και χρονικούς περιορισμούς. Κυρίαρχο ρόλο στη συγκεκριμένη απόπειρα παίζει η τεχνολογία των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΣΓΠ), διεθνώς γνωστά με τον όρο GIS. H επιλογή της συγκεκριμένης τεχνολογίας υλοποίησης, προκρίνεται λόγω των δυνατοτήτων που προσφέρει ως προς τη συνολική διαχείριση και την οπτική αναπαράσταση των ανασκαφικών δεδομένων. Το τελικό προϊόν επιδιώκεται να λειτουργήσει ως μια πρωτότυπη, ενιαία πλατφόρμα καταγραφής, αποθήκευσης, διαχείρισης, οπτικοποίησης και διερεύνησης της αρχαιολογικής πληροφορίας στο πλαίσιο ενός τρισδιάστατου ρεαλιστικού περιβάλλοντος. H επίτευξη του στόχου αυτού υποχρεώνει την πολύ-πρισματική αντιμετώπιση της ανασκαφικής διαδικασίας και το συνδυασμό γνώσεων από πολλαπλά γνωστικά 2
πεδία, προκειμένου όχι μόνο να δημιουργηθεί ένα διαχειριστικό εργαλείο, αλλά να υποστηριχθεί θεωρητικά, μεθοδολογικά και πρακτικά ένας νέος δυναμικός τρόπος αλληλεπίδρασης με τα δεδομένα της έρευνας που βασίζεται σε νέα μέσα αναπαράστασης. Η σχεδιαστική απόπειρα χρησιμοποιεί την ανασκαφή Παλιαμπέλων Κολινδρού ως παράδειγμα εφαρμογής, ωστόσο σχετίζεται με μια ευρύτερη θεωρητική και μεθοδολογική προσέγγιση της ανασκαφικής έρευνας με εφαρμογή σε αρκετά αρχαιολογικά προγράμματα στο χώρο της βορείου Ελλάδας. Η προσέγγιση αυτή έχει μακρά ιστορία ανάπτυξης (Kotsakis 1989), στη διάρκεια της οποίας έχει υποστεί διαδοχικές βελτιώσεις κυρίως ως προς τη συστηματοποίηση των δελτίων τεκμηρίωσης, τα πρωτόκολλα δειγματοληψίας και την ψηφιακή υποστήριξη της χωρικής καταγραφής στο πεδίο (Κωτσάκης & Halstead 2002). Η ανάπτυξη της εφαρμογής στηρίζεται επάνω σε αυτή τη μεθοδολογία, την οποία και προσπαθεί να επεκτείνει ως προς τη συνολική ψηφιακή διαχείριση των ανασκαφικών τεκμηρίων. Ως αφετηρία για την ομαλή σύζευξη της ψηφιακής τεχνολογίας με την υφιστάμενη μεθοδολογία, πραγματοποιείται μια κριτική αξιολόγηση της ανασκαφικής πρακτικής. Στην πορεία της ανάλυσης επισημαίνονται οι προβληματικές πτυχές της ανασκαφικής διαδικασίας και διαμορφώνονται οι λειτουργικές απαιτήσεις του συστήματος που καθοδηγούν τη στρατηγική ανάπτυξης. Ακολουθεί η διαδικασία σχεδιασμού και υλοποίησης της εφαρμογής και η δοκιμαστική χρήση της χρησιμοποιώντας τα δεδομένα της ανασκαφής Παλιαμπέλων. Σε αυτό το πλαίσιο, η συμμετοχή της παρούσας εργασίας στην εξέλιξη της συγκεκριμένης ανασκαφικής μεθοδολογικής προσέγγισης έγκειται στην επίτευξη της όσο το δυνατόν καλύτερης ενσωμάτωσης του πληροφοριακού συστήματος στις υφιστάμενες επιχειρησιακές διαδικασίες της ανασκαφικής έρευνας, αλλά και την περαιτέρω συστηματοποίηση ασαφών σημείων της μεθοδολογίας, ώστε να γίνει εφικτή η πλήρης εκμετάλλευση των δυνατοτήτων της ψηφιακής τεχνολογίας. Αναφορικά με το προηγούμενο σημείο, μια παράπλευρη, αλλά ουσιαστική, πτυχή της μελέτης ασχολείται με το σημασιολογικό προσδιορισμό των δεδομένων της ανασκαφικής έρευνας. Η απόπειρα αυτή αποσκοπεί σε μεθοδολογικό επίπεδο να περιγράψει με ορθολογικό τρόπο τα στοιχεία που συγκροτούν τα τεκμήρια της έρευνας και να αποσαφηνίσει το περιεχόμενο της ανασκαφικής ορολογίας που χρησιμοποιείται από τους συνεργάτες του προγράμματος. Ταυτόχρονα, σε πρακτικό επίπεδο επιχειρεί να διερευνήσει τις δυνατότητες που προσφέρει η σημασιολογική προτυποποίηση ως προς τη διακίνηση και την ανταλλαγή της αρχαιολογικής πληροφορίας μέσω διαδικτύου. Διάρθρωση διατριβής Η διατριβή αναπτύσσεται σε ένδεκα κεφάλαια στα οποία, εκτός από την περιγραφή της διαδικασίας ανάπτυξης της εφαρμογής, δίνεται έμφαση στην ανάλυση των πολύπλευρων παραμέτρων που την επηρεάζουν. 3
