UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYNSKIEGO W WARSZAWIE WYDZIAŁ NAUK HISTORYCZNYCH I SPOŁECZNYCH. Julia Maria Chyla. Archeologia. Numer Albumu: 54357

Transkrypt

1 UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYNSKIEGO W WARSZAWIE WYDZIAŁ NAUK HISTORYCZNYCH I SPOŁECZNYCH Julia Maria Chyla Archeologia Numer Albumu: ZASTOSOWANIE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ W ARCHEOLOGII STANOWISKO ALTDORF AM FRIEDHOF W NIEMCZECH Praca magisterska Promotor: dr Rafał Zapłata WARSZAWA 2011

2 Julia Maria Chyla Nr albumu: Instytut Archeologii UKSW Wydział Nauk Historycznych i Społecznych Kierunek: Archeologia Dziekan Wydziału Nauk Humanistycznych i Społecznych UKSW Ks. dr hab. Jarosław Koral, prof. UKSW Oświadczenie Świadoma odpowiedzialności prawnej oświadczam, że niniejsza praca dyplomowa została napisana przez mnie samodzielnie i nie zawiera treści uzyskanych w sposób niezgodny z obowiązującymi przepisami. Oświadczam również, że przedstawiona praca nie była wcześniej przedmiotem procedur związanych z uzyskaniem tytułu zawodowego w żadnej uczelni. Oświadczam ponadto, że niniejsza wersja pracy jest identyczna z zarchiwizowaną wersją elektroniczną.... (podpis studenta) Dziekan Wydziału Nauk Humanistycznych i Społecznych UKSW Ks. dr hab. Jarosław Koral, prof. UKSW Oświadczenie Oświadczam, że niniejsza praca napisana przez Panią Julię Marię Chyla, nr albumu została przygotowana pod moim kierunkiem i stwierdzam, że spełnia ona warunki do przedstawienia jej w postępowaniu o nadanie tytułu zawodowego.... (podpis promotora) 2

3 SPIS TREŚCI Wstęp... 5 Rozdział 1 Systemy Informacji Geograficznej Definicja Systemów Informacji Geograficznej Historia powstania Systemów Informacji Geograficznej Terminologia Systemów Informacji Geograficznej GIS w Archeologii Historia zastosowania GIS-u w archeologii Współczesne aplikacje GIS w archeologii Zarządzanie Zasobami Kulturowymi Krytyka zastosowania GIS w archeologii PaleoGIS i GIS Wybrane przykłady wykorzystania GIS w archeologii Geoglify z Nazca, Peru Wczesnośredniowieczny gród w Pohansko, Czechy Wczesnobrązowa osada kultury unietyckiej w Bruszczewie, Polska mazepa i APh_Max zastosowanie baz danych w archeologii Rozdział 2 Osada wczesnoceltycka na stanowisku Altdorf Am Friedhof w Dolnej Bawarii (Niemcy) Historia badań Opis stanowiska Metodyka wykopalisk Charakterystyka danych Wykorzystany sprzęt Sposób pobierania danych Cele w sezonie Dotychczasowe opracowania Analiza archeozoologiczna zwierzęcych szczątków kostnych z sezonu badań Zabudowa osady wczesnoceltyckiej Rozdział 3 System Informacji Archeologicznej dla stanowiska Altdorf Am Friedhof w oparciu o ArcView Oprogramowanie Baza danych Teoria

4 3.2.2 Praktyka Digitalizacja i wektoryzacja danych Dane tabelaryczne tworzenie punktów Dane z map analogowych - wektoryzacja System Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof Wstęp do analiz przestrzennych Analiza Rozproszenia i Analiza Najbliższego Sąsiada Ekwidystanta Analiza gęstości Rozdział 4 Analizy przestrzenne stanowisko Altdorf Am Friedhof Analiza Rozproszenia i Analiza Najbliższego Sąsiada Ekwidystanta Density analizy gęstości Wnioski Zakończenie ANEKS SPIS RYCIN WYKAZ LITERATURY CYTOWANEJ

5 Wstęp Systemy Informacji Geograficznej, czyli GIS (akronim angielskiej nazwy Geographic Information Systems) dotąd niezbyt często były stosowane w polskiej archeologii. GIS zgodnie, z jedną z definicji, są ogólnym określeniem zróżnicowanych pakietów oprogramowania komputerowego, które mogą być wykorzystywane w celu łączenia różnorodnych elementów w całości, w których mogą być one poddane wizualizacji, analizie i udostępnianiu. 1 GIS są również określane jako sprzęt, oprogramowanie, metody badawcze oraz zintegrowane sieciowo dane gromadzone, przechowywane, analizowane i interpretowane przez użytkowników. Jednak GIS przede wszystkim są zestawami informacji, dla których bazą danych są obserwacje o cechach, działalności i zdarzeniach rozlokowanych przestrzennie, definiowanych jako punkty, linie i obszary. GIS przetwarzają dane o tych punktach, liniach i obszarach, w celu uzyskania odpowiedzi na pytania i przeprowadzania analiz przestrzennych. 2 Archeologia zaś, jako nauka o człowieku i jego związkach ze środowiskiem w przeszłości, ma do czynienia z nagromadzeniem dużej ilości danych przestrzennych, które, dzięki rozwojowi technologii, mogą zostać zapisanie w formie cyfrowej jeszcze podczas trwania badań wykopaliskowych. GIS pozwalają na połączenie tych informacji z danymi atrybutowymi (nie przestrzennymi) w skali wykraczającej poza możliwości tradycyjnej mapy oraz umożliwia stworzenie aktywnego, trójwymiarowego modelu, czyli np. wizualizacji stanowiska. GIS mają możliwość połączenia różnego rodzaju informacji, zarządzania nimi, a także ich wizualizację i analizy, pozwalają na przyspieszenie procesu badawczego i gwarantuje precyzję czynionych zapisów. 3 Dzięki wymienionym wyżej cechom Systemów Informacji Geograficznej, znalazły one zastosowanie w wielu obszarach badań archeologicznych, zostały również uznane za najpotężniejsze technologiczne narzędzie mające zastosowanie w archeologii od wynalezienia metody datowania radiowęglowego. 4 Systemy Informacji Geograficznej stanowią w historii rozwoju archeologii kolejny etap zastosowania, w archeologii światowej, jak również polskiej, metod ilościowych i komputerowych 5. Zastosowanie GIS-u w działaniach konserwatorskich, a także naukowo-badawczych stanowi kolejny krok w stronę modernizacji warsztatu badawczego, a 1 (wgląd ). 2 D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s A. Gołembnik 2004, s., J. Conolly, M. Lake 2008, s. 10, 12-14, 31, 33, 37, 50 (tłumaczenie własne); M. Gillings, D. Wheatley 2002, s. 3; D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s. 58; (wgląd: ); (wgląd ). 5 A. Marciniak, W. Rączkowski 1992, P. Urbańczyk 1980a, P. Urbańczyk 1980b 5

6 zarazem zmianę jakościową działań konserwatorskich, dokumentacyjnych i analitycznych archeologa. Omawiana w pracy dokumentacja dotyczy stanowiska Altdorf Am Friedhof w Dolnej Bawarii, w Niemczech. Stanowisko było badane od 1992 do 1995 r. przez Instytut Archeologii i Etnologii PAN oraz Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege w Landshut (Dolna Bawaria) pod kierownictwem prof. dra hab. Zbigniewa Kobylińskiego i dra Bernda Engelhardta. Podczas prac wykopaliskowych odkryto tam wczesnoceltycką osadę złożoną z trzech budynków, wraz z licznymi depozytami polepy, kości, ceramiki i zabytków wydzielonych. W trakcie badań, wszystkie zabytki były dokumentowane w trzech wymiarach:. x (długość), y (szerokość) i z (wysokość), co stanowiło podstawę w tworzeniu GIS-u w tej pracy. Osadę datowano na podstawie typologii zapinki typu późnołużyckiego i ceramiki wczesno lateńskiej, okres jej funkcjonowania to około 450 rok p.n.e., tj. przełom późnego okresu halsztackiego i wczesnego lateńskiego. Stanowisko zostało zlokalizowane na załomie wysokiej terasy, w bagnistym mikroregionie rzeki Pffetrach, 40 kilometrów na północny wschód od Monachium. Praca obejmie dokumentację z sezonu stanowiska Altdorf Am Friedhof. Obszar objęty digitalizacją, odpowiadający dokumentacji z 1994 i 1995 r. obejmuje teren o współrzędnych od x=136, y=65 x=136, y=101 do końca wykopu, to jest x=167, y=77 x=167, y=101, w lokalnym układzie współrzędnych 6. Podstawą do zastosowania GIS-u w pracy była digitalizacja, czyli przetworzenie dokumentacji analogowej (papierowej) w cyfrową. Digitalizacja oraz analizy przestrzenne umożliwiły wygenerowanie nowych informacji o stanowisku i zabytkach. Projekt miał charakter pilotażowy i nowatorski w zastosowaniu GIS-u dla dokumentacji stanowiska Altdorf Am Friedhof. Praca napisana została w Uniwersytecie Kardynała Wyszyńskiego w Warszawie, stanowi pionierskie zastosowanie programu ArcView 9.3, firmy ESRI, w odniesieniu do dokumentacji z badań wykopaliskowych Instytutu Archeologii i Etnologii PAN, Oddział w Warszawie. 6 Wyjątkiem od tej reguły jest duża jama określona jako obiekt

7 Digitalizacja dziedzictwa kulturowego jest istotna, szczególnie w kontekście jego ochrony i konserwacji. Już dziś, jeszcze przed rozpoczęciem prac archeologicznych można zlokalizować nowe stanowisko, jego zasięg oraz przeanalizować jego położenie na stronach internetowych takich jak Google Maps, czy Geoportal, gdzie można zestawić ze sobą zdjęcia lotnicze, mapy historyczne, topograficzne, czy hydrologiczne, w dowolnej skali. Z kolei po zakończeniu badań archeologicznych, informacje o zabytkach oraz sprawozdania z prac wykopaliskowych umieszczane są m.in. w ogólnopolskiej bazie danych np. w e-archeo Narodowego Instytutu Dziedzictwa. W postaci cyfrowej dopuszcza się możliwość użycia ortofotomapy albo obrazu fotogrametrycznego, jako graficznej reprezentacji stanowiska. Zapis w publikacji Standardy metodyczne i dokumentacyjne badań archeologicznych i opracowań ich wyników przekonuje, że nowe technologie użyte przy tworzeniu cyfrowej dokumentacji w czasie badań wykopaliskowych są pożądanym uzupełnieniem ( ) i że należy dążyć do wykorzystania wszystkich najnowszych możliwości technicznych dla udoskonalenia postaci dokumentacji źródeł archeologicznych, szczególnie w przypadku prac ratowniczych, czy interwencyjnych.( ). W procesie dokumentacji i opracowania wyników badań archeologicznych zalecane jest stosowanie najnowszych technologii (fotogrametria, skaner 3D, GIS, bazy danych), które powinny być traktowane, jako pełnoprawne metody dokumentacji. 7 Digitalizacja i analiza dokumentacji badań już zakończonych jest stosunkowo nowym pomysłem. W archiwach zamkniętych jest parędziesiąt lat dokumentacji wykopaliskowej, którą, dzięki cyfryzacji, można zweryfikować lub ponownie przeanalizować. Tym samym cyfryzacja danych, zarówno na stanowisku, jak i w archiwum, stała się pełnym uzupełnieniem konserwacji poprzez dokumentację, a ta z kolei według Z. Kobylińskiego stanowi główną metodę ochrony dziedzictwa archeologicznego zagrożonego nieodwracalnym zniszczeniem 8. Według Międzynarodowej Karty Ochrony i Zarządzania Dziedzictwem Archeologicznym, ustanowionej w 1990 roku w Lozannie, przez ICOMOS, dziedzictwo archeologiczne jest częścią dziedzictwa materialnego, które cechuję się nieodnawialnością swoich zasobów. Dlatego też jego ochrona i odpowiednie zarządzanie jest niezbędne by umożliwić archeologom i innym naukowcom jego badanie i interpretacje w 7 Standarty metodyczne i dokumentacyjne badań archeologicznych i opracowań ich wyników, s. 41, 43,44, 45, 47, 8 Z. Kobyliński 2001, s , 243; Z. Kobyliński 2009, s

8 imieniu i na rzecz teraźniejszych i przyszłych pokoleń. 9 Z kolei Europejska Konwencja o ochronie dziedzictwa archeologicznego, tzw. Konwencja Maltańska, w artykule pierwszym stwierdza, że dla dziedzictwa archeologicznego podstawowym źródłem informacji są wykopaliska i odkrycia oraz inne metody badań nad dziejami ludzkości i jej środowiskiem, z kolei w artykule 3 zobowiązuje ratyfikujących stosować procedury upoważniające do przeprowadzenia oraz nadzoru wykopalisk i innych prac archeologicznych w taki sposób, aby: ( ) archeologiczne wykopaliska i poszukiwania były prowadzone w sposób naukowy i pod warunkiem, że: w miarę możliwości będą stosowane nieszkodliwe metody badania( ). 10 Wiadomo jednak, że w przypadku badań ratowniczych, przede wszystkim wyprzedzających inwestycje, nie jest możliwe użycie wyłącznie metod nieinwazyjnych (jak prospekcja lotnicza, geofizyczna, itd.). Wręcz przeciwnie, zwykle takie stanowiska muszą zostać w pełni przebadane, a zarazem zniszczone. W takich przypadkach, zostają one zakonserwowane poprzez dokumentację sporządzoną w czasie trwania badań. Dlatego też, prawdopodobnie w przyszłości, fotografia cyfrowa połączona z graficznymi aplikacjami komputerowymi, ortofotomapą, fotogrametrią, a także GIS-em, zastąpią całkowicie tradycyjną dokumentację rysunkową, gwarantując wysoką dokładność dokumentowanych informacji 11. Wydaje się to tylko kwestią czasu, gdyż następuje ciągły postęp Społeczeństwa Informacyjnego, czyli społeczeństwa charakteryzującego się przygotowaniem i zdolnością do użytkowania systemów informatycznych, skomputeryzowane i wykorzystujące usługi telekomunikacji do przesyłania i zdalnego przetwarzania informacji. 12 Pozyskiwanie, przesyłanie i analiza informacji zaczyna się dziś odbywać w tempie, jakiego dotąd nie było. W tej chwili, w wielu rozwiniętych krajach wykorzystywany jest do tego Internet. W ten sposób odległość fizyczna staje się mało istotna w procesie porozumiewania i przekazywania wiedzy 13. Celami pracy Zastosowanie Systemów Informacji Geograficznej w archeologii - stanowisko Altdorf Am Friedhof, w Niemczech było przetworzenie dokumentacji analogowej do postaci cyfrowej, wygenerowanie nowych informacji oraz omówienie procedury digitalizacji. 9 Karta Ochrony i Zarządzania Dziedzictwem Archeologicznym, Lozanna Europejska Konwencja o ochronie dziedzictwa archeologicznego, La Valetta A. Gołembnik 2003, s. 141; A. Gołembnik, T. Morysiński 2003, s J.S. Nowak, s J.S. Nowak, s.1. 8

9 Pierwszy cel - przetworzenie dokumentacji do formy cyfrowej - zapewnił łatwość udostępniania i przekazywania informacji o stanowisku, pomógł także przy tworzeniu nowych informacji o osadzie i zabytkach, wcześniej nie możliwych do pozyskania. Dokumentacja stanowiska Altdorf Am Friedhof została przy tym zwielokrotniona, to znaczy, że zaistniała obok dokumentacji analogowej, czyli papierowej dokumentacja cyfrowa. Dokumentacja cyfrowa zabezpieczyła dokumentację papierową przed ewentualnymi zniszczeniami. Natomiast proces digitalizacji w połączeniu z GIS-em umożliwił stworzenie otwartego i aktywnego Systemu Informacji Archeologicznej (ang. Archaeological Information System, akronim SIA - archeologiczny odpowiednik GIS) 14. Otwartość projektu, tj. możliwość dodawania nowych i edytowania wprowadzonych już danych, pozwala na stałe powiększanie zbioru o kolejne informacje, jak i z pewnością o techniki, które pojawią się w przyszłości. SIA jest prosty w obsłudze, umożliwia szybkie i efektowne odnalezienie potrzebnych zgromadzonych wcześniej materiałów, ich porównanie, zestawienie i przeanalizowanie wyników badań, opisów obiektów, inwentarzy zabytków 15. Wspomniana cyfryzacja umożliwiła również stworzenie wizualizacji wyników w dwu i pół wymiarze 16. Drugi cel pracy - wygenerowanie nowych informacji o stanowisku i zabytkach w oparciu o GIS oraz zdigitalizowaną dokumentację - został zrealizowany w oparciu o przeprowadzone analizy przestrzenne oraz zwektoryzowane dane. Dzięki digitalizacji danych dotyczących zabytków ruchomych udało się zbadać ich przestrzenne zależności, a w rezultacie uzyskać nowe dane. Interpretacja wyników, pozwoliła z kolei uzyskać nowe, wcześniej nie możliwe do pozyskania informację, które wspierają dotychczasowe badania na temat stanowiska i pozwalając lepiej zrozumieć układ przestrzenny osady. Wygenerowanie nowych informacji miało również na celu ukazanie możliwości dokonania nowych odkryć używając starych danych. Celem trzeci było omówienie procedury digitalizacji dokumentacji archeologicznej w oparciu o GIS (wymieniony na wstępie program ArcView 9.3). Poszczególne działania i etapy przeprowadzonych prac nad przetwarzaniem dokumentacji do postaci cyfrowej opisano w formie kolejnych kroków. Procedury digitalizacji dokumentacji były przedstawione od strony 14 J. Miałduń, I. Mirkowska, W. Rączkowski 2005, s A. Gołembnik 2004, s ; S. Tyszczuk 2006, s Termin dwu i pół wymiar albo inaczej pseudo trzeci wymiar określa wizualizację, która trzeci wymiar przedstawia za pomocą atrybutu. Za M. Wheatley, D. Gillings 2002, s

10 metodycznej, czyli sposobu realizacji określonego zadania, jakim jest cyfryzacja archiwalnych zasobów dziedzictwa archeologicznego. Miały one nakreślić poszczególne kroki postępowania w procesie digitalizacji. Praca jest również głosem w dyskusji nad pytaniem jak należy postępować w procesie tworzenia zasobów cyfrowych dziedzictwa archeologicznego na podstawie archiwalnej dokumentacji. Odpowiedzi na to pytanie udziela odwołanie się: po pierwsze do literatury przedmiotu (np. J. Conolly J., M. Lake Geographical Information Systems in Archaeology, D.E. Davis GIS dla każdego, M. Gillings, D. Wheatley Spatial technology and archaeology: the archeaological applications of GIS, M.F. Goodchild, D.J. Longley Maguire, D.W. Rhind GIS. Teoria i praktyka, J. Jasiewicz Zastosowanie analiz geoinformacyjnych w badaniu dawnych procesów osadniczych G. Lock Theorising the practice or practicing the theory: archaeology and GIS, W. Mania GIS w archeologii. Jak zacząć od zera? ), do obowiązujących standardów i przepisów (np. Standardy metodyczne i dokumentacyjne badań archeologicznych i opracowań ich wyników, Europejska Konwencja o ochronie dziedzictwa archeologicznego, Karta Ochrony i Zarządzania Dziedzictwem Archeologicznym, Spis Standarów Dokumentacji Archeologicznej. Internet: oraz Archaeological Data Service ), a także odwołanie się do własnych obserwacji, spostrzeżeń i doświadczenia uzyskanego podczas tworzenia Systemu Informacji Archeologicznej dla stanowiska Altdorf Am Friedhof w Dolnej Bawarii. Praca została podzielona na cztery rozdziały: teoretyczny, o stanowisku Altdorf Am Fridhof, praktyczny oraz analityczny. W pierwszy rozdziale pracy (teoretyczny) opisano zagadnienia związane z GIS-em, historię jego powstania i zastosowania w archeologii. Rozdział ten definiuje również pojęcia związane z przetwarzaniem danych, stosowanych w dalszej części pracy, oraz GIS-owskie aplikacje komputerowe używane w archeologii. Przedstawiono również wybrane przykłady zastosowania GIS-u podczas badań wykopaliskowych, a także przy digitalizacji dokumentacji, w Polsce i na świecie, metodologicznie najbardziej zbliżone do tematyki pracy. Drugi rozdział przedstawia stanowisko Altdorf Am Fridhof w Dolnej Bawarii, historię badań archeologicznych w tym miejscu, metodykę prac wykopaliskowych, a także pokrótce omówiono publikację analizujące zabytki ruchome, kości i polepę. 10

11 W rozdziale trzecim (praktycznym) opisany został proces tworzenia bazy Systemu Informacji Archeologicznej dotyczący stanowiska Altdorf Am Friedhof. Następnie szczegółowo scharakteryzowano program, wykorzystany do stworzenia SIA, dokładnie omawiając metodę digitalizacji i wektoryzacji danych, przedstawiając poszczególne czynności krok po kroku. Na koniec zaprezentowany został cały System Informacji Archeologicznej, na podstawie, którego przeprowadzono analizy przestrzenne, przedstawiono bazę danych oraz pokazano dwu i pół wymiarową wizualizację. W rozdziale czwartym (analitycznym) pokazano wyniki analiz przestrzennych przeprowadzonych na Systemie Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof, a także szczegółowo przedstawiono ich wstępną interpretację, w skali stanowiska. Całość zamyka zakończenie stanowiące podsumowanie pracy, zrealizowanych jej celów jak również postulaty badawcze na przyszłość. Do pracy dołączono trzy płyty: Stanowisko Altdorf Am Friedhof baza danych, Instalacja programu ArcReader 10 oraz SIA Altdorf Am Friedhof. Na pierwszej płycie znajdują się wszystkie dane wprowadzone do SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof, łącznie z oryginalną, zeskanowaną dokumentacją, także plikami PDF, w których można zobaczyć SIA oraz wyniki analiz. Druga płyta zawiera program instalujący ArcReader, darmową przeglądarkę map firmy ESRI. Na trzeciej płycie znajduję się mapa przygotowana do oglądania SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof we wspomnianym programie. Zawartość wszystkich płyt została szczegółowo opisana w Aneksie dołączonym do ninejszej pracy. 11

12 W tym miejscu chciałabym podziękować Panu Profesorowi Zbigniewowi Kobylińskiemu za udostępnienie materiałów oraz cenne wskazówki, bez których niniejsza praca nie mogłaby powstać. Dziękuje także Dariuszowi Wachowi za pomoc przy pracy z dokumentacją. Dziękuje również Panu Doktorowi Rafałowi Zapłacie za ważne, konkretne rady oraz merytoryczną pomoc udzielaną podczas powstawania pracy. Dziękuje również Doktorowi Hans owi Kammermans owi, z Uniwersytetu w Lejdzie, za udostępnienie materiałów, tak trudnych do znalezienia w Polsce oraz za wszystkie rady. Danielowi Wołowikowi oraz Piotrowi Kaczmarkowi z firmy ESRI Polska bardzo dziękuję za pomoc techniczną. Na końcu, ale nie jako ostatniej, dziękuje Wiesławie Mazur za pomoc w pracy nad tekstem. 12

13 Rozdział 1 Systemy Informacji Geograficznej W rozdziale przedstawione zostaną wybrane definicje Systemów Informacji Geograficznej (ang. Geographic Information Systems: akronim GIS), inaczej Systemów Informacji Przestrzennej (SIP), albo Systemów Geoinformacyjnych; historia powstania i użytkowania, najważniejsze i najczęściej spotykane pojęcia związane z obróbką danych w GIS. Ma to na celu ułatwić zrozumienie praktycznej części pracy. Na koniec omówione będą wybrane przykłady zastosowania GISu w badaniach archeologicznych na świecie i w Polsce. 1.1 Definicja Systemów Informacji Geograficznej GIS mają kilka definicji. Jako narzędzie uniwersalne stosowane są w różnych dziedzinach nauki, także w biznesie i zarządzaniu. Każda dyscyplina przystosowała GIS do swoich specyficznych wymogów. Jedna z pierwszych definicji, która została sformułowana w 1979 r. przez K.J. Deucker a mówi, że są to zestaw systemów informacji, w którym baza danych składa się z obserwacji o cechach, działalności i zdarzeniach rozlokowanych przestrzennie, zdefiniowanych, jako punkty, linie i obszary. GIS przetwarzają te dane umożliwiając przeprowadzenie analiz przestrzennych. 17 Dzisiaj GIS to także m. in. zbiór map cyfrowych i narzędzie służące do ujawnienia ukrytych prawidłowości w rozmieszczeniu danych przestrzennych. 18 GIS m. in. dzięki wsparciu przewidywania lokalizacji pewnych zjawisk w przestrzeni, pozwalają na zapis danych w logicznej strukturze, wszechstronną ich analizę i wizualizację. 19 Jedna z definicji GIS podaję, że są one złożone ze sprzętu, oprogramowania, metod badawczych, zespołu ludzi (użytkowników i twórców) oraz odpowiedniej organizacji. Dodatkowo integrują sieciowo dane gromadzone, zarządzajane, analizowane i interpretowane przez użytkowników. GIS definiuję się również jako zasady służące zbieraniu, analizowaniu i przechowywaniu informacji o obszarach kuli ziemskiej 20. Powtarzalną funkcją GIS są gromadzenie, manipulowanie, analiza i przedstawienie informacji o przestrzeni, przy wykorzystaniu, nie monolitycznego programu, ale zestawu specjalnych narzędzi łączących 17 D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s (wgląd: ); W. Mania, s. 1; R. Zapłata 2006, s

14 możliwości kilku różnych softwarowych technologii 21. Części składowe GIS nie muszą stanowić ujednoliconego pakietu programowania [ ] mogą być rozproszonym zbiorem, który dla określonych potrzeb jest łączony Historia powstania Systemów Informacji Geograficznej W 1854 r. doktor John Snow zastosował po raz pierwszy analizę przestrzenną opartą na rozmieszczeniu największej liczby zarażonych podczas epidemii cholery w dzielnicy Soho, w Londynie. Dzięki temu zlokalizował źródło zarazy studnię w środku dzielnicy 23. Do powstania Systemów Informacji Geograficznej przyczynił się rozwój techniki w drugiej połowie XX w., szczególnie dziedzin związanych z komputerami. GIS powstały wiosną 1962 r. w Kanadzie. Kanadyjski System Informacji Przestrzennej został stworzony przez Rogera Tomlinsona (ryc. 1), na potrzeby kanadyjskiego Departametntu Lesnictwa i Rozwoju Wsi (ang. Candaian Department of Forestry and Rural Development), a jego celem miało być określenie gleby pod względem rozmieszczenia, a także przyszłego zagospodarowania. Mapa była wykonana w skali 1: Tak zwany Kanadyjski GIS (CGIS) był pierwszym tego typu systemem. Wspierał narodowy skoordynowany system, w którym znajdowały się współrzędne z całego kraju, zakodowane, jako arcs 24, zmagazywnowane cechy oraz lokalizacje informacji w różnych plikach. CGIS istniał do lat 90 XX wieku i był największą bazą danych w Kanadzie M. Gillings, D. Wheatley 2002, s R. Zapłata 2006, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s Inaczej polilinie, jeden z rodzajów obrazowania danych wektorwoych w GIS. 25 M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s. 16,

15 Ryc. 1. Roger Tomlinson - twórca pierwszego program GIS (za W 1970 r. Amerykański Urząd Statystyczny użył programu o podobnym charakterze co GIS do ogólnego spisu ludności. Został on później wykorzystany przez Harwardzkie Laboratorium Grafiki Komputerowej i Analiz Przestrzennych, gdzie stworzono teoretyczne podstawy GIS i gdzie w 1977 r. stworzono pierwszy program, który łączył rozwiązania CGIS - ODYSSEY GIS. W 1969 r. powstała pierwsza książka dotycząca analiz GIS pt. Projektowanie z naturą I. McHarga, a już w 1987 r. został wydany pierwszy zeszyt International Journal of Geographic Infromation Systems, obecnie wydawany pod nazwą UGI Science 26. Równocześnie przedsiębiorstwa kartograficzne próbowały dostosować program do własnych celów. W 1967 r. powstała Brytyjska Eksperymentalna Jednostka Kartograficzna (ang. UK Experimental Cartography Unit ECU) Natomiast pierwsza mapa cyfrowa, która objęła cały kraj, powstała w 1995 r. w Wielkiej Brytanii (ryc. 2). Cyfrowa mapa świata, powstała niewiele wcześniej, w 1992 r M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s. 16, 17, M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s. 17,

16 Ryc. 2. Pierwszy przykład mapy cyfrowej. Fragment mapy geologicznej Abingdonu (za M.F. Goodchild, D.J. Longley, Maguire, D. W. Rhind 2008, ryc s. 17). W latach 80. XX w. komercjalizacją GIS zajęły się takie firmy jak M&S Computing, ESRI (Evironmental Systems Research Institute, utworzona w 1969 r.) i CARIS (Computer Aided Resource Information System), czy MapInfo (1986 r.). Rozwijały one kanadyjski GIS w światową sieć baz danych. W późniejszym czasie, na przełomie lat 80 i 90 XX w. GIS zostały przystosowane dla pojedynczego odbiorcy, korzystającego z osobistego komputera i zaczęły być szeroko wykorzystywany 28. W połowie ostatniego dziesięciolecia XX w. nastąpił gwałtowny rozwój Systemów Informacji Geograficznej i rozpowszechnienie się ich na całym świecie. Związane było to z upublicznieniem Internetu (dostęp przez strony www zaczął się w 1993 r.), a zarazem umożliwieniem błyskawicznej wymiany informacji oraz umiejscowieniem baz danych na serwerach. Pojawiły się także liczne darmowe źródła oraz programy umożliwiające powszechny dostęp do programów GIS. W roku 2000 liczba osób, które codziennie w pracy używały GIS wynosiła ponad milion, a około pięciu milionów miało z GIS kontakt okresowy M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s. 17, M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s

17 1.3 Terminologia Systemów Informacji Geograficznej W programach GIS używa się wielu fachowych terminów, między innymi informatycznych, czy geoinforamatycznych. Dotyczą one samych danych (jak raster, czy wektor), ale także wykonywanych czynności (analizy przestrzenne, ekwidystanta), są związane z gromadzeniem i opisywaniem (baza danych, atrybutów, metadanych). W celu wyjaśnienia pojęć poniżej przedstawiono definicje terminów używanych w pracy. Ryc. 3. Sposób reprezentacji danych przy pomocy rastra. Każda komórka ma zakodowaną wartość (może być to kolor) (za M. Gillings, D. Wheatley 2002, ryc. 2.6 s. 33). Dane GIS można przedstawić za pomocą rastrów lub wektorów 30. Raster to każdy typ danych przedstawianych, jako obraz złożony z pikseli. By przedstawić go w kolorze, piksele przybierają odpowiednio kolory: czerwony, zielony lub niebieski (RGB red, green, blue). Raster jest abstrakcją rzeczywistości, składa się z prostokątnych pól podzielonych na kolumny i rzędy. Każda z takich komórek, zwanymi też pikselami, ma przypisaną wartość (atrybut) powiązaną ze swoimi geograficznym odpowiednikiem (ryc. 3) 31. Dokładność takiego obrazu zależy od rozdzielczości, czyli rzeczywistej długości boków piksela. Wadą danych rastrowych jest fakt, że upraszcza obraz, tracimy wszystkie szczegółowe dane o zmienności cech wewnątrz pojedynczego piksela, któremu przypisujemy tylko jedną wartość. 32 Zwykle rastrami są zdjęcia lotnicze, czy obrazy satelitarne, których rozdzielczość 30 M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s M. Gillings, D. Wheatley 2002, s M. Gillings, D. Wheatley 2002, s.32 (tłumaczenie własne); M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s

18 jest liczona od kilku kilometrów do kilku centymetrów. zazwyczaj w formacie.tif,.raw lub.jpg. Dane rastrowe zapisywane są Ryc. 4. Przykładowe warstwy informacji w GIS z wykorzystaniem wektorów pod postacią punktów, linii i poligonów (za P. Jaskulski, A. Sołtysiak, 1998; M. Gillings, D. Wheatley 2002, ryc. 2.2, s. 26). Wektor przedstawia dane, jako geometryczne kształty, a różne geograficzne cechy tych danych są przedstawiane w odpowiedni dla nich sposób. Wektory mogą być przedstawione jako punkty, odnoszące się do pojedynczego położenia lub pokazujące obiekty w małej, dwu wymiarowej skali, mogą być też liniami (tworzą je, połączone odcinkami, jednowymiarowe punkty) i przedstawiają rzeki, drogi, koleje etc. Wektor może być również wielobokiem (ang. polygons), utworzonym z dwuwymiarowych danych, czyli połączonych punktów odcinkami, które tworzą pewien obszar. Wieloboki ukazują cechy geograficzne, zajmujące jakiś teren (ryc. 4) 33. Każdy z tych geometrycznych obiektów jest połączony z bazą danych, gdzie znajdują się obiekty przestrzenne stanowiące ilościową lub jakościową charakterystykę tych danych 34. Wektor generalizuje, czyli uogólnia obiekty - obrazy, które 33 M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s. 79; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s.33 34, B. Ducke 2001, s L. Kaczmarek, B. Medyńska-Gulij 2007, s. 129; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s.68; M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s

19 przedstawia za pomocą linii, punktów, poligonów 35. Generalizacji można dokonać przez uproszczenie lub wybór punktów i obiektów, wygładzenie ostrych kształtów obiektów, zmniejszenie dużej liczby szczegółowych znaków, łączenie i scalanie, dekompozycje, powiększenie lub zmniejszenie obiektu, wzmocnienie i przemieszczenie obiektów względem ich rzeczywistego położenia, by poprawić ich przejrzystość i czytelność 36. Wektory najczęściej są zapisywane w formacie.vpf,.shp lub.dwg ( zależne od używanego programu). Digitalizacja to przetwarzanie danych do postaci cyfrowej za pomocą m.in. digitizera lub skanera (ryc. 5) 37. Skaner jest bardzo dokładnym narzędziem, jego rozdzielczość wynosi od 200 dpi do 2400 dpi (liczba plam na centymetrach). Dla potrzeb pracy i tworzonego Systemu Informacji Archeologicznego przyjęto rozdzielczość dpi 38. Ryc. 5. Porównanie jakości skanów na podstawie różnych rozmiarów pikseli (za L. Kaczmarek, B. Medyńska-Gulij 2007, ryc.2, s.44). Wektoryzacja zmienia obraz rastrowy na wektory 39 (odwrotne działanie nazywane jest rasteryzacją). Przeprowadzana jest zazwyczaj ręcznie, punktowo lub strumieniowo, ale można to również wykonać automatycznie lub półautomatycznie (ryc. 6). Ograniczeniem staje się jednak skala mapy, która określa stopień szczególności. Również ręczna digitalizacja jest metodą pozyskania danych wektorowych. 35 M. Gillings, D. Wheatley 2002, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s R. Zapłata 2006, s L. Kaczmarek, B. Medyńska-Gulij 2007, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s

20 Ryc. 6. Digitizer (za M. F. Goodchild, P.A. Longley, D.J. Maguire, D.W. Rhind 2008, ryc. 9.7, s. 215). Georeferencja to dopasowanie powstałego obrazu do wybranego przestrzennego układy współrzędnych 40. Umiejscawia dane w rzeczywistym układzie współrzędnych, odwzorowanym w komputerze przy pomocy trzech punktów będących układem odniesienia. Współrzędne x i y są zależne od elipsoid stosowanych w polskich mapach. Elipsoida obrotowa natomiast jest odwzorowaniem kartograficznego modelu Ziemi. W polskich mapach używa się czterech elipsoid o różnych parametrach. Utworzonym plikom GIS nadają odpowiednie atrybuty. Opisują one wielkość piksela wzdłuż osi x, kąt obrotu rzędów, kąt obrotu kolumn, wielkość piksela wzdłuż osi y. Opisują także współrzędna terenową x i y środka lewego górnego piksela mapy, informacje o wersji i stronie kodowej pliku, nazwę pliku mapy, współrzędne terenowe i obrazowe trzech punktów kontrolnych, jednostki mapy oraz pełną definicję układu odniesienia, z podanym numerem elipsoidy, południkiem i równoleżnikiem początkowym wraz ze skalą długości i przesunięciem osi x i y (ryc. 7) 41. W przypadku mniejszych obszarów badawczych georeferencja nie jest potrzebna L. Kaczmarek, B. Medyńska-Gulij 2007, s L. Kaczmarek, B. Medyńska-Gulij 2007, s ; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s M. Gillings, D. Wheatley 2002, s

21 Ryc. 7. Przykład nadawania georeferencji (za gisdiary.wordpress.com). Analiza zgromadzonych informacji jest podstawowym celem stosowania GIS, umożliwia to rozumienie prawidłowości w przestrzeni. 43 Wyniki analiz przestrzennych, czyli informacje o wzajemnych relacjach badanych przestrzeni, mogą odnosić się do ich lokalizacji, zawartości badanych obszarów, informacji dotyczących zmian w czasie, zależności między badanymi danymi, czy do przewidywania przyszłych procesów 44. Wyniki są jednak zależne są od dokładności i poziomu uogólnienia danych, wiarygodności atrybutów i aktualności danych 45. Dzisiaj naukowcy stworzyli kilka nowych definicji analiz przestrzennych podzielonych ze względu na rodzaj użytych technik 46. Ryc. 8. Ekwidystanta (za M. F. Goodchild, P. A. Longley, D. J. Maguire, D. W. Rhind 2008, ryc s. 337). 43 D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s R. Zapłata 2006, s D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s M. Gillings, D. Wheatley 2002, s

22 Ekwidystanta 47 (ang. proximity buffers), inaczej buforowanie, polega na oznaczeniu obszaru, o wyznaczonej wielkości maksymalnej, wokół obiektu, punktu lub obszaru na mapie (na przykład oznaczenie obszaru od 0 do 500 m od wybranego punktu). Mierzona jest odległością (np. metrami, czy kilometrami) lub czasem (np. obszar oddalony o godzinę drogi). Ekwidystanta jest najprostszą, a jednocześnie najbardziej użyteczną metodą w analizach bliskości. Jest również pomocna przy łączeniu wielu informacji, o jednakowych wartościach, w jednolite zbiory (ryc. 8) 48. Interpolacja przestrzenna jest jedną z metod analiz przestrzennych wykorzystywaną przy cechach ciągłości. Służy przede wszystkim do tworzenia metodą izolinii modelu terenu, szacując wartość punktów, dla których nie ma pomiarów. Interpolację wykorzystuje się przy tworzeniu Cyfrowego Modelu Terenu (z ang. Digital Elevation Model, akronim DEM), zmianie rozdzielczości przestrzennej rastra, czy przy wykreślaniu poziomic z ograniczonego zbioru punktów. Interpolacja przestrzenna to również wykorzystanie metod: wieloboków Thiessena, opierającej się na tzw. zasadzie sąsiedztwa; odwrotnych odległości, oszacowania rozkładu gęstości i krigningu. Ostatnia z wymienionych metod pozwala odkryć prawidłowości w układzie danych, a następnie na podstawie tych informacji przeprowadzić interpolację 49. Baza danych GIS to zbiór danych geograficznych zorganizowanych w systemach geoinformacyjnych odnoszących się zazwyczaj do określonego obszaru przestrzennego. 50 Baza może mieć różną strukturę hierarchiczną, sieciową, relacyjną lub obiektową. Jednostkami są zazwyczaj rekordy składające się z pól, które reprezentują poszczególne obiekty geograficzne lub kartograficzne, natomiast ich pola odpowiadają atrybutom. Tematyczna organizacja bazy operuje pojęciem warstwy zawierającej obiekty. Zarządzanie danymi może się odbywać na podstawie bazy wewnętrznej lub zewnętrznej. Zdarza się również, że dane geometryczne mogą być w jednej bazie, a dane opisowe w drugiej Za tłumaczeniem A. Magnuszewskiego w M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s M. Gillings, D. Wheatley 2002, s.148; M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s ; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s L. Kaczmarek, B. Medyńska-Gulij 2007, s D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s

23 Atrybuty są to cechy obiektów przestrzennych stanowiące ilościową lub jakościową charakterystykę danych (Ryc.9). Ostatnim etapem tworzenia nowych danych w programie GIS jest przyłączenie do stworzonych obiektów przestrzennych ich cech. Istnieją różne rodzaje atrybutów: ilorazowe, opisowe, cykliczne, interwałowe, nominalne i porządkowe. Najprostszy typ to atrybuty nominalne, odróżniające jeden obiekt od drugiego przy pomocy koloru, litery, czy liczby. Inny typ, to atrybuty porządkowe, wynikające z uszeregowania obiektów. Atrybuty interwałowe rozróżniają wartości obiektów, np. skalę stopni Celsjusza. Ilorazowe atrybuty to atrybuty, których można obliczyć wzajemny stosunek. 52 Atrybuty opisowe określają przynależność obiektów do odpowiedniej klasy danych, wartościują cechy, określają indywidualne nazwy obiektów. W terenie są przedstawiane za pomocą tabeli i opisów. Pozyskane w ten sposób informacje należy zakodować z jednoczesnym stworzeniem słownika opisującego te atrybuty 53. Ryc. 9. Atrybuty połączone z elementami mapy wektorowej (za L. Kaczmarek, B. Medyńska- Gulij 2007, ryc. 8, s. 53). 52 M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s.72, 226, L. Kaczmarek, B. Medyńska-Gulij 2007, s