Ξεκινώντας από το δεύτερο κεφάλαιο, ο αναγνώστης εισάγεται στην ανασκαφική διαδικασία ως ένα βασικό ερευνητικό μέσο παραγωγής γνώσης για το παρελθόν. Ο ρόλος των ανασκαφικών δεδομένων αναλύεται μέσα από τα διαδοχικά θεωρητικά παραδείγματα της αρχαιολογίας (την πολιτισμική ιστορία, τη νέα ή διαδικαστική αρχαιολογία και τις μετα-διαδικαστικές προσεγγίσεις). Παράλληλα, δίνεται έμφαση στην τεκμηρίωση της έρευνας και στα μέσα που χρησιμοποιούνται στη συγκρότηση του ανασκαφικού αρχείου. Εξετάζονται τα αναλογικά μέσα τεκμηρίωσης και αντιπαραβάλλονται με τα νέα ψηφιακά μέσα ως προς την επίδρασή τους στην ανασκαφική μεθοδολογία. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με τη συζήτηση των παραμέτρων που εισάγει η ψηφιακή τεχνολογία στην ανασκαφική έρευνα. Στο τρίτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μια ιστορική αναδρομή στη χρήση ψηφιακών εφαρμογών στην ανασκαφική έρευνα. H παρουσίαση οργανώνεται με βάση τις σκόπιμες χρήσεις κάθε επιμέρους τεχνολογικής λύσης που υιοθετήθηκε στο παρελθόν. Επισημαίνεται η τάση προς πιο σύνθετα ψηφιακά περιβάλλοντα που εξυπηρετούν πολλαπλές χρήσεις, ενώ εντοπίζονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα σε κάθε κατηγορία εφαρμογών. Τέλος, διερευνώνται τα σύγχρονα ζητούμενα των ψηφιακών εφαρμογών και υποδεικνύονται οι παράγοντες που μπορούν να συμβάλλουν στον κατάλληλο σχεδιασμό τους. Τα κυριότερα σημεία συνοψίζονται στην επέκταση των διαχειριστικών λειτουργιών μέσω της παροχής δυνατοτήτων για τη λεπτομερή καταγραφή, τη δυναμική διαχείριση, την οπτική διερεύνηση και την αναλυτική επεξεργασία των αρχαιολογικών δεδομένων, καθώς και για τη σύνθεση και την επικοινωνία νέας πληροφορίας. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται οι σύγχρονες τάσεις στην ανάπτυξη πληροφοριακών συστημάτων και περιγράφεται η μεθοδολογία ανάπτυξης που υιοθετείται στην παρούσα διατριβή. Τονίζονται τα πλεονεκτήματα της αντικειμενοστρεφούς προσέγγισης στη σχεδίαση πληροφοριακών συστημάτων και παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες μοντελοποίησης που χρησιμοποιούνται στη συνέχεια της διατριβής. Το πέμπτο κεφάλαιο σχετίζεται με το πρώτο στάδιο της ανάπτυξης πληροφοριακών συστημάτων που συνίσταται στην ανάλυση του πεδίου εφαρμογής. Ο αναγνώστης αρχικά εισάγεται στην ανασκαφική έρευνα στα Παλιάμπελα Κολινδρού και στη μεθοδολογία που ακολουθείται. Στη συνέχεια εξετάζονται οι επιμέρους ερευνητικές διαδικασίες με άξονα τη ροή εργασιών και τη μορφή των μέσων τεκμηρίωσης που μεταχειρίζονται. H ανάλυση συμβάλλει στον προσδιορισμό των ευκαιριών βελτίωσης της ανασκαφικής διαδικασίας με τη χρήση ψηφιακών μέσων και καταλήγει στη διαμόρφωση των γενικών προδιαγραφών του υπό ανάπτυξη συστήματος. Το τελικό στάδιο της ανάλυσης έγκειται στον προσδιορισμό της τεχνολογίας υλοποίησης, ο οποίος προκρίνει την χρήση των ΣΓΠ ως το πλέον κατάλληλο μέσο για τους σκοπούς της εφαρμογής. Στο έκτο κεφάλαιο εξετάζονται τα κυριότερα ζητήματα που εμπλέκονται στη χρήση της τεχνολογίας των ΣΓΠ στην ανασκαφική τεκμηρίωση. H ανάλυση 4