24 Metadane są danymi o danych, dokumentacją zbioru danych. Ułatwiają wyszukiwanie informacji w bazie danych działając na zasadzie katalogu i porządkując informacje według określonej przez użytkownika kategorii. Metadane podają także informacje na temat jakości, rozdzielczości danych, formatu pliku i jego zawartości GIS w Archeologii Historia zastosowania GIS-u w archeologii Pierwsze urządzenia mechaniczne wprowadzono do badań archeologicznych w latach 50. XX w., jednak dopiero wprowadzenie skomplikowanych narzędzi pomiarowych (przede wszystkim Total Station), w latach 90. XX w., umożliwiło prace z dokładnością do milimetrów. Był to pierwszy duży krok w kierunku włączenia GIS do archeologii oraz usprawnienia procesu tworzenia dokumentacji, poprzez którą archeolodzy rejestrują zabytki, obiekty i warstwy odnotowane na stanowisku, a które są niszczone podczas badań 55. W archeologii GIS po raz pierwszy były wykorzystane na przełomie lat 70 i 80 XX w., w celu przeprowadzenia analiz statystycznych, utworzenia baz danych i kartografii komputerowej 56. Ich pojawienie się wypełniło pewną niszę i przyczyniło się do gwałtownego, szybkiego rozwoju użycia aplikacji GIS w archeologii. Archeolodzy zostali wciągnięci w rozwój komputeryzacji. Okazało się, że narzędzie doskonale nadawało się zarówno do pracy na stanowisku, jak i w regionie, wpisując się idealnie w zapotrzebowanie archeologów. Początkowo naukowcy używali GIS do zadań, które były już wcześniej prowadzone, ale w inny sposób, najczęściej ręczny 57. Z czasem badacze odkrywali nowe możliwości, choćby pracę na różnych typach danych i możliwość łączenia ich w jeden pakiet informacji, który można było analizować. Przydatność GIS wynikała również z ich elastyczności 58. Systemy Informacji Geograficznej umożliwiły wizualizację rozlokowania materiału archeologicznego. W latach 80. XX w. w USA po raz pierwszy narzędzie to zostało użyte do zarządzania dziedzictwem narodowym i modelowania prognostycznego (ang. predicitive modeling) 59. W 1990 r. wydana została publikacja na temat archeologii i GIS Interpreting Space: GIS and 54 M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s. 259; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s H. Kammermans 2007, s R. Zapłata 2006, s G. Lock 2001, s. 153, 154, K.M.S. Allen 1990, s R. Zapłata 2006, s

25 archaeology, napisana pod redakcją K.M. Allen, S.W. Green oraz E.B.W Zubrow 60. W przeciągu 20 lat użytkowania GIS w archeologii uwypukliły się nie tylko ich mocne, ale i słabe strony. Pojawił się problem metodologicznego i teoretycznego jego wykorzystywania. Większość [pierwszych] metod badawczych GIS myliła ładne obrazki z innowacją, jak w przypadku wizualizacji, albo twierdzenie o prostych zależnościach z teorią, jak w przypadku modelowania prognostycznego. Nie znaczy to, że poprzednie ( ) wysiłki były bezcelowe; faktycznie bez tych wczesnych badań wiele narzędzi dyskutowanych dzisiaj pozostałoby nierozwiniętych. 61 W Polsce jedne z pierwszych analiz przestrzennych przy pomocy aplikacji komputerowych zostały wykonane przez m.in. Z. Kobylińskiego, M. Dulinicza, P. Urbańczyka. Badania skupiały się na sprawdzaniu gęstość występowania różnych typów stanowisk (np. cmentarzysk, osad) z różnych epok (np. epoka brązu, średniowiecze), znanych z różnych źródeł (teksty historyczne, wykopaliska, badania powierzchniowe), próbach modelowania procesów osadniczych w przeszłości, czy sprawdzaniu różnych metod analiz punktowych na układach przestrzennych występujących na stanowiskach archeologicznych 62. Podstawowe programy używane w archeologii to ArcGIS firmy ESRI, Idrisi i Map Info firmy The MapInfo Company. Powstają też liczne darmowe programy jak np. gvsig, GRASS (akronim Geographic Resources Analysis Support System) oraz QGIS Współczesne aplikacje GIS w archeologii Istnieją różnorodne sposoby użytkowania aplikacji GIS w archeologii: Zarządzanie Zasobami Kulturowymi (ang. Cultural Resource Management CRM), analizy statystyczne i przestrzenne, Archeologia krajobrazu (ang. Landscape archaeology). Zarządzanie Zasobami Kulturowymi służy ochronie i zarządzaniu dziedzictwem kulturowym, w tym archeologicznym, we współpracy z innymi sektorami publicznymi służącymi społeczeństwu. GIS, jak wiadomo umożliwiają przeprowadzanie analiz statystycznych i przestrzennych, które aktualnie zaadoptowano do badań stanowisk archeologicznych. Archeologia krajobrazu jest jedną z dziedzin archeologii, która bada procesy zachodzące w krajobrazie. 60 Interpreting Space: GIS and archaeology, K.M.S. Allen, S.W. Green, E.B.W. Zubrow (red.). Londyn Nowy Jork Filadelfia. 61 T. Church, R. J. Brandon, G. Burgett 2000, s. 135 (tłumaczenie własne); M. Gillings, D. Wheatley 2002, s Z. Kobyliński 1987, s.21-53; M. Dulinicz, Z. Kobyliński 1990, s ; Z. Kobyliński, P. Urbańczyk 1984, s M. Gillings, D. Wheatley 2002, s. 16; (wgląd ); M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s

26 Poniżej podano kilka przykładów aplikacji, które są już używane, w ochronie dziedzictwa archeologicznego, jak również w odniesieniu do analizowania i modelowania zjawisk w przeszłości. Do analiz 3D w GIS używa się m.in. DEM-u (Cyfrowy Model Wysokościowy, ang. Digital Elevation Model). Służy on do przeprowadzania pomiarów, analizowania i modelowania zjawisk w trzecim wymiarze 64. Jest to użyteczny sposób reprezentacji rzeźby terenu, powierzchni Ziemi w systemach geoinformacyjnych. 65 DEM wykorzystywany jest m.in. do tworzenia modeli nachylenia i ekspozycji stoku, krzywizny terenu, archeologicznego krajobrazu, miejsc nasłonecznionych, a także analiz: widoczności, kosztów przemieszczania, wyznaczanie ścieżki najmniejszego wysiłku 66. DEM używany jest również do automatycznego tworzenia warstwic, profili podłużnych i poprzecznych. Umożliwia także przeprowadzanie analizy zjawisk geograficznych, procesów naturalnych i społecznych, zasobów środowiska przyrodniczego i społeczno ekonomicznego. Dokładność danych w DEM-ie jest najważniejsza, bo to one nadają jakość reprezentacji krajobrazu oraz odpowiadają za dane uzyskane poprzez analizy oparte o model. DEM-y, dobrej jakości, dostępne są także na stronach rządowych albo u komercyjnych posiadaczy danych 67. DEM przetworzony o metodę numeryczną to Cyfrowy Model Terenu ( ang. Digital Terrain Model akronim DTM). Istnieją trzy typy cyfrowej reprezentacji terenu (DEM): model poziomicowy, model rastrowy i model triangulacyjny. Model poziomicowy (ang. Digital Line Graph, akronim DLG) jest podstawowym modelem stworzonym na podstawie izolinii stworzonych z wektorów, opartych o współrzędne x, y, z. W DLG każdy obiekt przestawiony jest pod postacią punktu, linii łamanej lub wieloboku. Poziomice pokazane są jako polilinie z przypisanymi atrybutami, określającymi wysokość 68. Model rastrowy przedstawiony jest za pomocą rastrów opartych o punkty wysokościowe 69. Rastrowa analiza przestrzenna i modelowanie, w szczególności zasobów 64 R. Zapłata 2006, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008., s Przykłady takiego wykorzystania DEM-u można znaleźć w pracy R. Zapłaty Viewshed Analysis, Regional Studies and Cultural Perception, gdzie DEM wykorzystano mapy widoczności dla grodów w regionie Ostrowa Lednickiego. Wykorzystanie DEM-u w analizach przestrzennych przedstawiono także w dalszej części pracy za M. Sauerbier 2006 oraz B. Ducke R. Zapłata 2006, s. 178; M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s. 81; J. Conolly, M. Lake 2006, s ; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s.107; K. L. Kvamme 1990, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s. 81; R. Zapłata 2006, s R. Zapłata 2006, s

27 środowiska przyrodniczego, wykorzystuje piksele. Każdemu pikselowi przypisana jakaś wartość np Zazwyczaj dane rastrowe są gromadzone, jako tablica wartości przypisanych oczkom regularnej, prostokątnej siatki punktów tzw. GRID. Daje efekt podobny do mapy, chociaż zawiera więcej informacji, GRID najczęściej używany jest jako podkład. 70 Ryc. 10. Dwu i pół wymiarowy GIS (za oceanexplorer.noaa.gov). Model triangulacyjny (ang. Triangular Irregular Network TIN, czyli model sieci nieregularnych trójkątów) został wynaleziony w latach 70. XX wieku. Jest to model złożony z nieregularnych, sąsiadujących, niepokrywających się trójkątów, które odtwarzają rzeźbę terenu. Wierzchołki trójkątów są punktami wysokościowymi. TIN odzwierciedla zmienność rzeźby modelowanego terenu, umożliwia zachowanie relacji topograficznych form rzeźby terenu 71, ułatwia przeprowadzanie zaawansowanych analizy przestrzennych, łącznie z obliczeniem wysokości spadku, ekspozycji stoku i linii widoku miedzy punktami. TIN nadaje się do gromadzenia i analizowania danych, ponieważ zawiera w sobie oryginalne punkty pomiarowe 72. W archeologii zastosowano model triangulacyjny do utworzenia warstwy 70 M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s. 196; D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s.37; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s.112 (tłumaczenie własne). 71 D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s.37; M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s ; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s ; R. Zapłata 2006, s

28 archeologicznej, na podstawie trzech koordynatów odnalezionych zabytków 73. Aktualnie do budowy DEM, o wysokiej dokładności i rozdzielczości, używa się teledetekcji, czyli pomiaru właściwości obiektów bez fizycznego kontaktu, uzyskanych przy pomocy pomiarów ilości promieniowania elektromagnetycznego odbitego, wyemitowanego, lub rozproszonego przez obiekty. 74 Używa się skaningu laserowego technologii nie zależnej od warunków oświetleniowych, pozwalającej uzyskać precyzyjny model rzeźby terenu, także dla obszarów zwartej pokrywy roślinnej. 75 W tym celu wykorzystuje się LIDAR (akronim angielskiej nazwy Light Detection and Ranging), który obrazuje dane przestrzenne za pomocą grafiki 3D 76. Analiza widoczności (ang. viewshed analysis) jest metodą badań percepcji otoczenia. 77 Definiowana jest, jako analiza określania widoczności, która pozwala ustalić obszar widoczny dla obserwatora znajdującego się na powierzchni terenu, w konkretnym miejscu. 78 Podstawą analizy jest Cyfrowy Model Terenu, pokazujący topografię. W tym celu często stosuję się TIN, z uwagi na najdokładniejszego odwzorowania ukształtowania terenu. Analizę rozpoczyna się określeniem wysokości, na jakiej znajduje się obserwator i zasięgu badanego terenu. Obszary widoczne i nie widoczne wyznaczane są przez określenie torów promieni, wysyłanych z miejsca widokowego ( ). Miejsca widoczne odnotowane są jako wartości 1, niewidoczne jako Jeżeli jakiś teren jest niewidoczny, analiza pomaga ustalić, dlaczego tak się dzieje. Przy analizie widoczności można również zastosować zjawisko przemieszczania się obserwatora, analiza zastępuje wtedy panoramiczny obraz i wzrokowe sekwencje łączy z ruchem 80. Pewnym mankamentem jest to, że analiza widoczności nie może dość często uwzględniać roślinności - paleośrodowiska np. wysokości drzew w modelach przeszłości. Dodatkowo przy interpretacji wyników należy uwzględniać kulturową zmienność i różnorodność między dzisiejszym rozumowaniem widzenia/patrzenia, a sposobami rozumienia i praktykowania widzenia/patrzenia w przeszłości J. Conolly, M. Lake 2006, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski 2007, s M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W Rhind 2008, s J. Jasiewicz 2009, s R. Zapłata 2009, s R. Zapłata 2008, s R. Zapłata 2006, s ; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s ; J. Jasiewicz 2009, s R. Zapłata, 2008, s

29 Metoda zaadoptowana została w archeologii w latach 70. XX w., ale nie została wówczas jeszcze rozwinięta. Zainteresowano się nią ponownie, na fali dyskusji teoretycznych na przełomie lat 80 i 90 XX w., gdzie widoczności przypisano taką samą rangę, jak odczuciom fizycznym przy poznawaniu świata 82. Dlatego też, używana jest np. przy ponownym badaniu miejsc, którym, w latach 70, przypisano ważną rolę wyznaczników terytorialnych. Aktualnie używa się jej także do badań np. miejsc kultu, zarówno pod względem topografii, jak i astronomii 83. Analiza kosztów przemieszczania (ang. cost surface analysis) się jest metodą obliczenia energii potrzebnej do przejścia wyznaczonego odcinka, od jednego miejsca, do drugiej, po zróżnicowanym (przede wszystkim pod względem wysokości) terenie, w oparciu o Cyfrowy Model Terenu. Zwykle wykonywana jest na rastrze, jednak w tym celu można również wykorzystać wektor. Analiza uwzględnia różne czynniki wpływające na tzw. koszt podróży np. tarcie (ang. friction), bariery nie możliwe do przejścia jak skarpy, cieki wodne, strome stoki. Na analizę wpływa również wybór sposobu poruszania (na piechotę, łodzią, wozem itd.). Wynikiem końcowym jest trasa wymagająca najmniejszego zużycia energii. W archeologii analizę tę używa się w studiach osadniczych, do wyznaczenia zasięgu kontroli osad, czy określenia szlaków migracyjnych 84. Zastosowanie GIS-u w archeologii dzielimy na dwie kategorie Intra-site i Inter-site. Różnica między nimi skupia się na zasięgu i obszarze badań. Analizy Inter-site pojawiły się na przełomie lat 60 i 70 XX wieku i są najczęściej stosowane. Odbywają się w obrębie danego obszaru geograficznego, na poziomie regionalnym oraz w przestrzeni 85, czyli szerszej perspektywie. Bardzo często używa się Inter-site przy modelowaniu prognostycznym, mechanicznym modelowaniu przestrzennym, zdobywaniu nowych informacji i ekonomicznym wyjaśnianiu zjawisk społecznych. Analiza taka umożliwia skupienie się na relacji miedzy stanowiskami, a ich otoczeniem, pomaga przy identyfikacji wzorów tych zależności. Analiza Intra-site dotyczy badań wewnątrz stanowiska, ma charakter lokalny, o zdecydowanie mniejszej skali R. Zapłata 2006, s ; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s ; J. Jasiewicz 2009, s R. Zapłata 2006, s ; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s J. Jasiewicz 2009, s. 189; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s.151; J. Conolly, M. Lake 2006, s ; P. Bahn, C. Renfrew 2002, s ; (wgląd ). 85 M. Dulinicz, Z. Kobyliński, 1990, str M. Gillings, D. Wheatley 2002, s. 236, ; R. Zapłata 2006, s. 195; T.M Harris, G.R Lock 1995, s

30 Modelowanie predykcyjne (ang. predicitive modeling) 87 to modelowanie wspierające przewidywanie z pewnym prawdopodobieństwem występowanie stanowisk archeologicznych 88. W archeologii stosuje się ten model do poszukiwań statystycznych zależności pomiędzy przyrodniczymi i pozaprzyrodniczymi czynnikami, wpływającymi na proces osadniczy, a rozmieszczeniem obiektów osadniczych w przestrzeni geograficznej. 89 Innymi słowy, służy przewidywaniu lokalizacji stanowisk archeologicznych, które jeszcze nie zostały rozpoznane 90. Modelowanie predykcyjne miało swój początek w rządowych projektach zarządzania ziemią w USA, na przełomie lat 70 i 80 XX w. Dziś jest stosowane m. in. do Zarządzania Zasobami Kulturowymi (CRM) w USA, Kanadzie i Holandii 91. W archeologii modelowania predykcyjnego używa się we współpracy z planistami i inwestorami. Jest to analiza potrzebna inwestorom, którzy muszą przeprowadzać badania archeologiczne na własny koszt przed wykonaniem planowanej inwestycji, jest też potrzebna archeologom, którzy chcą zapewnić ochronę dziedzictwu archeologicznemu przed ewentualnymi zniszczeniem, dokonanym np. przez rolnictwo, czy budownictwo 92. Modelowanie predykcyjne wspiera pozyskiwanie informacji, takich jak: obecność lub brak występowania stanowiska, jego rodzaj, także rozprzestrzenienie stanowisk albo artefaktów, czy możliwość występowania niezadokumentowanego stanowiska archeologicznego 93. Modelowanie predykcyjne można podzielić na modelowanie indukcyjne i dedukcyjne. Indukcyjne, inaczej korelacyjne, albo empiryczne, polega przede wszystkim na określeniu zależności między znanymi stanowiskami archeologicznymi, a cechami środowiska 94. Modele dedukcyjne opierają się o teorie preferencji osadniczych w pradziejach, względem różnych zmiennych przyrodniczych. 95 Na tej podstawie wyznaczane są obszary prawdopodobnego występowania stanowisk archeologicznych. 87 Tłumaczenie zaproponowane przez J. Jasiewicz M. Gillings, D. Wheatley 2002, s. 165; J. Conolly, M. Lake 2006, s J. Jasiewicz 2009, s M. Gillings, D. Wheatley 2002, s. 165; J. Conolly, M. Lake 2006, s.179; H. Kammermans 2000, s H. Kammermans 2000, s. 125; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s. 165; G. Lock 2001, s J. Jasiewicz 2009, s. 184; J. Conolly, M. Lake 2006, s.180; H. Kammermans 2000, s M. Gillings, D. Wheatley 2002, s J. Jasiewicz 2009, s. 184; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s. 166; H. Kammermans 2000, s J. Jasiewicz 2009, s

31 Analiza Najbliższego Sąsiada (ang. Average Nearest Neighbour) oblicza średnią odległość pomiędzy dwoma najbliższymi punktami (może również obliczyć średnią odległość do drugiego, trzeciego itd. najbliższego punktu). W archeologii jest stosowana od lat 70 XX w., a jej popularność wynika z nieskomplikowanych obliczeń. Umożliwia również wykrycie skupisk obserwowanych zjawisk, wzorców pomiędzy sąsiednimi punktami, dlatego też łączy się ją z inną analizą - Analizą Rozproszenia Punktów 96. Analizy Rozproszenia Punktów jest pochodną Analizy Najbliższego Sąsiada. Bada losowość rozmieszczenia danego zjawiska. Analizę stosuję się przede wszystkim w przypadku zjawisk przedstawionych za pomocą punktów. W archeologii są one przydatne podczas rozpatrywania układów osadniczych oraz procesów dystrybucji artefaktów. Istnieją trzy typy rozkładu punktów: losowy (ang. random), skupiony (ang. clustered) oraz rozproszony (ang. dispersed). Rozkład losowy (ryc. 11, ramka środkowa) pojawią się, gdy punkty są rozmieszczone niezależnie od siebie, nie wpływa na nie żaden czynnik lub wpływa na nie wiele równoważących się czynników. W rozkładzie skupiony (ryc. 11, ramka prawa) występują grupy punktów tzw. klastry (ang. clusters). Klastry są efektem istnienia czynników, albo procesów, które doprowadziły do takiego rozkładu w wyniku istnienia naturalnych atraktorów lub wyniku kulturowego procesu koncentracji. 97 Rozkład rozproszony (ryc. 11, ramka lewa) powstaje w wyniku planowania, jest najczęściej rezultatem procesu nadzorowanego 98. Ryc. 11. Możliwe wyniki analizy rozproszenia punktów (za W analizach przestrzennych w celu m.in. zbadania jak rzeczywiście wygląda losowa dystrybucja punktów albo w celu wybrania reprezentatywnych danych do dalszych badań używa się symulacji Monte-Carlo. Jest to metoda statystycznego próbkowania, spełniająca 96 M. Gillings, D. Wheatley 2002, s. 129; J. Conolly, M. Lake 2006, s ; R. Zapłata 2006, s J. Jasiewicz 2009, s J. Jasiewicz 2009, s , I M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s

32 ważną rolę w GIS. Szacuje ona cechy dużych zbiorów na podstawie losowo wybranych próbek. Jednak, kiedy próbkowanie ma dotyczyć dużych zespołów danych, istnieje prawdopodobieństwo, że losowe próbkowanie będzie niereprezentacyjne. W tej sytuacji używa się symulacji Monte-Carlo, która parokrotnie wybiera różne losowe próbki, których może być nawet ponad tysiąc. Losowe próbkowanie pojedynczych rekordów z całego zbioru pokazuję zależności z całym zbiorem. Dlatego zbiór ten może zostać oszacowany na podstawie próbek. 99 Zadanie te, nie możliwe do wykonania ręcznie, wykonuję zwykle prosty program, który po wybraniu próbek uśrednia ich wyniki i zapisuję w pliku tekstowym. Chociaż symulacja wymaga dużej mocy obliczeniowej, to tysiąc próbek z tysiąca punktów, zwiększa pewność, że cechy próby losowej są dobrze oszacowane. 100 Analizy gęstości (ang. density analysis) definiują lokalizację koncentracji danego zjawiska, np. występowania skupisk fragmentów ceramiki. Do analizy można użyć dowolnego typu danych, jednak najczęściej przeprowadza się ja na zjawiskach przedstawionych za pomocą punktów. Prosta analiza gęstości jest podobna do interpolacji. Tworzy raster, wewnątrz którego atrybutem każdej komórki jest gęstość występowania w niej badanych punktów. Na tej podstawie tworzy się okrągłe obszary z promieniem, dowolnej wielkości, wybranej przez użytkownika, a zaczynającym się wewnątrz każdego punktu. Łączenie tych obszarów daje zgeneralizowany wynik prostej analizy gęstości. W archeologii stosuję się jednak nieparametryczną estymację jądrową (ang. Kernel Density Estimation). W tym przypadku dla każdej komórki rastra, dystans pomiędzy środkiem komórki, a każdym danym punktem jest obliczony i przekształcony w gęstość przy pomocy żądanej funkcji matematycznej, zwanej jądrem (ang. kernel) [najczęściej w postaci funkcji gęstości standardowego rozkładu normalnego (tzw. funkcji Gaussa)]. Wartości gęstości następnie są zsumowane we wszystkich zdarzeniach (tj. miejscach występowania wspomnianych punktów) podając szacowaną liczbę punktów dla jednej komórki. Proces ten jest powtarzany dla każdej komórki rastra. 101 Dzięki temu, oraz ze względu na ciągły charakter funkcji gęstości, będącej wynikiem analizy KDE, gęstość występowania punktów (np. zabytków) pomiędzy poszczególnymi komórkami rastra rozłożona jest w sposób równomierny i ciągły, a nie, jak w przypadku prostej analizy, skokowo. Zwykle jednak skomplikowane obliczenia wykonywane są automatycznie przez program, w którym przeprowadzamy analizę, a wynik 99 J. Conolly, M. Lake 2006, s.162 (tłumaczenie własne). 100 J. Conolly, M. Lake 2006, s (tłumaczenie własne). 101 S. Shekhar, H. Xiong 2008, s.188 (tłumaczenie własne). 32

33 końcowy przestawiony jest w postaci rastra (patrz ryc.12) W archeologii analizę gęstości stosuję się przy badaniach osadnictwa, albo dystrybucji artefaktów. W pierwszym przypadku, analizy mogą wskazać skupiska intensywnego osadnictwa, zaś w drugim przypadku, mogą wskazać zasięg lub funkcje użytkowe konkretnego obiektu 102. Ryc.12. Wyniki analizy gęstości. Ciemniejszym kolorem zaznaczone są skupiska ceramiki, które pokrywają się z obiektami odkrytymi podczas prac wykopaliskowych (oprac. J.M.Chyla) Zarządzanie Zasobami Kulturowymi Jak wspomniano wcześniej Zarządzanie Zasobami Kulturowymi (ang. Cultural Resource Managment) pomaga w ochronie i zarządzaniu informacją o dziedzictwie kulturowy. CRM obejmuje takie działania jak identyfikacja, ochrona, prezentacja i interpretacja stanowisk archeologicznych i historycznych, które są zagrożone przez rozwój miast, naturalne procesy albo szkody w wyniku ruchu turystycznego. 103 Jest to rozwinięcie istniejących już baz danych, które miały za zadanie gromadzić informacje o terenach ważnych dla archeologów. GIS oferują więcej niż zwykłe bazy danych, umożliwiają zarządzenie danymi przestrzennymi na temat lokalizacji stanowisk i artefaktów archeologicznych, ale również informacjami, które 102 M. F. Goodchild, D. J. Longley, Maguire, D.W. Rhind 2008, s ; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s. 129; J. Conolly, M. Lake 2006 s J. Conolly, M. Lake 2006, s. 291 (tłumaczenie własne). 33

34 dokumentują morfologię i typologię terenu w formie, którą można poddać kwerendzie. Dodatkowo pozwalają na integrację różnego typu danych jak: fotografia lotnicza, CMT, zdjęcia satelitarne, mapy historyczne, mapy typologiczne, mapy zagospodarowania przestrzennego, a także dane środowiskowe, czy administracyjne. CRM jest zwykle kierowane przez rząd w formie lokalnej, narodowej lub międzynarodowej Krytyka zastosowania GIS w archeologii PaleoGIS i GIS2 Krytyka Systemów Informacji Geograficznej jako takich pojawiła się już na początku lat 90 XX w. Dyskusja nad zastosowaniem tego narzędzia idealnie wpisuje się w dyskusję pomiędzy procesualistami, a postprocesualistami. Krytyka GIS istnieje nie tylko w archeologii, jest ogólnie znana pod nazwą: Debata GIS i społeczeństwo (ang. GIS and Society) 105. Uważa się, że użytkownicy GIS bywają narażeni na antyhistorycyzm i poglądy pozytywistyczne. GIS jest nową metodą, ale niejednokrotna interpretacja wyników i zastosowanie omawianego narzędzia w archeologii przejawia stare, funkcjonalistyczne myślenie. Postprocesualiści postrzegali GIS, jako narzędzie, które jednak nie jest obiektywne i wolne od decyzji użytkownika. Podkreślili, że mapa, podstawa GIS, już sama w sobie jest interpretacją. Pod wpływem debaty, w jaki sposób związek między człowiekiem, a krajobrazem można przedstawić przy pomocy modeli w GIS, geograf Michael Curry, w książce Digital places: living with geographic information technologies 106 zaproponował klasyfikację GIS w dwóch ujęciach: PaleoGIS i GIS2. PaleoGIS jest obecny w większości zastosowań GIS w archeologii. PaleoGIS uznano za odpowiadające m.in. scjentystycznie ukierunkowanemu procesualizmowi.( )[a także] obciążone determinizmem środowiskowym i interpretacjami funkcjonalistycznym. 107 Stwierdzono także, że PaleoGIS redukuje złożoną rzeczywistość tylko do kilku prostych zmiennych 108. Przeciwne podejście reprezentuje GIS2, w którym podkreślana jest znaczna rola miejsca i postuluje się zwrot w stronę przed-nowożytnej przeszłości oraz skierowanie się w 104 M. Gillings, D. Wheatley 2002, s ; J. Conolly, M. Lake 2006, s ; (wgląd ). 105 G. Lock 2001, s M. Curry R. Zapłata 2006 s. 198; P.F. Fisher 1999, s. 9-10; G. Lock 2001, s , R. Zapłata 2006 s ; G. Lock 2001, s

35 stronę rzeczywistości społecznej opartej na znaczących powiązaniach z miejscem. 109 Znaczy to, że społeczność jest organizowana na podstawie wspólnych zestawów kategorii rozumienia świata materialnego i społecznego, pozostawiając jednak możliwość aktywnej roli jednostek. GIS2 rozumiany jest jako interpretacyjny, humanistyczny oraz post-procesualny. Podejście to odrzuca determinizm środowiskowy i skupia się na interpretacji i zrozumieniem przeszłej rzeczywistości. 1.6 Wybrane przykłady wykorzystania GIS w archeologii GIS i ich aplikację, m.in. te wyżej wymienione, są szeroko stosowane w archeologii. Poniżej przedstawiono cztery przykłady zastosowania Systemów Informacji Archeologicznej ukazujące możliwości zastosowania różnych aplikacji, w różnych warunkach. Projekt Nasca/Palpa zwraca uwagę na badania krajobrazu, wizualizację 3D oraz możliwości udostępniania baz danych. Projekt POHAN podkreśla, że aplikacje GIS można zastosować również w odniesieniu do badań archeologicznych, które odbyły się 50 lat temu. Program mazepa pokazuje, w jaki sposób GIS ułatwiają kwerendę danych, a także konserwatorski monitoring stanowisk archeologicznych Geoglify z Nazca, Peru Kultura Nazca rozwijała się w dzisiejszym Peru od 200 r. p.n.e do około 600/650 r. n.e 110. W tym okresie ludność zamieszkiwała obszary przy dolinach rzek, które przecinały tereny pustynne. Kultura ta zasłynęła z geoglifów, które ludność kultury Nazca stworzyła na wzgórzach i płaskowyżach pustyni pomiędzy dolinami. Tak zwane linie Nazca odkryte zostały w latach 20. XX wieku. Wtedy też zostały uznane za kalendarz. Dziś uważa się, że petroglify miały służyć ceremoniałowi płodności, a ich ścieżkami miała płynąć woda. Jednak te hipotezy oparte są tylko na analogiach z innymi kulturami istniejącymi w Andach. Dodatkowo na terenach występowania linii Nazca przeprowadzono tylko parę naukowych badań, których wyniki nie zostały jeszcze opublikowane. Także obszar, kształt terenu oraz ilość i rozmiary geoglifów powodują trudności w przeprowadzeniu całościowych badań. Do 109 R. Zapłata 2006, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s. 161; M. Sauerbier 2006, s. 73; K. Lambers, M. Sauerbier 2003, s

36 niedawna tylko parę stanowisk zostało dokładnie udokumentowanych na mapach 111. Praca Swiss-Leichtenstein Fundation for Archaeological Research Abroad przy wykorzystaniu GIS, a także fotogrametrii oraz zdjęć lotniczych mają na celu stworzenie wizualizacji 3D geoglifów z okolic miejscowości Palpa. Archeolodzy wspólnie z geologami przeprowadzili badania linii Nazca 112. Przeanalizowanie zdobytych informacji ma wskazać zależności i relacje między osadami, a petroglifami. Analizy w GIS mają pomóc w zrozumieniu ich wzajemnej przestrzennej zależności, rozmieszczeniu, a także kontekstu naturalnego i kulturowego. Badacze również sprawdzili czy miejsce budowy linii Nazca było zależne od ich widoczności z wiosek oraz czy widoczność geoglifów między sobą także była czynnikiem wpływającym na miejsce ich powstania 113. Innym celem użycia GIS w tym projekcie jest integracja i zarządzanie różnego rodzaju danymi (wektory, rastry, pliki tekstowe), a przede wszystkim bieżąca wymiana informacji pomiędzy badaczami 114. GIS mają także zapewnić ochronę linii Nazca zagrożonych erozją i działalnością człowieka 115. Dzięki fotogrametrii, zdjęciom lotniczym oraz GIS po raz pierwszy udało się stworzyć wizualizację terenów wokół osad. W tak trudnym i niedostępnym terenie przeprowadzono jego analizę, stopień pochylenia stoków i dostępność geoglifów. Okazało się, że duży wpływ na miejsce powstania petroglifów miała lokalna topografia. Pod uwagę zostały wzięte trzy typy geoglifów, przedstawionych przy użyciu poligonów (o kształtach linii, kwadratów, trapezów i trójkątów), których liczba wynosiła 337 z 639 istniejących na tym terenie. Przeprowadzono również inne analizy przestrzenne przy pomocy buforowania, metody wieloboków Thiessena, analizy widoczności, czy kwerendy na atrybutach. Dzięki połączeniu z fotogrametrią, zdjęciami lotniczymi i topografią terenu stworzono Cyfrowy Model Terenu (DTM) z warstwą informacyjną (np. teksty, linki, obrazy, czy filmy) 116. Stworzenie DTM pozwoliło na obliczenie powierzchni każdego geoglifu i powierzchni poligonów zarówno w 2D i 3D. Przeprowadzono również analizy widoczności 117 a także stworzono bazę danych, dostępną na całym świecie przez Internet 118. Model ten zawiera wszystkie obiekty archeologiczne podzielone wedle typologii, chronologii, lokalizacji, kształtu, techniki tworzenia i rozmiaru. Model taki umożliwia łatwą i efektowną pracę oraz usprawnia proces 111 A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s.165; M. Sauerbier 2006, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s K. Lambers, M. Sauerbier 2003, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s.162; M. Sauerbier 2006, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s

37 przeprowadzania analiz 119. W modelu tym geoglify podzielono w hierarchiczną strukturę z typami i podtypami, ze względu na geometryczny kształt. Model chronologiczny powstał na podstawie datowania zabytków (szczególnie ceramiki) i przypisaniu ich konkretnym petroglifom 120. Ryc.13. Rozmieszczenie geoglifów pod względem topografii terenu (za M. Sauerbier 2006, ryc. 5, s. 75). Utworzoną bazę danych mogą używać użytkownicy wewnętrznych i zewnętrznych. Naukowcy z różnych miejsc na świecie (określani, jako użytkownicy zewnętrzni) mogą korzystać tylko z podstawowych informacji zebranych w GIS, np. DTM, zdjęcia lotnicze, wektory, mapy tematyczne, wyniki badań innych dyscyplin naukowych, atrybuty. Ograniczenie spowodowane jest ciężarem pojemności wszystkich danych. Są one regularnie aktualizowane, a użytkownicy mają możliwość wymieniać informacje z administratorem, a także między sobą. Administratorzy (geodeci) i lokalni użytkownicy (archeolodzy) wprowadzają, aktualizują, administrują i integrują dane. Geodeci dodatkowo, przy wykorzystaniu różnych komercyjnych programów, tworzą nowe narzędzia do analiz K. Lambers, M. Sauerbier 2003, s M. Sauerbier 2006, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s. 166; M. Sauerbier 2006, s. 73,

38 Ryc. 14. Struktura GIS, oraz screenshot strony internetowej projektu Nasca/Palpa (za A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, ryc. 3 i 5 s. 163,165). Wykorzystanie GIS w badaniach nad petroglifami w Nazca umożliwiło efektywne zarządzanie i manipulowanie danymi, ułatwiło wyjaśnienie roli i funkcji petroglifów w tej kulturze 122. Jak już było powiedziane powstała pierwsza systematyczna dokumentacja i analiza, a także pierwsza kompletna mapa terenu wokół miejscowości Palpa. Udokumentowano dokładnie każdy indywidualny kształtu geoglifów i ich kontekst 123. Badacze poznali ich ilość (639) 124 oraz rozprzestrzenienie w terenie. Naukowcy odkryli także, że specyficzne geoglify znajdują się tylko na konkretnych typach terenu. I tak np. figury ludzi i małe czworoboki znajdują się tylko na zboczach, a spirale, duże czworoboki i zwierzęta tylko na płaskowyżach. Stwierdzono również, że orientacja dużych czworoboków zgadza się z lokalną topografią, zaś pojedyncze linie (występujące na płaskowyżach i stokach) są wytyczone bez względu na geomorfologię terenu i często są nakierowane na charakterystyczne obiekty trenu, np. szczyty gór. Badania pokazały, wcześniej nieznane, stratygraficzne zależności między geoglifami. Okazało się również, że większość petroglifów posiada powierzchnię do 1000 metrów kw., a największy z nich ma powierzchnię metrów kw Z utworzonego DTM sporządzenie mapy dwuwymiarowej do badań terenowych nie było już dużym problemem. W GIS naukowcy mają możliwość obejrzenia wybranego fragmentu danych, w różnych skalach, w zależności 122 A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s.165; M. Sauerbier 2006, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s M. Sauerbier 2006, s M. Sauerbier 2006, s

39 od potrzeb (praca w polu, prezentacja multimedialna, publikacja) 126. Analiza widoczności, również oparta o DTM, pokazała trzy rodzaje petroglifów wyróżniających sie z naturalnego tła (wtapiające się w tło, ledwo widoczne i wyróżniające z tła) 127. W trakcie badań w Nazca GIS okazały się przydatnym narzędziem, jednak to ciągle interpretacja badacza decydowała o ostatecznym wyniku badań 128. Dlatego też potrzebna była współpraca między archeologami poszczególnych specjalizacji, a także naukowcami z innych dziedzin, którzy uzupełniali i uzupełniają bazę danych GIS o dodatkowe informacje, które służą, jako tło do badań i analiz archeologicznych Wczesnośredniowieczny gród w Pohansko, Czechy Pohansko to gród wielkomorawski, znajdujący się pomiędzy rzeką Morawą, a rzeką Dyja, dwa i pół kilometra od miejscowości Brzecław. Był on zasiedlony od VI do połowy X wieku n.e Podczas prac wykopaliskowych, prowadzonych od 1958 r. na ponad 140 tysiącach metrów kwadratowych, odkryto 1346 obiektów, w tym palatium otoczone wałem, 872 grobów szkieletowych, 55 grobów kremacyjnych, ponad tysiąc dołów posłupowych i prawie 210 tysięcy artefaktów 131. Mieszkańcy grodu zajmowali się głównie rolnictwem, chociaż jest to największa wczesnośredniowieczna fortyfikacja w Europie Środkowej. Najważniejszym znaleziskiem był jednak odgrodzony parkanem teren władcy, zbudowany w XI w., na terenie, którego znajdował się między innymi cmentarz i kamienny kościół. Przy dziedzińcu feudała znajdowała się wioska rzemieślników. W innych miejscach grodu miejsca osadnicze miały zupełnie inny charakter 132. Ta skomplikowana struktura osadnicza świadczy o powstaniu pierwszego ośrodka władzy na terenie Wielkich Moraw. Projekt POHAN trwa od 1995 r. i ma na celu digitalizację ponad czterdziestu lat dokumentacji, rysunków, szkiców, planów, zdjęć, tekstów pochodzących z badań na stanowisku Pohansko. Wszystkie pliki zebrano i umieszczono w bazie danych. Ich atrybuty połączono z danymi graficznymi. Taka organizacja katalogu dążyła do przyspieszenia procesu 126 A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003., s M. Sauerbier 2006, s M. Sauerbier 2006, s A. Grün, M. Sauerbier, K. Lambers 2003, s J. Machacek, internet. 131 M. Kucera, J. Machacek 2004, s. 1 /CD; J. Machacek 2005, s J. Machacek, Internet; M. Kucera, J. Machacek 2004, s. 1 /CD. 39

40 badań nad stanowiskiem 133. Server POHAN działa od połowy 2005 roku 134. GIS zostały wykorzystany do digitalizacji map w skali 1: 20, dokumentacji, czarno białych oraz kolorowych zdjęć, rysunków. Proces digitalizacji zawierał trzy etapy: transfer do bazy danych, ręcznej wektoryzacji map oraz zeskanowania archiwów zdjęć. Początkowo model był złożony z wektorów, poligonów oraz linii. Każdemu rodzajowi obiektów i artefaktów przypisano inny kolor, typ i grubość linii. Każdy obiekt należy do kilku kategorii, która wynika z dokumentacji stworzonych podczas badań i logicznych podziałów. Z kolei dane nie graficzne posiadają hiperlinki prowadzące do zewnętrznych plików, znajdujących się w bazie danych. W kolejnym etapie połączono model ze zdjęciami lotniczymi oraz utworzono plan wysokościowy 135. Ryc. 15. Projekt POHAN opis zabytku, oraz fragment wykopu w skali 1:75 (za M. Kucera, J. Machacek 2004, ryc. 6,8 s.8,9). Dzięki procesowi digitalizacji wszystkie informacje dotyczące stanowiska przeszły przez ścisłą kontrolę jakości. Stworzenie bazy danych umożliwiło połączenie dużej liczby różnego rodzaju danych, z różnych źródeł, w jednym miejscu, w jednym katalogu. Tylko dla regionu Lesni skola GIS zawiera wektory reprezentujące kamienie, poligony reprezentujące kości, 847 poligonów reprezentujących polepę, monochromatycznych i kolorowych zdjęć nieceramicznych zabytków, 642 rysunki ceramiki 136. Na plan stanowiska zostały naniesione anomalie geofizyczne, z których udało się zinterpretować domostwa 137. Z kolei w wiosce rzemieślników przeprowadzono analizy przestrzenne 133 M. Kucera, J. Machacek 2004, s. 2-3 /CD. 134 P. Dresler, M. Kucera, J. Machacek, R. Petrzelka, M. Vlach, O. Zidek 2008, s J. Machacek 2005, s M. Kucera, J. Machacek 2004, s. 4/CD. 137 J. Machacek 2005, s. 118,