επικεντρώνεται στις τρεις διαστάσεις της ανασκαφικής πληροφορίας - τη θεματική, τη χωρική και τη χρονική - και στον τρόπο που σχετίζονται με τις θεωρητικές και τεχνολογικές εξελίξεις στους κλάδους της Αρχαιολογίας, της Πληροφορικής και της Χαρτογραφίας. Πιο συγκεκριμένα, η θεματική διάσταση προσεγγίζεται σε σχέση με το πρόβλημα της τυπολογίας και της αρχαιολογικής οντολογίας γενικότερα. H διάσπαση του μικρόκοσμου της ανασκαφής σε μονάδες παρατήρησης, επιμέρους χαρακτηριστικά και αμοιβαίους συσχετισμούς επιτρέπει τη δημιουργία του βασικού κορμού του μοντέλου δεδομένων της εφαρμογής. Στη συνέχεια, η μελέτη των ταξινομικών και τμημονομικών σχέσεων μεταξύ των αρχαιολογικών δεδομένων οδηγεί στη δημιουργία ενός ιεραρχικού μηχανισμού ομαδοποίησης της πληροφορίας, που εξυπηρετεί τη στρωματογραφική ανάλυση και οργανώνει την ερμηνευτική διαδικασία σε διαδοχικά στάδια. H χωρική διάσταση μελετάται αναφορικά με τους τρόπους απεικόνισης δίνοντας έμφαση στις ανάγκες τρισδιάστατης οπτικοποίησης των ανασκαφικών δεδομένων. Δίνεται έμφαση στην κατανόηση των διαφορετικών χωρικών προτύπων απεικόνισης ως προς τη σχέση τους με το αντιληπτικό υπόβαθρο που υποστηρίζουν. H οργάνωση των χωρικών δεδομένων ολοκληρώνεται με τον προσδιορισμό των ανασκαφικών αντικειμένων που χρήζουν απεικόνισης και την επιλογή του κατάλληλου γεωμετρικού τύπου σε κάθε περίπτωση. Τέλος, η χρονική διάσταση αναλύεται με άξονα το χρονικό συλλογισμό στην αρχαιολογική έρευνα και την ενσωμάτωση των χρονικών δεδομένων σε ένα ψηφιακό σύστημα. H διαπίστωση της πολυχρονικότητας των αρχαιολογικών δεδομένων προκρίνει τη διάκριση πολλαπλών χρονικών μεταβλητών που αναφέρονται σε διαφορετικές πτυχές της βιογραφίας ενός αρχαιολογικού αντικειμένου. H ενσωμάτωση των μεταβλητών αυτών ως χρονοσήματα επιτρέπει τη χρονική διερεύνηση των δεδομένων σε πολλαπλά χρονικά πλαίσια αναφοράς επεκτείνοντας ταυτόχρονα τις δυνατότητες χρονολογικής συσχέτισης. Ο συνδυασμός των διαπιστώσεων ως προς τις επιμέρους πτυχές της ανασκαφικής πληροφορίας συμβάλλει στη δημιουργία ενός γενικευμένου, επεκτάσιμου και εκφραστικού ανασκαφικού μοντέλου δεδομένων. H υλοποίηση του μοντέλου με τη χρήση αντικειμενοστρεφών μεθοδολογιών ανάπτυξης, στο πλαίσιο ενός συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών, επικυρώνει το θεωρητικό υπόβαθρο και τις πρακτικές παραμέτρους στο πεδίο της αρχαιολογικής έρευνας και στηρίζει τη λειτουργικότητα της εφαρμογής από τη σκοπιά της πληροφορικής και της χαρτογραφικής οπτικοποίησης. Τα επόμενα κεφάλαια συγκροτούν την περιγραφή της σχεδίασης της πρωτότυπης εφαρμογής. Πιο συγκεκριμένα στο έβδομο κεφάλαιο αναλύεται η διαδικασία σχεδιασμού του εννοιολογικού μοντέλου των ανασκαφικών δεδομένων, που καθοδηγεί την υλοποίηση της εφαρμογής. Σε αυτό το στάδιο πραγματοποιούνται οι βασικές εννοιολογικές διακρίσεις των ανασκαφικών αντικειμένων και προσδιορίζονται τα χαρακτηριστικά τους και οι μεταξύ τους σχέσεις. Στη συνέχεια, 5