41 rozmieszczenia polepy, kości zwierząt, ceramiki to wszystko znajdowało sie w przepalonych warstwach 138. Wyniki digitalizacji można obejrzeć między innymi mapie, w skalach od 1: 7 000, do 1:25, a także przez dowolną przeglądarkę internetową. Oczywiście serwer chroniony jest hasłem. Dostępność do danych oraz funkcji programu jest uzależniona od typu użytkownika. Na serwerze obsługującym projekt w 2007 r. znajdowało się 145 GB danych złożonych z plików 139. Ostatecznie badacze, dzięki wykorzystaniu GIS-u, analizom przestrzennym artefaktów wraz z ich kontekstem, kwerendzie danych, mają możliwość efektywniej zarządzać i wykorzystać informacje archeologiczne, tworzyć syntezy i prezentacje 140, a przede wszystkim lepiej zrozumieć rytuały i życie codzienne mieszkańców grodu. Dzięki dodaniu linków, aby uzyskać jakąś informację na temat zabytku znajdującego się na mapie, wystarczy na niego kliknąć myszką. Umożliwia to kompletną prezentację uzyskanych danych z badań wykopaliskowych. Pełny katalog z czterdziestu lat różnego rodzaju badań można odnaleźć w Internecie, a także na płycie CD 141. Proces digitalizacji danych i centralizacji zarządzania staje się powoli absolutną koniecznością, szczególnie w świetle takich katastrof, jak na przykład powódź w 2006 r., podczas której w Pohansko woda zalała ponad połowę stanowiska i część wykopów Wczesnobrązowa osada kultury unietyckiej w Bruszczewie, Polska Odnaleziony osada obronna w Bruszczewie jest datowana, dzięki metodzie dendrochronologicznej, na około 1950 lat p.n.e. Stanowisko znajduje się na wzgórzu wysokości 4-5 metrów koło rzeki Samica. Badania wykopaliskowe w Bruszczewie odbyły się w latach , kiedy omawiane stanowisko zostało zidentyfikowane, jako fortyfikacja kultury unietyckiej 143. Prace wykopaliskowe zostały wznowione w 1995 r., co przyczyniło się do poszerzenia wiedzy na temat znajdującej się w Bruszczewie osady oraz otaczających ją regionów. W strefie torfowej odkryto bardzo dobrze zachowane liczne artefakty, szczególnie drewniane konstrukcje. Istotną rolę w pozyskiwaniu z nowych informacji dały badania interdyscyplinarne między innymi paleograficzne, petrograficzne, archeozoologiczne Machacek 2005, s. 124, P. Dresler, M. Kucera, J. Machacek, R. Petrzelka, M. Vlach, O. Zidek 2008, s P. Dresler, M. Kucera, J. Machacek, R. Petrzelka, M. Vlach, O. Zidek 2008, s M. Kucera, J. Machacek 2004, s. 4-5 /CD. 142 J. Machacek, N. Dolakova, P. Dresier, P. Havlicek, S. Hladilova, A. Prichystal, A. Roszkova, L. Smolikova 2008, s J. Czebreszuk, J. Muller B. Ducke 2001, s. 165; J. Czebreszuk, M. Szydłowski 2009, s. 15,

42 Celem powyższego projektu wykorzystującego GIS było utworzenie bazy danych łączącej różnego rodzaju informacje oraz Cyfrowego Modelu wzniesienia całego badanego obszaru, przebadanego z dokładnością do jednego metra. Ma to służyć analizom topograficznym, wzniesienie jest ważne dla zrozumienia przestrzennej struktury stanowiska, w tym procesu przemieszczania się zabytków oraz genezy archeologicznej i ekologicznej jego stratygrafii. Badania miały również na celu utworzenie kompletnej mapy stanowiska z naniesionymi miejscami badań oraz modelem wysokościowym 145. Ryc. 16. Cyfrowy Model Terenu osady w Bruszczewie z nałożonymi granicami wykopów (za Na utworzoną warstwę, złożona z kilku rastrów, opartych na siatce 200 na 200 metrów, nałożono współczesne obiekty oraz granice wykopów 146. Do analizy wybrano program, który pracował na rastrach, miał możliwość połączenia informacji z wektorami, wykorzystywał metody interpolacji przestrzennej oraz moduły wizualizacji. Wszystkie pomiary polowe zostały wykonane przy użyciu standardowych urządzeń optycznych, a później przetworzone i połączone z bazą danych GIS. Model wysokościowy utworzono na podstawie serii pomiarów wysokościowych w wybranych miejscach. Braki informacji zapełniono przy pomocy metody interpolacji. Zasięg badanego obszaru oszacowany został za pomocą próbek uzyskanych z odwiertów, których rozmieszczenie również zostało dołączone do bazy danych. Próbki przebadano w celu oszacowania warstw archeologicznych i geologicznych, zanotowano także głębokość każdej z nich. Wyniki pomiarów wsparto danymi 145 B. Ducke 2001, s. 167, 168, J. Czebreszuk, J. Muller, P. Silska 2004, s. 15, 25, 27,

43 z przeprowadzonych badań archeobotanicznych i archeozoologicznych a także metodami interpolacji 147. Przy wykorzystaniu GIS-u przeprowadzono również analizę rozkładu przestrzennego ceramiki (pod względem typów, występowania ich dna, zdobień czy rodzajów domieszki) oraz otoczaków, tłuków, żaren 148. Badania nad stanowiskiem przy użyciu GIS-u doprowadziły do zrekonstruowania zasięgu stanowiska, a przez to do lepszego zrozumienia wyglądu badanego obszaru. Próbki z odwiertów wykazały, że osada otoczona była dużym jeziorem, przez co pokazanie granicy i rozmiaru wioski wymagało jedynie zrekonstruowania linii brzegowej u podnóża wzniesienia. Naukowcy utworzyli także, tak jak było założone, kompletną cyfrową mapę stanowiska, możliwą do obejrzenia także w trzecim wymiarze. Dzięki naniesieniu prospekcji geomagnetycznej badacze wyróżnili dwie części osady, jedną na szczycie wzniesienia, druga w strefie torfowej 149. Analiza przestrzenna ceramiki umożliwiła, między innymi, przypisanie różnych jej typów do określonych horyzontów czasowych, dzięki temu można obserwować jej zmiany od epoki wczesnego do późno brązu.. W przypadku narzędzi kamiennych analiza przestrzenna potwierdziła, że obecność żaren i tłuków w strefie torfowej jest prawdopodobnie skutkiem procesu deponowania śmieci przez mieszkańców osady mazepa i APh_Max zastosowanie baz danych w archeologii Program mazepa powstał w 1996 r., w Muzeum Archeologicznym w Poznaniu został utworzony pod wpływem możliwości GIS-u, takich jak: tworzenie specjalistycznych map w formie cyfrowej, gromadzenia map topograficznych, analiz przestrzennych, testów statystycznych, graficznej reprezentacji wyników wspomnianych analiz, czy łączenia map archeologicznych z innymi mapami danego terenu. Głównym celem programu mazepa była zgodność ze wcześniejszymi komputerowymi bazami danych o stanowiskach archeologicznych utworzonymi w Muzeum. AZP_Fox powstał w 1986 r., a w 1992 r. został zastąpiony programem AZP_Max. Bazy te pozwalały na wyszukiwanie kart ewidencyjnych według określonych kategorii, jednak brakowało im aspektu przestrzennego. mazepa posiada możliwości AZP_Max, jednocześnie rozszerza je. Aktualna wersja programu (2.0) ma także takie funkcje, jak wybór fragmentu mapy wedle kategorii: obszary AZP, arkusze map 147 B. Ducke 2001, s. 167, J. Kneisel C. Schilz 2004, s. 203, 206; P. Honig 2004, s. 249, B. Ducke 2001, s. 171, 172; J. Czebreszuk, J. Muller J. Kneisel C. Schilz 2004, s. 209; P. Honig 2004, s

44 topograficznych, arkusze i godła map topograficznych, nazwy miejscowości, skorowidze kartograficzne. Program umożliwia wybór dowolnej kartoteki z programu AZP_Max, automatyczne utworzenie kompletnej Karty Ewidencyjnej Stanowiska Archeologicznego, a także mapy stanowisk archeologicznych na podstawie 59 cech (np. chronologia, kultura, rodzaj badań), jakimi opisane zostało stanowisko w programie AZP_Max. Program pozwala na utworzenie jedno i wieloaspektowych map tematycznych. mazepa pozwala również na nałożenie dodatkowych elementów na tak utworzone mapy, a obiekty je tworzące mogą otrzymać dowolne opisy (etykiety). Jedną z ważniejszych funkcji programu są: interaktywność mapy i bazy danych tekstowych, wizualizacja, operacje statystyczne oraz wyszukiwanie obiektów na mapie przy pomocy ekwidystanty (bufora). Wszystkie zastosowania programu mazepa prowadzą do automatyzacji szeregu rutynowych czynności konserwatorskich, a także stworzenie ortofotomap 151. Ryc. 17. Program mazepa (za A. Prinke 2005, s.186). APh_Max jest bazą danych o zdjęcia lotniczych, utworzona została na potrzeby archeologii w Muzeum Archeologicznym w Poznaniu, przy współpracy z Instytutem Prahistorii UAM. Docelowo ma być częścią programu mazepa, tak by użytkownik miał pełny dostęp do informacji na zdjęciu. Wpływ na powstanie takiej bazy danych miała coraz większa ilość zdjęć lotniczych, a także problemy w ich wyszukiwaniu i analizowaniu, spowodowane rozproszeniem w różnych albumach. APh_Max kataloguje zdjęcia w jednym 151 A. Prinke 2002a, s ; A. Prinke 2005, s

45 programie i tworzy ich unikatową kartę, na której znajdują się informacje umożliwiające identyfikację stanowiska i zawierające szczegółowy ich opis. Baza danych ułatwia porządkowanie i segregowanie. Dzięki funkcjom Kwerenda i Analityka umożliwia szybki przegląd zdjęć według dowolnie wybranych kategorii 152. Obydwa programy umożliwiają precyzyjną i wszechstronną ewidencję i inwentaryzację, a także monitoring terenów objętych ochroną archeologiczną. Zautomatyzowanie procesu zbierania danych o stanowiskach, umożliwi systematyczną i konsekwentną politykę konserwatorską prowadzoną przy współpracy z planistami przestrzennymi. Informacje o stanowiskach, dzięki programowi mazepa i bazie danych APh_Max są stale i łatwo dostępne, co usprawnia procesy badawcze B. Bronk Zaborowska, A. Prinke, L. Żuk 2005, s B. Bronk Zaborowska, A. Prinke, L. Żuk 2005, s.180; A. Prinke 2002a, s. 164,;A. Prinke 2005, s

46 Rozdział 2 Osada wczesnoceltycka na stanowisku Altdorf Am Friedhof w Dolnej Bawarii (Niemcy) 2.1 Historia badań W 1992 roku rozpoczęła się polsko niemiecka współpraca Instytutu Archeologii i Etnologii PAN w Warszawie z Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege. Wspólne badania skupiły się nad kulturowymi granicami prehistorycznej Europy centralnej. Prace prowadzone były przez profesora Zbigniewa Kobylińskiego i doktora Bernda Engelhardta. Wspólne wykopaliska zaczęły się w 1992 roku i trwały do 1995, a następnie zostały wznowione w 1999 roku. Badania ratownicze odbyły się w okolicach wsi Altdorf, Lkr. Landshut, 40 kilometrów na północny-wschód od Monachium, na obszarze Wyżyny Bawarskiej (ryc. 18). Region ten był zasiedlany już od epoki neolitu. Najstarsze odnalezione zabytki związane były z neolityczną kulturą ceramiki wstęgowej rytej, a najmłodsze pochodziły ze średniowiecza. Prace prowadzono na kilku stanowiskach jednocześnie: Altdorf Am Friedhof, Altdorf Friedhofparkplaz, Pfettrach Höfen oraz Pfetrtach Höfenstrasse 154. Ryc. 18. Położenie wsi Altdorf (oprac. J.M.Chyla, przy wykorzystaniu programu Google Earth). 154 Z. Kobyliński 2002, s , 98; B. Engelrdhard, Z. Kobyliński, D. Krasnodębski 1996, s. 153; B. Engelrdhard, Z. Kobyliński, D. Krasnodębski 1993 s

47 2.2 Opis stanowiska Stanowisko Altdorf Am Friedhof znajdowało się w mikroregionie doliny rzeki Pfettrach, która jest odnogą rzeki Izary, prawego dopływu Dunaju. Prace wykopaliskowe prowadzone były na skraju terenów bagnistych i torfowych, poniżej załomu wysokiej terasy, na jej stromym lessowym zboczu. Teren objęty pracami znajdował się 150 metrów na południowy wschód od kościoła Frauenkirche, na granicy cmentarza. Przyczyną rozpoczęcia badań była planowana rozbudowa nekropolii. Podczas prac wykopaliskowych przebadano łącznie teren o powierzchni 1560 metrów kw. Odnaleziono tam dobrze zachowane pozostałości archeologiczne osady z wczesnej epoki żelaza, przykrytej warstwami ziemi, która zsunęła się ze zbocza, wkrótce po spaleniu i opuszczeniu znajdujących się tam budynków. Umożliwiło to archeologom udokumentowanie pozostałości ścian, a poźniej rekonstrukcję całej zabudowy i określenie sposobu jej wykonania. Okazało się, że trzy konstrukcje, odkryte na stanowisku, swoim kształtem przypominały prostokąt wyznaczony przez dobrze widoczne doły posłupowe oraz obszary polepy. Odnaleziono także trzy małe, gliniane piece kopułkowe, a przy samych budowlach rowy odwadniające. Wśród odnalezionych zabytków wydzielonych należy wymienić między innymi ciężarki tkackie, paciorki oczkowate w kolorach niebieski i żółtym, przedmioty wykonane z brązu i żelaza. Zabytki te są przedmiotem pracy magisterskiej A. Kraj Zabytki wydzielone z osady wczesno celtyckiej Altdorf Am Friedhof w Altdorf, Ldkr. Landshut w Dolnej Bawarii. Poza tym odkryto dużą ilość fragmentów naczyń ceramicznych, również całe naczynia oraz liczne fragmenty kości zwierzęcych i brył polepy. Omawiane stanowisko wydatowano na około 450 r. p.n.e. Zapinka typu późnołużyckiego i ceramika wczesnolateńska, które tam odnaleziono, wskazują na przełom późnego okresu halsztackiego i wczesnego lateńskiego. To pierwsza tak dobrze poznana osada z przełomu dwóch wymienionych okresów, na terenie Niemiec. Poniżej osady odnaleziono również pojedynczy grób ciałopalny z okresu rzymskiego 155. Zabytki odnalezione na stanowisku Altdorf Am Friedhof przechowywane są w Instytucie Archeologii i Etnologii PAN w Warszawie oraz Adlhoch Haus, Heimatmuseum w Altdorfie. Dokumentacja rysunkowa i inwentarze zabytków znajdują się w Instytucie Archeologii i Etnologii PAN w Warszawie. 155 Z. Kobyliński s. 99; B. Engelhardt, Z. Kobyliński, D. Krasnodębski 1996, s. 153; B. Engeldhardt, Z. Kobyliński, D. Krasnodębski 1993, s

48 Ryc. 19. Wygląd stanowiska podczas prac wykopaliskowych (za Z. Kobyliński 2002, ryc.2). Ryc. 20. Wygląd stanowiska w lutym 2010 (foto. J. M. Chyla). 2.3 Metodyka wykopalisk Charakterystyka danych Stanowisko Altdorf Am Friedhof z powodu obsunięcia się górnej części wzgórza zostało ochronione przez grubą, jałową, warstwą lessu o miąższości sięgającej 1,5 metra. Brak procesów postdepozycyjnych, orki i aktywności zwierząt, sprawił, że odkryte obiekty i zabytki spoczywały zapewne dokładnie w tych samych miejscach, w jakich pozostawiono je podczas opuszczania osady. Jednocześnie nadkład lessu stanowił jedyną rozciągłą warstwę, poniżej której znajdował się już poziom osadniczy, na który składały się takie obiekty jak doły posłupowe, jamy, piece, paleniska. Na stanowisku znaleziono fragmentów brył polepy. Były one namierzane w trzech wymiarach:. x (długość), y (szerokość) i z (wysokość), oprócz obszarów zwartego występowania, gdzie dokumentowane były w obrębie metrów kwadratowych. Fragmenty 48

49 naczyń ceramicznych i kości oraz zabytki wydzielone także namierzano trójwymiarowo 156. Znaleziony materiał kostny był rozdrobniony, z powodu czynników mechanicznych, ale dobrze zachowany 157. Trójwymiarowo udokumentowane zostały także próby pobrane do analiz, tj. próbki fragmentów polepy, węgli drzewnych, żużlu, kamieni oraz ziemi (w tym próbki pobrane do testów na obecność fosforu). Ryc. 21. Wygląd wzgórza, na którym prowadzone były prace wykopaliskowe (za B. Engelhardt, Z. Kobyliński, D. Krasnodębski 1996, ryc. 1) Wykorzystany sprzęt Podstawowymi narzędziami pomiarowymi używanymi na stanowisku Altdorf Am Friedhof były: klasyczny niwelator, teodolit, taśmy miernicze. Podczas badań terenowych archeolodzy korzystali z pracowni komputerowej w bazie, wyposażonej w komputer z systemem operacyjnym DOS. Dane pobrane ze stanowiska wprowadzano do bazy danych utworzonej przy pomocy programu dbase IV 158. Utworzono również model trójwymiarowej powierzchni stanowiska posługując się programem Surfer 159. Docelowo program Surfer miał być głównym narzędziem badań. Miał przedstawić wszystkie dane w trzech wymiarach i obrazować rozrzut zabytków i ukształtowanie powierzchni. Wykorzystano go jednak tylko do 156 Informacja ustna od profesora Z. Kobylińskiego, w dniu D. Pytlak 2004 s dbase to pierwszy program służący jako baza danych. 159 Surfer to program geoinformacyjny pozwalający stworzyć mapy w układzie współrzędnych i nakładać na siebie barwy, warstwy, wzory, obrazy i zdjęcia. 49

50 odwzorowania powierzchni skarpy. Dodatkowo podczas badań zastosowano program Irvinga Scoollara, pioniera komputeryzacji archeologii niemieckiej, BASP (Bonn Archaeological Software Package) 160, w którym wykorzystano moduł Harris Matrix, by utworzyć diagram Harrisa 161. Poza wymienionymi powyżej narzędziami specjalistycznymi, w trakcie badań używano odkurzaczy przemysłowych, szpachelek, narzędzi dentystycznych, szpadli, grac oraz sit Sposób pobierania danych Badania na stanowisku Altdorf Am Friedhof prowadzone były szeroko płaszczyznowo. Wykop co roku powiększano o kolejne obszary, bezpośrednio przylegające do już przebadanych. Na początku prac ustalono wspólny dla całego stanowiska system kartezjański, zgodny z kierunkami geograficznymi (oś x skierowana została wzdłuż linii wschód zachód, a oś y wzdłuż linii północ południe). Punkt zerowy układu ustanowiono na południowy wschód od stanowiska, tak by wyeliminować ewentualne błędy zapisu wyników pomiarów, związane z brakiem minusa przed cyfrą, i tak by cała powierzchnia wykopu zmieściła się w pierwszej ćwiartce siatki współrzędnych 163. Górna warstwa lessu, o grubości około 1, 5 metra, została usunięta przy pomocy koparki, w obecności archeologa, który wyposażony w szpadel, grace i szpachelkę, na bieżąco podczyszczał teren przed łyżką koparki i kontrolował głębokość, na której zaczynała być widoczna warstwa kulturowa. Grubość lessu ustalono wcześniej niewielkimi sondażami i odwiertami. Praca koparki była wstrzymywana ok. 1 cm powyżej warstwy osadniczej, po czym następowało ręczne doczyszczanie 164. Po zdjęciu humusu wszystkie obiekty były zidentyfikowane i oznaczane (pomalowane farbą), tak, żeby w razie wysuszenia odsłoniętej warstwy były ciągle widoczne 165. Eksplorację prowadzono przy wykorzystaniu metody stratygraficznej, w odwrotnej kolejności do depozytu. Jak pisze prof. Z. Kobyliński: eksploracja stratygraficzna [ ] zakłada, że eksplorujemy i dokumentujemy każdorazowo tylko jedną, najpóźniej zdeponowaną jednostkę stratygraficzną w jej rzeczywistych granicach (wgląd ) istnieje możliwość darmowego pobierania programu z Internetu. Jest kompatybilny z Windows XP i Vista. 161 E. C. Harris, 1992, Zasady stratygrafii archeologicznej, Warszawa. 162 Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s ; informacja ustna od profesora Z. Kobylińskiego, w dniu Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s

51 przestrzennych (poziomych i pionowych). 166 Każda jednostka stratygraficzna na badanym stanowisku była wydzielana przez osobę eksplorującą, która następnie, przy pomocy szpachelki prowadziła w jej obrębie eksplorację. Poszczególne jednostki stratygraficzne otrzymywały indywidualny jednoelementowy numer (niepowtarzalny w ciągu trwania wszystkich prac wykopaliskowych na stanowisku). Jednostki bez warstwowe, tak zwane cięcia, również otrzymywały indywidualne numery (zgodnie z zaleceniami E. Harrisa 167 ), a tzw. wypełnisko otrzymywało numer niższy niż obiekt (cięcie). Jak pisze prof. Z. Kobyliński: jeżeli w obiekcie występuje więcej niż jedna warstwa wypełniska, kolejne z nich otrzymują numery w momencie odkrywania. 168 W obrębie wydzielonych jednostek pobierano zabytki ruchome, a na ich miejsce umieszczano gwoździe oznaczone odpowiednim kolorem. Tam, gdzie znaleziono bryły polepy wkładano gwóźdź koloru czerwonego, fragmenty ceramiki zielonego, kości zwierzęcych żółtego. Gwoździe miały naklejone numery, takie same, jakimi zostały opisane torebki zawierające zabytki łatwo było połączyć zabytek z jego oryginalną pozycją. Następnie wykonywano pomiary trójwymiarowe. Zastosowana została więc metoda zaproponowana przez Filipa Bakera, której opis znajduje się w Technikach wykopalisk archeologicznych 169. Po zakończeniu eksploracji odsłoniętej warstwy, albo pod koniec dnia badań, dokonywano pomiarów wszystkich uprzednio znalezionych zabytków. Wyniki zapisywano w tzw. zeszycie polowym (wpisywano tam informacje o: rodzaju zabytku, numerze warstwy obiektu, koordynatach siatki, wysokości bezwzględnej), z którego potem były ręcznie przepisywane do bazy danych 170. Jak pisze prof. Z. Kobyliński: pomiary odgrywają w dokumentacji archeologicznej kluczową rolę, pozwalając odtworzyć rozmieszczenie zabytków i obiektów przebadanego, a zatem często nie istniejącego już de facto stanowiska. 171 Namierzanie trójwymiarowe wszystkich zabytków masowych, wyjątkowo podzielonych na osobne kategorie, było pracochłonne i długotrwałe, jednak był to jeden z celów, jaki przed sobą postawili kierownicy wykopalisk. Na dokumentację umieszczoną na karcie warstw składał się opis jednostki stratygraficznej, jej lokalizacja, składniki i kształt warstwy, uwagi dodatkowe, uproszczone koordynaty x, y, miejsce sekwencji stratygraficznej, interpretacja warstwy (uzasadnienie/dyskusja), szkic lokalizacji jednostki 166 Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s F. Barker, 1994, Techniki Wykopalisk Archeologicznych, Warszawa. 170 Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s

52 oraz numery inwentarzowe zdjęć, planów, przekrojów, zabytków i próbek 172. Z kolei dokumentacja rysunkowa przedstawiała kolorowy rysunek, z oznaczeniami z kart kolorów Munsella oraz naniesionymi pomiarami i osią współrzędnych. Dokumentacja była rysowana na papierze milimetrowym, w skali 1:10 lub 1:20. Dodatkowo w dokumentacji rysunkowej umieszczana była legenda z numerem obiektu, numerem warstwy, nazwą stanowiska, datą oraz nazwiskiem rysownika. W celu ukazania morfologii powierzchni poszczególnych jednostek stratygraficznych używano graficznego opracowania zaproponowanego przez archeologów angielskich Cele w sezonie Podczas całości prac wykopaliskowych badaczom osady w Altdorfie przyświecały trzy główne cele: ratowniczy, dydaktyczny i badawczy. Najważniejsze było sprawne przeprowadzenie badań ratowniczych stanowiska, zagrożonego przez rozbudowę cmentarza. Kolejnym celem była dydaktyka. Co roku zapraszano do udziału w wykopaliskach około stu studentów ze wszystkich uniwersytetów w Polsce. Mieli oni okazję zapoznać się z podstawami i realiami pracy archeologa oraz wymienić z innymi studentami, wyniesione z macierzystych uczelni, doświadczenie. Pomysł ten był wzorowany na obozach biskupińskich 174. Trzecim celem był cel badawczy, który polegał na przeanalizowaniu organizacji przestrzennej życia codziennego z okresu istnienia osady na podstawie rozłożenia przestrzennego zabytków Z. Kobyliński, D. Krasnodębski, D. Wach 1999, s D. Ławecka 2004, s. 84, informacje ustne od profesora Z. Kobylińskiego, w dniu Obozy te były prowadzone przez Z. Rajewskiego w latach , służyły nauczaniu studentów praktycznej archeologii (Muzeum Archeologiczne w Biskupinie, wgląd ). 175 Informacje ustne od profesora Z. Kobylińskiego, w dniu

53 Ryc. 22. Zdjęcie lotnicze stanowiska Altdorf Am Friedhof (zdjęcie lotnicze: Otto Brasch, własność IAiE PAN). 2.4 Dotychczasowe opracowania Do tej pory opracowano dwa rodzaje materiału zabytkowego ze stanowiska Altdorf Am Friedhof. Tytuł pierwszej pracy to Analiza archeolzoogiczna zwierzęcych szczątków kostnych z sezonu badań Praca magisterska pod tym tytułem napisana została przez D. Pytlaka pod kierunkiem prof. A. Lasoty Moskalewskiej, w Instytucie Archeologii na Uniwersytecie Warszawskim. Druga praca dotyczyła analiz polepy i prób rekonstrukcji domostw na terenie tego samego stanowiska, napisana została przez S. Kunz, pod kierunkiem prof. Z. Kobylińskiego, na Wydziale Nauk Humanistycznych i Społecznych na Uniwersytecie Kardynała Stefana Wyszyńskiego. Praca nosi tytuł Zabudowa osady wczesnoceltyckiej. Obydwa opracowania skupiają się na funkcjach użytkowania budynków odnalezionych podczas prac wykopaliskowych Analiza archeozoologiczna zwierzęcych szczątków kostnych z sezonu badań 1995 Celem pracy było rozpoznanie kości, pod względem przynależności gatunkowej i anatomicznej. Szczątki zwierzęce zidentyfikowano podczas analizy osteologicznej, oznaczono ich wiek, płeć oraz gatunek. Podczas prac wykopaliskowych w 1995 roku znaleziono 2676 kości, w tym pozostałości kości bydła, kóz/owiec, świń, konia, fragmenty kości psa, jelenia, sarny, łosia, dzika, zająca, lisa, żbika, żółwia, ptaków i ryby. Kości ssaków domowych, oprócz kości psa, nosiły ślady obróbki kuchennej, oraz obciążenia pracą fizyczną, 53

54 zaś kości dzikich zwierząt używane były jako materiał, z którego wytwarzano narzędzia 176. Podczas prac natknięto się na trzy obiekty, które wyróżniały się swoim depozytem kostnym. W obiekcie 2163 znaleziono cały szkielet owcy. Jednak ani obiekt, ani stratygrafia nie podpowiadają, w jakim celu został on złożony. Szkielet zwierzęcia nie wskazuje na żadną z cech pochówków 177. Obiekt 2044 (wyróżniający się na tle całego stanowiska) był prawdopodobnie ziemianką, z dwoma słupami. Znaleziono w nim 242 fragmenty kości bydła. Przy pomocy programu AutoCAD przebadano rozmieszczenie anatomiczne zdeponowanych szczątków kostnych poprzez stworzenie trójwymiarowej wizualizacji. Jednak rozkład i wizualizacja nie umożliwiły określenia roli i funkcji obiektu Jak pisze D. Pytlak: Nie zauważono również jakiejkolwiek koncentracji fragmentów kości ani skupisk szczątków jednego gatunku. Z przypadkowości rozkładu kości można wnioskować, że jest to jama odpadkowa, do której zsypywano odpadki po konsumpcji. 178 W obiekcie 2543 również zbadano rozkład anatomiczny kości w trójwymiarze. Jedyne co udało się odkryć, to fakt, że w obiekcie przeważały kości należące do atrakcyjnych konsumpcyjnie części zwierząt Zabudowa osady wczesnoceltyckiej Podczas trwania prac wykopaliskowych odnaleziono fragmentów polepy, z czego miało odciski konstrukcji budynków. Same budynki zidentyfikowano na podstawie obszarów występowania polepy i rozmieszczenia dołów posłupowych. Najwięcej odcisków pozostawiły żerdzie i gałęzie, dlatego stwierdzono, że to one stanowiły szkielet budynków. Gałęzie zapewne były przeplecione i obłożone gliną. Wśród odcisków odnaleziono również ślady słupów, desek, słomek i traw. Zabarwienie polepy w większości było szare, ale zdarzały się też egzemplarze w kolorze ceglastym i ciemno-ceglastym. Odnaleziono również fragmenty polepy, na których widać ślady malowania D. Pytlak 2004, s. 19, D. Pytlak 2004, s D. Pytlak 2004, s D. Pytlak 2004, s S. Kunz 2006, s. 31, 39 41, 46, 50, 53, 58-59,

55 Ryc. 23. Rekonstrukcja budynku 1 i 2, po lewej stronie, oraz 3, po prawej stronie (Adlhoch Haus, Heimatmuseum w Altdorfie, foto. J. M. Chyla). Budynek pierwszy oraz budynek trzeci (znajdujący się w obszarze badań tej pracy) posiadały trzy izby, piece, klepisko, płoty, oraz rów kanalizacyjny po wschodniej stronie domu. Obydwa budynki od strony północnej miały ściany wzmocnione deskami. Ich funkcja była głównie mieszkalna, chociaż posiadały wydzieloną część dla zwierząt 181. Budynek drugi również posiadał rów kanalizacyjno-odwadniający, jednak nie posiadał pieca, jego północna ściana nie była wzmocniona, depozyt polepy był znacznie mniejszy. Prawdopodobnie pełnił funkcję gospodarczą 182. Obiekt 2044, ze śladem po dwóch słupach, posiadał ściany z desek oblepionych gliną. Możliwe, że ziemianka ta była spiżarką, gdzie przechowywano żywność 183. Konstrukcja budowli była mieszana. Szkielet tworzono ze słupów i z konstrukcji słupowo ryglowej o ścianach wyplatanych, gdzie słupy połączono plecionką z gałęzi lub żerdzi. Ściany te zostały wyplecione metodą żebrowo krzyżową, a następnie polepione gliną. 184 Znaleziono również fragmenty polepy sugerujące występowanie konstrukcji sumikowo łątkowej, albo słupowo ryglowej wzmocnionej deskami. Ściany domów były oblepione gliną z obu stron. Surowiec pomieszano z plewami i słomą, po wyschnięciu malowano na jasny, albo czarny kolor S. Kunz 2006, s. 62, 67, 77, S. Kunz 2006, s S. Kunz 2006, s S. Kunz 2006, s. 127, 135, S. Kunz 2006, s. 127, 135,

56 Rozdział 3 System Informacji Archeologicznej dla stanowiska Altdorf Am Friedhof w oparciu o ArcView 9.3 W rozdziale przedstawiono wszystkie czynności wykonane przy tworzeniu bazy Systemu Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof w Dolnej Bawarii. Szczegółowo opisano program, wykorzystany do stworzenia wspomnianego SIA oraz jego bazy. W dalszej części szczegółowo omówiono metodę oraz sposób digitalizacji oraz wektoryzacji wszystkich danych. Zaprezentowano gotowy System Informacji Archeologicznej stanowiska, omówiono jego poszczególne elementy i pokazano dwu i pół wymiarową wizualizację. Na końcu, krok po kroku, pokazano czynności potrzebne do przeprowadzenia analiz przestrzennych, których wyniki szczegółowo opisano w następnym rozdziale. W tej części pracy wykorzystano, zalecanych w literaturze, sześć następujących kroków badawczych: pobieranie danych przestrzennych, doprowadzanie do ich użyteczności, tworzenie atrybutów, zarządzanie bazą danych, przeprowadzanie analiz i ich zaprezentowanie. Digitalizowana dokumentacja pochodzi z badań prowadzonych w latach 1994 i Obszar badań określają współrzędne od x=136, y=65 x=136, y=101 do końca wykopu, to jest x=167, y=77 x=167, y=101 w lokalnym układzie współrzędnych. Pełne wymiary stanowiska to x= , y= , w takich koordynatach zostanie przedstawione w bazodanowym Systemie Informacji Archeologicznej. Obszar badań z lat został odpowiednio wyróżniony. 3.1 Oprogramowanie Przy tworzeniu Systemu Informacji Archeologicznej wykorzystano program ArcGIS wersja 9.3-ArcView produkt firmy ESRI. Firma ESRI (Enviromental Systems Research Institute) jest jedną z najstarszych na rynku komercyjnego użytkowania GIS (powstała w 1969 roku) i była jedną z pierwszych, która założyła siedzibę w Polsce. Program ArcView to podstawowe narzędzie służące do zarządzania, analiz i dwu i pół wymiarowej wizualizacji przestrzeni. Składa się z kilku elementów. ArcCatalog jest podstawą programu, umożliwia wykonywanie wielu czynność związanych z tworzeniem bazy, edytuje metadane, tj. informacje o danych. ArcMap (ryc. 24) służy do prezentacji danych, przeprowadzania analiz oraz wektoryzowania. ArcScene i ArcGlob wykorzystuję się do analiz trójwymiarowych (3D). 56

57 Program został zainstalowany w wersji angielskojęzycznej (bez polskiej nakładki), dlatego też, nazwy wykonywanych czynności w programie zostały podane w języku angielskim, kursywą, w nawiasach. Ryc. 24. Program ArcMap (za Zestaw powyżej opisanych narzędzi umożliwia między innymi czytanie wielu formatów danych (w tym wektory i rastry), tworzenie, edycję, przeglądanie i przeszukiwanie metadanych, łączenie i tworzenie zarówno danych tabelarycznych, jak i geograficznych. Poza tym, pozwala na interakcję z mapą, tworzenie analiz, wyszukiwanie danych na podstawie zapytań o atrybuty lub lokalizację. Wymienione narzędzia pozwalają na tworzenie buforów, bazując na wartościach atrybutów, łączenie wielu zbiorów danych w jeden, tworzenie raportów. Te możliwości są z powodzeniem stosowane w archeologii. Firma ESRI udostępnia na swojej stronie darmowy program ArcReader służący do przeglądania i drukowania map Więcej na ten temat: (wgląd ); (wgląd ). 57

58 3.2 Baza danych Baza danych to zbiór danych geograficznych zorganizowanych w systemach geoinformacyjnych odnoszących się zazwyczaj do określonego obszaru przestrzennego. 187 To jeden ze składników GISu - podobnie jak oprogramowanie, urządzenia na jakich działa, zarządzanie, użytkownicy i producenci. Do gromadzenia, zarządzania danymi zwykle używany jest Database Management System (DBMS). Umożliwia on szybki dostęp do danych, pozwala je selekcjonować, edytować, aktualizować oraz ochrania przed przypadkowym zniszczeniem. Ponieważ GIS głównie używają danych geograficznych i atrybutowych, ich bazy danych określane są jako geobazy Teoria Zaprojektowanie bazy danych składa się z procesów konceptualnych, logistycznych i fizycznych. Tak zwany model konceptualny zawiera m. in. perspektywę użytkownika, określającą przeznaczenie bazy danych, proces zdefiniowania obiektów umieszczanych w bazie i relacji, jakie zachodzą między nimi. Kolejnym elementem tego modelu jest wybór reprezentacji przestrzennej zdefiniowanych obiektów. W modelu logistycznym dopasowywane są typy obiektów do poszczególnych danych obsługiwanych przez oprogramowanie oraz organizowana jest struktura bazy danych. Ważnym elementem jest stworzenie zewnętrznej bazy danych, dostępnej dla licznych użytkowników. Taka baza danych posiada różny poziom dostępności do danych, od najniższego dla wszystkich, do najwyższego, dla wyspecjalizowanych użytkowników. W modelu fizycznym, definiowany jest schemat bazy danych i miejsce jej przechowywania Praktyka Bazę danych Systemu Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof utworzono, w celu przeprowadzenia analiz przestrzennych, ale także wizualizacji stanowiska oraz ochronę dokumentacji analogowej poprzez jej cyfryzację. Przy jej tworzeniu uwzględniono kategorie zabytków odnalezionych podczas badań wykopaliskowych, a zatem 187 L. Kaczmarek, B. Medyńsk -Gulij 2007, s P.A.Longley, M.F. Goodchild, D.J. Maguire, D.W.Rhind 2008, s. 242; J. Conolly, M. Lake 2006, s ; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s

59 zabytków nieruchomych obiektów oraz zabytków ruchomych - fragmenty ceramiki, fragmenty kości, obszary występowania polepy, a także zabytki wydzielonych. Obiekty zadokumentowano w postaci opisu tekstowego, fotograficznego oraz kolorowych rysunków w skalach 1:10 lub 1:20. Rysunki obiektów wykonano były na arkuszach rozmiaru 210 cm na 90 cm. Na jednej karcie znajdowały się wszystkie warstwy jednego obiektu, albo jedna lub dwie warstwy jednego obiektu (w zależności od rozmiaru obiektu), wrysowane w koordynaty stanowiska.. Każda wydzielona jednostka stratygraficzna posiadała opis na rysunku (numer i kolor warstwy), jak również w karcie warstw, która zawierała wszystkie informacje na jej temat. W karcie warstw znajdowały się również szkice oraz diagramy Harrisa ukazujące, z jakimi innymi numerami (warstwami, obiektami) powiązany jest obiekt. Uznano, że każda warstwa obiektu zostanie przedstawiona w postaci zwektoryzowanych poligonów. Lokalizacja znalezisk ceramiki i kości została udokumentowana w postaci liczbowej w inwentarzu zabytków i częściowo na komputerze w programie DBase. Obydwa typy znalezisk przedstawiono pod wektorową postacią punktów. Umiejscowienie fragmentów polepy zostało zadokumentowane, jako rysunki obszarów występowania, a także w postaci liczbowej, w inwentarzu zabytków. Z tego powodu polepę przedstawiono w dwóch postaciach: poligonów oraz punktów. Zabytki wydzielone również zostały zadokumentowane w postaci liczbowej, w inwentarzu zabytków. Z powodu szczególności tych znalezisk zastosowano podział zabytków ze względu na funkcję lub materiał wykonania. Każda kategoria zabytków umieszczono w osobnej, odpowiedniej warstwie informacyjnej. Ten rodzaj zabytków, mimo, że podzielony na liczne kategorie, również będzie przedstawiony w postaci punktów. Wynika to z faktu, że tak, jak w przypadku fragmentów kości, ceramiki, czy polepy - zabytki wydzielone zostały zadokumentowane jako pojedyncze znaleziska 189. W kolejnym etapie pracy utworzono bazę w programie ArcCatalog, a następnie zaimportowano do niej tabele z danymi zabytków oraz skany rysunków obiektów (szczegóły procesu digitalizacji zostaną opisane w dalszej części pracy). Na tym etapie należało pamiętać, żeby pliki otrzymały odpowiednie nazwy, według ustalonego wcześniej wzorca, zrozumiałego również dla innych, przyszłych, użytkowników SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof. W tym procesie powinno się "narzucić ( ) dyscyplinę jednoznacznego, a przy 189 A. Kraj Zabytki wydzielone z osady wczesno celtyckiej Altdorf Am Friedhof w Altdorf, Ldkr. Landshut w Dolnej Bawarii (praca w przygotowaniu). 59

60 tym możliwie krótkiego nazywania plików 190. Dodatkowo stworzono też opisowy słownik skrótów nazw zastosowanych w bazie danych. W przypadku poligonów reprezentujących warstwy obiektów używane wzory dla obiektów wyglądały następująco: Ob_N_w_n, gdzie Ob oznacza obiekt, N numer obiektu, w warstwę widoczną na rysunku, a n numer warstwy (ryc. 25). W przypadku rastrów - skanów rysunków obiektów i ich warstw - zastosowano ten sam wzór, zastępując jednak znak _, znakiem. (ryc. 25). W przypadku znalezisk zadokumentowanych pod postacią liczbową, czyli punktowej reprezentacji zabytków ruchomych, nadano im nazwy (ryc. 25): XYwydzielone_kategoria, XYkosci, XYceramika, XYpolepa, obszary_polepy Nazwy analiz przestrzennych, zostały zapisane pod postacią (ryc. 25): Pierwsze litery kategorii zabytków_rodzaj analizy_(ewentualnie) użyte parametry Na przykład ekwidystanta wykonana na fragmentach kości wykorzystująca wynik analizy najbliższego sąsiada do stworzenia promienia została zapisana pod postacią: XYkosci_buffer_ann. 190 Za W. Mania, s. 16; Understanding GIS 1995, s

61 Ryc. 25. Ujednolicone nazewnictwo bazy danych (oprac. J.M.Chyla). 3.3 Digitalizacja i wektoryzacja danych Digitalizacja to m.in. przetworzenie danych analogowych do postaci danych cyfrowych przy pomocy różnego typu digitalizerów 191. Dane cyfrowe przedstawiane są za pomocą rastra. W powyższym procesie ważna jest ilość jednostek dpi, czyli liczby pikseli mieszczących się w jednym calu. Dane przeniesione, podczas procesu skanowania, z wersji analogowej na cyfrową określa się jako dane wtórne (secondary data). Podczas tego procesu wyróżnia się pięć etapów: zapisywanie danych przestrzennych, tworzenie danych atrybutowych, sprawdzanie błędów i poprawianie skanów oraz łączenie danych przestrzennych z atrybutami. W pracy, digitalizacja obiektów została przeprowadzona w procesie skanowania przy pomocy skanera marki Canon seria CanonScan LiDE 200. Rysunki obiektów zeskanowano z dokładnością 300 oraz 600 dpi. Pliki zapisano w formacie *.tiff. Wybrano ten format plików graficznych ze względu na jego trwałość i nie-awaryjność. W następnym etapie prac, po procesie skanowania otrzymywano surowe rastry zawierające niepotrzebne dane (ryc. 26). Z tego powodu, ale również, ze względu na możliwe błędy wynikające z np. niedokładnego przylegania papieru do skanera, przeprowadzono edycję zeskanowanych rysunków. Zeskanowana mapa powinna być poddana procesowi rektyfikacji. Jednak w praktyce decyzja o wykonaniu tej operacji zależy 191 L. Kaczmarek, B. Medyńska Gulij 2007, s