περιγράφεται η απόπειρα σημασιολογικής προτυποποίησης των εννοιών του μοντέλου σύμφωνα με το οντολογικό πρότυπο CIDOC-CRM. H σημασιολογική αντιστοίχηση των στοιχείων του μοντέλου με τους όρους του προτύπου CIDOC-CRM συντελεί στην αναγωγή του μοντέλου σε μια πιο αφαιρετική περιγραφή της ανασκαφικής διαδικασίας και στην επαλήθευση της λογικής συνέπειας του εννοιολογικού συλλογισμού. Παράλληλα, εξασφαλίζει τη δυνατότητα εξαγωγής του σχήματος της βάσης και των ίδιων των δεδομένων σε κωδικογραφημένη μορφή (π.χ. XML) χωρίς την απώλεια νοήματος. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με την προδιαγραφή των βασικών λειτουργιών που καλείται να καλύψει η εφαρμογή μέσα από το διαχωρισμό των χρηστών του συστήματος και τη διαμόρφωση κατάλληλων περιπτώσεων χρήσης που περιγράφουν τις επιμέρους λειτουργικές διαδικασίες. Στο όγδοο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μεταγραφή του εννοιολογικού μοντέλου σε μια σχεδιαστική δομή δεδομένων που μπορεί να υλοποιηθεί άμεσα στον κορμό του πληροφοριακού συστήματος. Οι σχεδιαστικές παράμετροι σε αυτό το στάδιο σχετίζονται στενά με το λογισμικό που αποτελεί τη λειτουργική πλατφόρμα της εφαρμογής, του οποίου τα χαρακτηριστικά παρατίθενται αναλυτικά. Στο ένατο κεφάλαιο περιγράφονται οι διαδικασίες υλοποίησης, δηλαδή η μετάβαση από τη σχεδίαση στη φυσική δομή αποθήκευσης των δεδομένων. Παρουσιάζονται ακόμη συνοδευτικές κατασκευαστικές εργασίες, σχετικά με τη δημιουργία των ψηφιακών δελτίων εισαγωγής της ανασκαφικής πληροφορίας στο σύστημα και εκτίθενται παράλληλες δραστηριότητες, όπως η δημιουργία πρότυπων αναλυτικών αρχαιολογικών εργαλείων και η εισαγωγή γεωγραφικών μεταδεδομένων σύμφωνα με το πρότυπο ISO 19115. Τέλος, στο δέκατο κεφάλαιο αποτιμάται η λειτουργία του συστήματος χρησιμοποιώντας πραγματικά δεδομένα από την ανασκαφή των Παλιαμπέλων. Ο αναγνώστης ξεναγείται στο σύστημα μέσα από τον τρόπο χρήσης του στα επιμέρους ερμηνευτικά στάδια που εμπεριέχονται σε μια αρχαιολογική μελέτη. H διατριβή ολοκληρώνεται με την παράθεση των συμπερασμάτων της μελέτης και τις προοπτικές που ανοίγονται αναφορικά με τις τρέχουσες τεχνολογικές εξελίξεις. Σε αυτό το πλαίσιο επιχειρείται η επανασύνδεση της ερευνητικής προβληματικής με τα στοιχεία καινοτομίας που προσφέρει η χρήση ψηφιακών πληροφοριακών συστημάτων στη διεξαγωγή της ανασκαφικής έρευνας. Συνοπτικά, η χρήση της χωρικής αναπαράστασης ως μέσου αλληλεπίδρασης του αρχαιολόγου με την ανασκαφική πληροφορία συντελεί στην αντίληψη χωρικών σχηματισμών με αρχαιολογικό ενδιαφέρον που μπορούν να διευκρινίσουν πολύπλοκους θεματικούς και χρονολογικούς συσχετισμούς μεταξύ των δεδομένων. H δυνατότητα για την παράλληλη εφαρμογή στατιστικών αναλύσεων ή άλλων τεχνικών εξόρυξης δεδομένων διευκολύνει και συστηματοποιεί την εξαγωγή σύνθετης πληροφορίας μέσα από τα δεδομένα του συστήματος. Ως αποτέλεσμα, το ανασκαφικό αρχείο καθίσταται προσβάσιμο και ανοιχτό σε συνεχή διαπραγμάτευση επιτρέποντας την τόσο θεμιτή επαναληψιμότητα της έρευνας. 6