62 od charakteru i pożądanej dokładności opracowania Do tych czynności użyto programu Corel Paint Shop Pro Photo XI. Po zakończeniu edycji otrzymywano gotowy do wektoryzacji, zdigitalizowany, zeskalowany rysunek warstwy obiektu (ryc. 27). Tak otrzymane informacje, przed dalszym etapem pracy, należało zgeoreferować, czyli dowiązać dane do rzeczywistego układu współrzędnych stanowiska, odwzorowanego w komputerze 193. Wektoryzacja odbywała się z uniesioną głową (digitalizacja ekranowa) 194, to jest poprzez obrysowanie obiektów na zeskanowanym i zgeorefereowanym rastrze w GIS-ie. Przed rozpoczęciem tego procesu należało określić typ wektora jaki zostanie stworzony (punkt, linia lub poligon), w jaki sposób odbędzie się proces (ręczny, półautomatyczny, automatyczny) i jaka będzie dokładność (lub generalizacja, czyli uproszczenie kształtu reprezentacji graficznej obiektu. Jest kilka metod generalizacji, im wyższy poziom szczegółowości tym obraz wierniejszy rzeczywistości) 195. Ryc. 26. Obiekt po zeskanowaniu (oprac. J.M.Chyla). Ryc. 27. Obiekt po obróbce gotowy do wektoryzacji (oprac. J.M.Chyla). 192 W. Mania, s L. Kaczmarek, B. Medyńska Gulij 2007, s ; J. Conolly, M. Lake 2006, s. 77, 80; M. Gillings, D. Wheatley 2002, s.68; Understanding GIS 1995, s. 4-3; (wgląd ). 194 Za (wgląd ). 195 Za P.A.Longley, M.F. Goodchild, D.J. Maguire, D.W.Rhind 2008, s , L. Kaczmarek, B. Medyńska Gulij 2007, s

63 W przypadku znalezisk takich jak kości, polepa, zabytki wydzielone, informacje zostały przepisane z inwentarza do programu Microsoft Excel (ryc. 28). Jedynym wyjątkiem były znaleziska ceramiki, które wcześniej, podczas prac wykopaliskowych, wprowadzano do komputera. Dane przekonwertowano oraz przekopiowano z programu dbase do Microsoft Excel. Inwentarz zawiera następujące informacje: numer inwentarzowy, numer wykopu, współrzędne x i y, współrzędną z - wysokość, opis warstwy, liczbę fragmentów, datę, miejsce przechowywania oraz uwagi. Do komputera zostały przepisane informacje: numer inwentarzowy, numer wykopu, współrzędne x, y, z, liczba fragmentów, ewentualnie uwagi (ryc. 28) Dane tabelaryczne tworzenie punktów Po zaimportowaniu tabeli do bazy, w programie ArcCatalog, następnym krokiem było utworzenie punktów na ich podstawie (Create feature class > From XY table). Podczas tego procesu należało wskazać, które ramki z tabeli odpowiadają jakim koordynatom, a także należło przedstawić układ odniesienia, który przypisuje odpowiednią elipsoidę obrotową wykorzystaną do kartograficznego odwzorowania modelu Ziemi (w Polsce archeolodzy z reguły używają czterech układów odniesienia: z 1942, 1965, 1992 roku i UTM Vmap Level 2) 196. Podczas badań stanowisko Altdorf Am Friedhof zostało wpisane we własny, lokalny, układ współrzędnych, który odtworzono w SIA. Na tej podstawie uzyskano punkty odpowiadające każdemu zinwentaryzowanemu zabytkowi. Można je obejrzeć po dodaniu do mapy, w odpowiedniej warstwie, w programie ArcMap. Graficznym reprezentacjom zabytków nadano kolor taki sam, jakimi były oznaczane podczas prac wykopaliskowych. Każdą warstwę można edytować z uwzględnieniem koloru, wielkości i kształtu. Łącznie powstało 8614 punktów reprezentujących fragmenty ceramiki, 3321 punktów reprezentujących fragmenty kości, 460 punktów reprezentujących zabytki wydzielone oraz 77 punktów reprezentujących fragmenty polepy (obszary polepy zadokumentowane w postaci rysunków przedstawiono za pomocą poligonów). 196 Za L. Kaczmarek, B. Medyńska Gulij 2007 s. 48; W. Mania s

64 Ryc. 28. Inwentarz kości z 1994 i 1995 roku przepisany do programu Microsoft Excel (oprac. J.M.Chyla) Dane z map analogowych - wektoryzacja Wektoryzację obiektów i ich warstw rozpoczęto od zgeoreferowania zeskanowanych obrazów w programie ArcMap. Najpierw dodano podkład, czyli raster 197. Następnie wybrano opcję georeferowania (View >Toolbars >Georeferencing) i dodano punkty kontrolne (Add Control Points), na które naniesiono dane umieszczone na układzie współrzędnych narysowanym obok każdego obiektu. Punkty kontrolne mają na celu wspomóc umieszczenie rastra w odpowiednich koordynatach, jednocześnie zeskalować rysunek, by odzwierciedlić rzeczywiste wymiary narysowanego na nim obiektu. Przy nadawaniu punktów kontrolnych ważny był stopień przybliżenia rysunku. Zarówno w przypadku zbyt dużego powiększenia obrazu, jak i zbytniego oddalenia, umiejscowienie punktu mogło być dokładne. Wybór dokładności był całkowicie zależny od decyzji użytkownika. Po wybraniu odpowiedniej skali nadano współrzędnym ich odpowiednik koordynatów x i y (Input X and Y) (ryc. 29). Proces ten należało powtórzyć co najmniej trzykrotnie, tak, by po wpisaniu ostatniego punktu, 197 W. Mania, s

65 różnica pomiędzy współrzędnymi w programie i w rzeczywistości, była jak najmniejsza. Ostatecznie uzyskano zeskalowany obraz rastrowy, którego współrzędne są dokładnym odzwierciedleniem współrzędnych rzeczywistych 198. Ryc. 29. Georeferencja rastra (oprac. J.M.Chyla). Sam proces wektoryzacji rozpoczynęto od stworzenia pliku *.shp (w którym na koniec zapisywany jest wektor) w bazie, w ArcCatalog. Wektor może mieć różną postać (punkt, linia, poligon), dlatego należy wcześniej zdefiniować, który rodzaj reprezentacji zostanie użyty. Następnym krokiem było zaimportowanie w ArcMap georeferowanego rastra na podstawie, którego wykonywano wektoryzację. Do wektoryzacji użyto narzędzia edycji (View> Toolsbars> Editor> Start Editing). Podczas procesu wektoryzacji, tworząc wektor, można użyć trzech metod: łącząc węzły znajdujące się na krawędzi wektoryzowanego obrazu, tworząc łuki, albo strumień węzłów występujących w wybranej przez użytkownika częstotliwości (ryc. 30). W trzecim przypadku, przed rozpoczęciem wektoryzacji poprzez strumień, należało w opcjach (Editor> Options> General) wpisać tolerancje dla grubości strumienia, następnie w opcji Snapping dla odpowiedniej warstwy wybierać odpowiednio opcję Vertex, Egde albo End. Przed rozpoczęciem wektoryzacji do mapy dodano zarówno 198 W. Mania, s ; (wgląd ). 65

66 podkład i miejsce zapisu wektora. Następnie wybrano odpowiednie zadanie (Task> Create New Feature) i miejsce zapisania wektora (Target> wcześniej utworzony plik). W przypadku wektoryzacji obszarów polepy i obiektów w projekcie użyto wektoryzacji strumieniowej, która umożliwia większą dokładność śledzenia niestandardowych kształtów, dzięki zwiększonej gęstości węzłów (ryc. 30). Na jednym pilku *.shp, jak np. w przypadku zwartych obszarów polepy, zapisano wiele pojedynczych obiektów. W przypadku obiektów, w jednym pliku zapisywano jedną warstwę. Ryc. 30. Wektoryzacja rastra przy pomocy strumienia węzłów (oprac. J.M.Chyla). Kolejnym etapem było stworzenie modelu triangulacyjnego (ang. Triangular irregular Network-TIN) każdego obiektu. Jak wspomniano wcześnie, jest to model złożony z nieregularnych, sąsiadujących, niepokrywających się trójkątów, które odtwarzają rzeźbę terenu. Ich wierzchołki to punkty wysokościowe. W programie ArcCatalog utworzono plik *shp, podobnie, jak podczas wektoryzacji obiektów. Przy tej czynności należało wybrać opcję Multipoints (tworzenie wielu punktów), a następnie opcję coordinates includes Z values, by móc nadać punktom wartość wysokości. Następnie w atrybutach dodano informację (Field Name) o nazwie wysokości, której typ powinien być podwójny (Double). W programie ArcMap dodano georeferowany raster i wcześniej utworzony plik *shp. Punkty stworzono tak samo, jak przeprowadzono 66

67 wektoryzację, a wysokości wpisano w polu atrybutów. W programie ArcScene stworzono TIN (Tool Bars> 3D analysis Tools, Create / Modify TIN), na podstawie wcześniej stworzonych punktów wysokościowych. W polu Setting for Selected Layer wskazano się ich źródło, którym jest atrybut wysokości. Następnie nałożono wcześniej zwektoryzowany obiekt, żeby TIN otrzymał trójwymiarowy kształt, odwzorowujący jego warstwę (ryc. 31). Ryc. 31. TIN obiektu 2044 warstwy 2371 (oprac. J.M.Chyla). 3.4 System Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof Po wykonaniu wszystkich wspomnianych czynności, otrzymano System Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof. W programie ArcMap utworzono w SIA warstwy zwierające informacje o wykopie, zabytkach, rastrach, obiektach i analizach. W zakładce wykop umieszczono wektoryzowane granice wykopów, zarówno całości obszaru jak i terenu od współrzędnej x 136. Granice wykopu przedstawiono przy pomocy cienkiej czarnej linii, granice badanego obszaru - podwójnej czarnej linii. W zakładce zabytki przypisano podkategorie: ceramika oraz kości, które zostały zaprezentowane jako punkty. Fragmenty ceramiki przedstawiono kolorem zielonym jako koło, a kości zwierzęce kolorem żółtym, jako kwadrat. Podkategorię polepa ukazano jako poligony obszarów polepy oraz punkty. Obydwa rodzaje wektorów przedstawione zostały przy użyciu koloru czerwonego i pomarańczowego. Zabytki wydzielone podzielono ze względu na funkcję i materiał 67

68 wykonania, a dokładniej na kategorie takie jak ozdoby, przedmioty o określonej funkcji czy przedmioty o nieokreślonej funkcji. Ozdoby podzielono na kategorie: fibule (podzielone na fibule żelazne, fibule brązowe), bransolety, paciorki (podzielone na paciorki szklane i paciorki bursztynowe; paciorki szklane podzielono są na paciorki oczkowate i pozostałe), kabłączki, zawieszki oraz aplikacje, elementy pasa, szpile (żelazne i brązowe) (ryc. 32). Przedmioty o określonej funkcji podzielono na narzędzia krzemienne, narzędzia kamienne, przedmioty gliniane (przęśliki, ciężarki tkackie), przedmioty kościane, przedmioty metalowe (noże, sierpy, gwoździe i nity, naczynia brązowe, broń; gwoździe i nity zostały podzielone na wykonane z brązu i wykonane z żelaza) (ryc. 33). Przedmioty o nieokreślonej funkcji podzielono na przedmioty metalowe, gliniane, róg i poroże, kościane, inne. Przedmioty metalowe podzielono na zniszczone fragmenty (brązowe i żelazne), kółeczka (brązowe i żelazne), druty i pręty (brązowe i żelazne) (ryc. 34). Warstwę informacyjną zabytków wydzielonych przedstawiono za pomocą punktów o kolorach w odcieniach niebieskim i fioletowym A. Kraj Zabytki wydzielone z osady wczesno celtyckiej Altdorf Am Friedhof w Altdorf, Ldkr. Landshut w Dolnej Bawarii. (praca w przygotowaniu) 68

69 Ryc. 32. Podział Zabytków Wydzielonych, kategorii Ozdoby (oprac. A. Kraj). Ryc. 33. Podział Zabytków Wydzielonych, kategorii Przedmioty o określonej funkcji (oprac. A. Kraj). 69

70 Ryc. 34. Podział Zabytków Wydzielonych, kategoria przedmioty nieokreślonej funkcji (oprac. A. Kraj). W zakładce obiekty umieszczono zwektoryzowane warstwy obiekty z wypełnieniem, w warstwie obiekty kontury zarysy wektoryzowanych obiektów, a w zakładce rastry zeskanowane i georeferowane rysunki obiektów. W następnej zakładce o nazwie dom umieszczono zarysy domu numer 3 200, z kolei w zakładce analizy, ukazano wszelkie analizy przestrzenne, które przeprowadzono na SIA, podzielono je na podzakładki względem rodzaju analizy, czyli Density oraz Buffer. Buffer podzielono z kolei na kategorię zabytków, na których została przeprowadzona ekwidystanta (ryc. 35). Dodatkowo w bazie Systemu Informacji Archeologicznej umieszczono wszystkie pozostałe dane, takie jak tabele z programu Microsoft Excel z przepisanymi położeniami zabytków, skany rysunków czy metadane. Z względu na rodzaj danych jakie składają się na SIA, określono ten system, jako hybrydowy rastrowo wektorowy GIS Według interpretacji S. Kunz M. Gillings, D. Wheatley 2002, s

71 Na tym etapie prac przygotowania do analiz przestrzennych w ArcMap została wykonana planigrafia, dzięki której można identyfikować poszczególne punkty (View> Toolbars>Tools> Identify) poznając ich atrybuty, w których zapisano informacje o zabytkach umożliwiające m. in. poznać ich kształt i numer na mapie SIA. Jako atrybuty dla zabytków ruchomych zapisano numer inwentarzowy, numer warstwy, w której znaleziono zabytek, koordynaty (w tym wysokość), ilość fragmentów danego zabytku oraz ewentualne uwagi. W przypadku zabytków wydzielonych dodano również informacje o rodzaju zabytku oraz jego opis. Przy wykorzystaniu narzędzia Selection można wyświetlać wybrane, na podstawie różnych atrybutów, punkty, a dzięki temu tworzyć tematyczne mapy. Narzędzie to umożliwia wybór (selekcje) danych na podstawie nie tylko ich atrybutów, ale także lokalizacji. W programie ArcScene przedstawiono dwu i pół wymiarową wizualizacja stanowiska. Zawiera ona TIN-y stropów i spągów wektoryzowanych obiektów (by pokazać głębokość obiektów), oraz wizualizację przestrzennego rozmieszczenia zabytków ruchomych. Jednolita warstwa ukazująca zabytki jednocześnie przedstawia wizualizację kąta nachylenia stoku, na którym prowadzone były badania archeologiczne (ryc. 37). System Informacji Archeologicznej stanowiska można zobaczyć dzięki darmowemu programowi firmy ESRI ArcReader, dołączonemu (wraz z SIA oraz instrukcją obsługi) do pracy (patrz płyta 2 i 3 oraz Aneks s.100). Dodatkowo dane wektorowe SIA można również zobaczyć w pliku PDF, dołączonym do pracy (patrz płyta 1 oraz Aneks s. 100), dzięki możliwości włączania i wyłączania poszczególnych zakładek (View>Navigation panel>layers). 71

72 72

73 Ryc. 36. Baza danych w programie ArcCatalog (oprac. J.M.Chyla). 73

74 Ryc. 37. System Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof w 3D, w programie ArcScene (oprac. J.M.Chyla). 74

75 3.5 Wstęp do analiz przestrzennych Kolejnym etapem pracy było przeprowadzenie analiz przestrzennych, które były głównym celem praktycznego zastosowania utworzonego Systemu Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Fridhof. Przeprowadzone analizy to: analiza rozproszenia, analiza najbliższego sąsiada, ekwidystanta oraz analiza gęstości. Poniżej przedstawiono, krok po kroku, sposób ich wykonania. Wyniki szczegółowo omówiono w kolejnym rozdziale Analiza Rozproszenia i Analiza Najbliższego Sąsiada W programie ArcView 9.3 analiza rozproszenia i analiza Najbliższego Sąsiada zostały wykonane jednocześnie. Program przy podawaniu średniej odległości pomiędzy najbliższymi punktami jednocześnie podaję ich rozproszenie. W celu rozpoczęcia analizy należało wybrać Toolbox> Spatial Statistic Tools>Analising patterns> Avarage Nearest Nieghbor. W oknie należało wskazać warstwę informacyjną, na której przeprowadzono analizę, a następnie należy wybrać metodę mierzenia dystansu pomiędzy punktami. Może to być Eculidean - mierzy odległość liniową między dwoma punktami w linii prostej, albo Manhattan (blok miasta) - mierzy odległość między dwoma punktami, wzdłuż osi pod kątem prostym. Należało również zaznaczyć opcjonalną opcję Display Output Graphically, co umożliwiło ukazanie wyników od razu, w sposób graficzny (patrz ryc. 38). 75

76 Ryc. 38. Wynik analizy Avarage Nearest Neighbor Distance dla zabytków wydzielonych (oprac. J.M.Chyla) Ekwidystanta By utworzyć ekwidystantę należało wybrać Window> ArcToolbox> Analysis Tools> Proximity> Buffer. W zakładce Input Features wybrano warstwę informacyjną, na której utworzona została ekwidystanta. W Distance > Linear Unit wpisano wielkość średnicy buforu (w tym przypadku średnią odległość między punktami z analizy Avarage Nearest Neighbor), a także wybrać jednostkę metryczną (w tym przypadku metry). W następnej kolejności należy wybrać funkcję typu wizualizacja ekwidystanty, jest ona funkcją opcjonalną. Może być to typ None, która oddziela każdy pojedynczy buffor od siebie, tworząc liczne, pojedyncze okręgi. Typ All łączy wszystkie buffory w jednolity kształt. Typ List łączy w jeden kształt tylko buffory posiadające te same atrybuty. W przypadku tej analizy wybrano opcję All. 76

77 Ryc. 39. Tworzenie ekwidystanty (oprac. J.M.Chyla) Analiza gęstości Do analizy gęstości użyto nieparametrycznej estymacji jądrowej. By przeprowadzić analizę należło wybrać ArcToolbox> Spatial Analyst Tools> Density> Kernel Density. Następnie wybrano warstwę informacyjna, na której została przeprowadzona analiza. Potem wybrano miejsce zapisu pliku rastrowego (plik, jako raster, może mieć tylko 13 znaków w nazwie, dlatego w przypadku SIA Altdorf Am Friedhof niektóre pliki nazwano przy pomocy skrótów, używając pierwszych liter całej nazwy. Np. analiza gęstości fragmentów kości została nazwana: kerneld_kos ). Jak wspomniano, wynikiem tej analizy był obraz rastrowy wskazujący kolorystycznie miejsca większego skupiska wprowadzanych danych. 77

78 Rozdział 4 Analizy przestrzenne stanowisko Altdorf Am Friedhof W rozdziale przedstawiono analizy przestrzenne przeprowadzone na Systemie Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof, którego proces powstania został opisany wcześniej. Analizy te miały na celu wygenerowanie nowych informacji o stanowisku i zabytkach. W rozdziale opisano proces przeprowadzania badań, a w dalszej części omówiono ich wyniki. Wybrane analizy, sugerowane w literaturze 202, został adekwatnie dobrane do wprowadzonych danych. Analizy użyte do wygenerowania nowych informacji o stanowisku to: ekwidystanta, inaczej bufor, analiza rozproszenia oraz analiza Najbliższego Sąsiada oraz analiza gęstości. Przeprowadzono je na punktach reprezentujących zabytki ruchome zadokumentowane podczas badań wykopaliskowych tj. ceramice, kościach, polepie, zabytkach wydzielonych, a także na poligonach będących reprezentacją zabytków nieruchomych tj. obiektów oraz obszarów występowania polepy. 4.1 Analiza Rozproszenia i Analiza Najbliższego Sąsiada Analiza Rozproszenia, jak wspomniano w rozdziale 1, bada losowość rozmieszczenia punktów, wskazując typ rozmieszczenia. Może on być losowy, skupiony, albo rozproszony. Z kolei Analiza Najbliższego Sąsiada, jak również wspomniano, oblicza średnią odległość pomiędzy dwoma najbliższymi punktami, biorąc pod uwagę wszystkie trzy odległości: długość, szerokość i wysokość. Analiza rozproszenia w przypadku SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof została wykorzystana do wskazania typu rozkładu ceramiki, kości, polepy oraz zabytków wydzielonych (jako całego zbioru i poszczególnych kategorii typologicznego podziału bazy danych). Z kolei uzyskana średnia odległość pomiędzy punktami została użyta w późniejszych analizach, m. in. przy tworzeniu ekwidystanty (buforu).wyniki zestawiono w tabeli poniżej, w tabeli numer Za W. Mania, s. 12; Understanding GIS,

79 Kategoria Zabytków Analiza Najbliższego Sąsiada Analiza Rozproszenia Ceramika 0,72 m Rozkład skupiony Kości 0,71 m Rozkład skupiony Polepa 0,68 m Rozkład skupiony Zabytki Wydzielone 0,76 m Rozkład skupiony Tabela 1. Wyniki analizy rozproszenia i analizy najbliższego sąsiada dla zabytków wydzielonych, ceramiki, kości i polepy (oprac. J.M.Chyla). Wszystkie kategorię zabytków ruchomych znajdowały się w rozkładzie skupionym, ich średnia odległość analizy Najbliższego Sąsiada wynosiła około 0,72m. Największa odległość pomiędzy dwoma najbliższymi punktami występowała wśród zabytków wydzielonych (0,76m), najmniejsza wśród fragmentów polepy (0,68m). W przypadku kategorii zabytków wydzielonych część artefaktów okazała się występować w rozkładzie skupionym lub losowym, jednak zdecydowana większość w rozkładzie rozproszonym. Z powodu zbyt małej ilości danych nie można było uzyskać wyników analiz dla fibul żelaznych, elementów pasa, naczyń brązowych oraz przedmiotów kościanych (oznaczono xxx ). Wyniki przedstawiono w tabeli numer 2. Kategoria Zabytków Analiza Najbliższego Analiza Rozproszenia Sąsiada Ozdoby Fibule Brązowe 0,89 m Rozkład losowy Fibule Żelazne xxx Xxx Bransolety 2,06 m Rozkład rozproszony Paciorki szklane, inne 1,61 m Rozkład rozproszony Paciorki bursztynowe 2,20 m Rozkład rozproszony Kabłączki, zawieszki oraz aplikacje 2,28 m Rozkład rozproszony Szpile Brązowe 2,28 m Rozkład rozproszony Elementy Pasa xxx xxx Przedmioty o zidentyfikowanej funkcji 79

80 Narzędzia krzemienne 1,26 m Rozkład rozproszony Narzędzia kamienne 1,14 m Prawdopodobnie rozkład rozproszony Przedmioty gliniane, przęsliki 0,78 m Rozkład skupiony Przedmioty gliniane, ciężarki 3,03 m Rozkład rozproszony tkackie Przedmioty metalowe, noże i sierp 1,72 m Rozkład rozproszony Przedmioty metalowe, gwoździe i 1,77 m Rozkład rozproszony nity z żelaza Przedmioty metalowe, naczynia xxx xxx brązowe Przedmioty kościane xxx xxx Przedmioty o niezidentyfikowanej funkcji Przedmioty metalowe, zniszczone 0,85 m Rozkład skupiony frg, brąz Przedmioty metalowe, zniszczone 0,81 m Rozkład skupiony frg, żelazo Przedmioty metalowe, kółeczka, 1,50 m Rozkład rozproszony brąz Przedmioty metalowe, kółeczka, 2,81 m Rozkład rozproszony żelazo Przedmioty metalowe, druty i pręty, 1,09 m Rozkład losowy brąz Przedmioty metalowe, druty i pręty, żelazo 1,20 m Prawdopodnie rozkład rozproszony Przedmioty gliniane 5,37 m Rozkład rozproszony Róg i poroże 3,30 m Rozkład rozproszony Inne 2,64 m Rozkład rozproszony Tabela 2. Wyniki analiz rozproszenia i najbliższego sąsiada dla poszczególnych kategorii zabytków wydzielonych (oprac. J.M.Chyla). 80

81 Większość kategorii zabytków wydzielonych występowała w rozkładzie rozproszonym. Jest to odwrotny wynik, do uzyskanego w przypadku analizy zabytków wydzielonych jako jednolitego zbioru. Wyjątkami od tej reguły były fibule brązowe w kategorii ozdoby oraz przedmioty metalowe, druty i pręty z brązu w kategorii przedmioty o niezidentyfikowanej funkcji. Z kolei przedmioty gliniane z kategorii przedmioty o zidentyfikowanej funkcji oraz przedmioty metalowe, zniszczone fragmenty z brązu i żelaza, w kategorii przedmioty o niezidentyfikowanej funkcji posiadały rozkład skupiony. Najmniejsza odległość pomiędzy dwoma najbliższymi zabytkami wynosiła 0,78m i dotyczyła przedmiotów glinianych, przęślików w kategorii przedmioty o zidentyfikowanej funkcji. Największa taka odległość dotyczyła przedmiotów glinianych, w kategorii przedmioty o niezidentyfikowanej funkcji i wynosiła 5,37m. 4.2 Ekwidystanta Jak wspomniano, ekwidystanta umożliwia stworzenie obszaru, o określonej wielkości, dookoła dowolnie wybranego punktu, poligonu lub linii. Jest to najprostsza metoda analiz bliskości, która ułatwia złączenie wielu punktów w jednolity obraz. W przypadku SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof bufor utworzono w oparciu o wyniki analizy rozproszenia oraz analizy najbliższego sąsiada, to znaczy wykorzystano informacje o średniej odległość pomiędzy poszczególnymi kategoriami zabytków ruchomych i użyto jej do określenia wielkości buforów. Wynik okazał jednak się zbyt ogólny, bufory zakryły obszar całego wykopu. Ich średnica okazała się za duża, żeby wygenerować szczegółowe informację. Wskazują jedynie na pewne obszary braku danych. Dlatego też przeprowadzono kolejną analizę. Przy pomocy narzędzia Selection, które dokonuję selekcji danych, wydzielono punkty reprezentujące zabytki ruchome tylko wewnątrz granic obiektów. Następnie przeprowadzono analizę Najbliższego Sąsiada i obliczono średnią odległość pomiędzy dwoma najbliższymi artefaktami w trójwymiarowej przestrzeni. Dotyczyło to dwóch największych zbiorów zabytków ruchomych, czyli fragmentów ceramiki oraz fragmentów kości (ryc. 40). Odległość ta, w obydwu wypadkach, wyniosła tyle samo - 0,28 m. Tą informację wykorzystano do stworzenia nowego buforu, którego średnica wyniosła tyle samo dla wszystkich zbiorów zabytków ruchomych. 81

82 Ryc. 40. Wydzielone wewnątrz obiektów punkty reprezentujące ceramikę (oprac. J.M.Chyla). Uzyskany wynik, stworzony na podstawie danych o średniej odległości wynikającej z rozproszenia przestrzennego zabytków ruchomych, fragmentów ceramiki oraz fragmentów kości, znajdujących się wewnątrz obiektów, pozwolił na przypuszczenie, że obiekty mogły się znajdować również, w innych miejscach, gdzie zachodzą podobne relacje odległościowe: Ceramika: Ponownie wyniki przedstawił zbyt dużą ilość danych. Nie pozwoliło to na stwierdzenie jednoznacznych wniosków. Jednak wyróżniła się pusta przestrzeń w okolicach obiektu 2575 (patrz ryc. 41). Kości: Wyraźne duże skupiska fragmentów kości widać przy północnej granicy wykopu, oraz w okolicach obiektu 2044, w obiekcie 768, a także w około budowli nr. 3, interpretowanej jako domostwo. Widoczne jest również wyodrębnione skupisko w obiekcie Uwagę zwróciła również pusta przestrzeń w północno-zachodniej części wykopu, a także na jego wschodniej granicy (patrz ryc. 42). 82

83 Polepa: Uwidoczniły się wyraźnie skupiska polepy w okolicach oraz w samym budynku nr. 3, szczególnie po jego południowej oraz wschodniej stronie, a także wewnątrz obiektu nr. 768 (patrz ryc. 43). Uwagę zwróciło skupisko przy południowo-wschodniej granicy wykopu. Zabytki wydzielone: Widoczne wyraźnie skupiska zabytków wydzielonych dookoła i wewnątrz budynku nr. 3, a także wewnątrz obiektów nr. 961, 1736, 1983 oraz Uwidoczniły się również skupiska w i dookoła budynków 1 i 2, znajdujących się poza granicami wykopu z sezonu 1994 i 1995 (patrz ryc. 44). 83

84 84

85 85

86 86

87 87

88 4.3 Density analizy gęstości Analizy gęstości, co zostało napisane w rozdziale 1, to analizy określające zagęszczenie danego zjawiska, w trzech wymiarach, na określonym terenie. Analiza umożliwiają przedstawienie tych skupisk w sposób graficzny, gdyż wynikiem analizy jest dwu wymiarowy raster, na którym, kolorystycznie przedstawiono trójwymiarową gęstość danych skupisk im ciemniejszy kolor, tym większe zagęszczenie zjawiska. W przypadku Systemu Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof przeprowadzono analizy gęstości, by wyróżnić skupiska zabytków ruchomych, czyli fragmentów ceramiki, kości, polepy oraz zabytków wydzielonych, wewnątrz obiektów. Miało to na celu zweryfikowanie ich zasięg oraz wygenerowanie informację o nowych obiektach. Analiza przeprowadzona na podstawie występowania fragmentów ceramiki podkreśliła zasięg trzech obiektów: 961, 1736 oraz 2044 (ryc. 45). Analiza gęstości przeprowadzona na podstawie występowania fragmentów kości uwidoczniła zasięg szczęściu obiektów: 768, 961, 1736, 1983, 2044 oraz Analiza ta pozwoliła zweryfikować największą ilość obiektów (ryc. 46). Analiza przeprowadzona na podstawie występowania fragmentów polepy uwidoczniła zasięg dwóch obiektów: 788 oraz 1736, (ryc. 47). Analiza ta pozwoliła zweryfikować najmniejszą ilość obiektów. Analiza przeprowadzona na podstawie występowania zabytków wydzielonych uwidoczniła zasięg pięciu obiektów: 961, 1387, 1736, 1983 oraz 2044 (ryc. 48). W każdej analizie wyraźnie ukazał się zasięg obiektów 961 (pojawił się w dwóch analizach), 1736 (pojawił się we wszystkich analizach), 1983 (pojawił się w dwóch analizach) oraz 2044 (pojawił się we wszystkich analizach). Jednak w każdej analizie obiekty te miały inny zasięg oraz zagęszczenie występowania zabytków. Informacje o ewentualnych nowych obiektach, zauważonych dzięki analizie gęstości przedstawiono poniżej. 88

89 89

90 90

91 91

92 92

93 4.4 Wnioski Po zakończeniu wszystkich analiz zestawiono ich wyniki. W przypadku analiz rozproszenia oraz najbliższego sąsiada wykorzystano znane informacje o zabytkach, które znajdowały się w ramach obiektów i wspomagano się informacją o średniej odległość wynikającą z ich rozproszenia przestrzennego w trzech wymiarach. Wyniki tych analiz, przełożone na inne obszary pozwoliły przypuszczać, że obiekty, które prawdopodobnie nie zachowały się tak dobrze, jak te udokumentowane, mogły się znajdować w miejscach, gdzie występowały podobne relacje odległościowe, jak pomiędzy zabytkami znajdującymi się w ramach obiektów. W przypadku analiz gęstości, graficzny wynik wskazał pewne obszary większego zagęszczenia zabytków ruchomych, poza znanymi obiektami. Po połączeniu wyników obydwu analiz przestrzennych znanych obiektów udało się wygenerować nowe informacje. Po przeprowadzeniu analiz, na uzyskane wyniki zostały nałożone zwektoryzowane obiekty, znajdujące się w SIA. Skupiska, znajdujące się w obszarach wyróżnionych w obydwu analizach, a na które nie nakładały się obiekty mogły być potencjalnymi miejscami pozostałości obiektów, które uległy zniszczeniu w wyniku procesów postdepozycyjnych. W przypadku analiz fragmentów ceramiki wspomniane obiekty uwidoczniły się: 1) Lokalizacja: na północ od obiektu 1267, współrzędne x= około 143,55 y= około 82,14. Wymiary wspomnianego skupiska, w przypadku analiz fragmentów ceramiki to: długość 2,31 m, szerokość 2,24 m. Jest to te samo miejsce, co wymienione w analizie fragmentów kości, punkt 1 oraz analizie polepy, punkt 1. W przypadku analizy fragmentów kości, wspomniane obiekty uwidoczniły się: 1) Lokalizacja: na północ od obiektu 1267, współrzędne x= około143,55 y= około 82,14. Wymiary tego skupiska, w przypadku analiz fragmentów kości to: długość 1,3 m szerokość 1,5 m Jest to te samo miejsce, co wymienione w analizie ceramiki, punkt 1 oraz analizie polepy, punkt 1. 2) Lokalizacja: na północ od obiektu 2575, współrzędne x= około165,40 y= około 82,42. Wymiary tego skupiska dla analiz fragmentów kości to: długość 1,45 m szerokość 93

94 1,70 m. Obiekt ten nie pojawia się w żadnej innej analizie. 3) Lokalizacja: przy obiekcie 2044, obok obiektu wspomnianego w punkcie 1 analizy fragmentów kości, współrzędne x= około 141,54 y= około 79,51. Wymiary tego skupiska, w przypadku analiz fragmentów kości to: długość 2,80 szerokość 3,12 m. Jest to te samo miejsce, co wymienione w analizie polepy, punkt 2. W przypadku analizy polepy, wspomniane obiekty uwidoczniły się: 1) Lokalizacja: na północ od obiektu 1267, współrzędne x= około 143,55 y= około 82,14. Wymiary tego skupiska, w przypadku analiz polepy to: długość 1,53 m, szerokość 2,22 m. Jest to te samo miejsce, co wymienione w analizie fragmentów ceramiki, punkt 1 oraz analizie fragmentów kości, punkt 1. 2) Lokalizacja: na granicy wykopu, na północ od obiektu 2575, współrzędne x= około 166,7 y= około78,01 87,18. Wymiary tego skupiska, w przypadku analiz polepy to: długość 9,08 m, szerokość 2,61 m. Jest to te samo miejsce, co wymienione w analizie fragmentów kości, punkt 3. Jest to największy obszar prawdopodobnego występowania obiektu. W przypadku analiz zabytków wydzielonych: 1) Lokalizacja: okolice obiektu 1387 oraz 1529, współrzędne x= około 144,47 y= około 95,18. Wymiary tego skupiska to: długość 1,90 m szerokość 4,37 m. Obiekt ten nie występuje w żadnej innej analizie. Najliczniejszy zbiór zabytków ruchomych ceramika, umożliwił wygenerowanie informacji o jednym nowym obiekcie. Najwięcej nowych obiektów odkryto dzięki analizie przestrzennej fragmentów kości, aż trzy. Z kolei analizy wyraźnie wskazały, że występowanie polepy jest związane z budynkami mieszkalnym. Analizy poszczególnych kategorii zabytków wydzielonych wymagają dalszych, bardziej szczegółowych badań. 94

95 Zakończenie Systemy Informacji Geograficznej, niestety nie są dziś powszechnie używane w polskiej archeologii, podczas, gdy stosowanie ich w badaniach wykopaliskowych oraz przy opracowywaniu wyników, usprawniłoby pracę oraz umożliwiłoby bardziej wnikliwe przeanalizowanie jej efektów. Dodatkowo, GIS dają możliwość ponownego przebadania archiwalnej dokumentacji analogowej zakończonych prac archeologicznych lub stanowisk, które już nie istnieją. W przedstawionej pracy, posłużono się zastosowaniem Systemów Informacji Geograficznej do stworzenia SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof w Dolnej Bawarii, w Niemczech na podstawie takiej dokumentacji. Na SIA przeprowadzano również analiz przestrzenne w celu wygenerowania nowych informacji. SIA stanowiska pod Monachium, analizy i ich wyniki, zostały szczegółowo zaprezentowane, po to by pokazać jak przydatnym narzędziem dla archeologa może stać się GIS, zarówno podczas pracy terenowej, jak i w archiwum. W pierwszej części rozdziału pierwszego przedstawiono podstawowe definicje GIS oraz pojęcia związane z praktyczną częścią pracy. Omówiona została również historia GIS, ich zastosowania oraz najczęściej używane aplikacje w badaniach archeologicznych. W drugiej części rozdziału pierwszego zaprezentowane zostały przykłady użycia GIS na konkretnych stanowiskach archeologicznych: w Nazca/Palpa, Peru, w Pohansko, Czechach oraz w Bruszczewie w Polsce. Przedstawiono również polską bazę danych stanowisk archeologicznych mazepa. Wybrane zostały przykłady najbardziej zbliżone, zarówno pod względem metodyki jak i przeprowadzonych analiz, do SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof. W rozdziale wykazano, że GIS wydaję się idealnym, a nawet niezbędnym, narzędziem w archeologii, która, ze względu na swoją specyfikę, opiera się w znacznym stopniu na danych przestrzennych. W drugim rozdziale omówiono wczesnoceltycką osadę Altdorf Am Friedhof w Dolnej Bawarii, w Niemczech, historie badań na stanowisku, metodykę oraz dotychczasowe opracowania wyników prac wykopaliskowych. W tej części pracy został szczegółowo opisany sposób pobierania i dokumentacji danych wszystkie zabytki ruchome namierzano trójwymiarowo, a to, de facto, pozwoliło na stworzenie SIA stanowiska, przeprowadzenie analiz oraz wykreowanie jego dwu i pół wymiarowej wizualizacji. 95

96 Część praktyczna, pod postacią kolejnych etapów tworzenia Systemu Informacji Archeologicznej, zawarta została w rozdziale trzecim, opisującym szczegóły digitalizacji i wektoryzacji dokumentacji analogowej pochodzącej z badań archeologicznych. Objaśniono, od procesu skanowania, poprzez tworzenie bazy danych i wektoryzację, do analiz przestrzennych, co i jak zostało wykonane. Rozdział trzeci miał być propozycją ustandaryzowanych kroków, sposobu postępowania w procesie cyfryzacji dokumentacji analogowej pochodzącej z archiwum. Przedstawiono także efekt końcowy tej pracy: SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof, w którym umieszczono bazę danych i dokumentację analogową, a także wyniki analiz przestrzennych. W rozdziale czwartym omówione zostały poszczególne analizy wykonane na SIA stanowiska, czyli ekwidystanta, analiza rozproszenia oraz najbliższego sąsiada, a także analiza gęstości. Ekwidystantę wykonano wykorzystując obliczenia analizy rozproszenia oraz najbliższego sąsiada, podała ona średnie odległości pomiędzy najbliższymi sobie, w trójwymiarze, zabytkami ruchomymi. Dzięki temu można było wyróżnić pewne obszary o większych skupiskach zabytków ruchomych, jednak wyniki okazały się zbyt ogólne. Dlatego też, w następnej analizie, w tym samym rozdziale, żeby uzyskać bardziej szczegółowe dane, wydzielono zabytki ruchome dwóch największych zbiorów fragmentów ceramiki i kości - znajdujących się tylko wewnątrz granic obiektów, a potem obliczono średnie odległości pomiędzy nimi. Informacja o tej średniej odległości, wynikająca z trójwymiarowego rozproszenia przestrzennego artefaktów znajdujących się tylko wewnątrz obiektów, pozwoliła na przypuszczenie, że być może obiekty mogły się znajdować również w innych miejscach, gdzie zachodzą podobne relacje przestrzenno - odległościowe. Wyniki tej analizy wykorzystano do stworzenia nowej ekwidystanty dla wszystkich kategorii zabytków ruchomych. Kolejna analiza - gęstości - wskazała skupiska większego występowania artefaktów na stanowisku. Wyniki powyższych analiz, po zestawieniu ze sobą, przełożono na obszary ze zadokumentowanymi obiektami. Dzięki temu uwidoczniono cztery skupiska - obszary większego występowania zabytków ruchomych, poza granicami zadokumentowanych obiektów. Mogły być to miejsca występowania potencjalnych obiektów, które nie zachowały się w takim stanie do czasów badań archeologicznych, jak te zadokumentowane. Cele niniejszej pracy to: przetworzenie dokumentacji analogowej do postaci cyfrowej, wygenerowanie nowych informacji na temat stanowiska oraz omówienie procedury 96

97 digitalizacji. Cel pierwszy, czyli przetworzenie dokumentacji analogowej do postaci cyfrowej został w pełni zrealizowany, a jego efektem jest System Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof oraz baza danych dołączona do pracy. System jest otwarty, to znaczy, że możne zostać uzupełniony o nowe dane, przeprowadzać kolejne analizy i na tej podstawie generować kolejne informacje. SIA umożliwia łatwe do udostępnienie danych o stanowisku w sposób nieograniczony odległością fizyczną. Spełnienie celu pierwszego zabezpieczyło dokumentację papierową przed ewentualnymi zniszczeniami. Dodatkowo w pracy udało się dowieść, że digitalizacja dokumentacji archiwalnej jest kolejnym krokiem w ochronie dziedzictwa archeologicznego poprzez dokumentację analogową. Cyfryzacja pozwala na przeanalizowanie danych, wiele lat po zakończeniu prac wykopaliskowych, wspierających dotychczasowe badania. Drugi, najważniejszy cel pracy - wygenerowanie nowych informacji - udało się uzyskać dzięki analizom przestrzennym przeprowadzonym na SIA stanowiska, omówiono w rozdziałach trzecim i czwartym. Dzięki żmudnej, ale efektywnej, dokumentacji zabytków ruchomych w trzech wymiarach podczas prac wykopaliskowych, udało się wskazać obszary, gdzie zachodzące zależności przestrzenne sugerują występowanie obiektów, które prawdopodobnie uległy zniszczeniu w wyniku procesów postdepozycyjnych. W analizach wszystkich czterech kategorii znalezionych artefaktów pojawił się, co najmniej jeden taki obszar, w tym analizy kości uwidoczniły aż trzy nowe, potencjalne obiekty. Tak, więc, co zaprezentowano w pracy, zależności przestrzenne pomiędzy zadokumentowanymi zabytkami mogą wspierać dotychczasowe badania na temat stanowiska, analizy mogą wnieść nowe informacje oraz zwiększyć wiedzę o działalności człowieka na stanowisku. Digitalizacji dokumentacji analogowej z pewnością również wpłynie na przyszłe badania stanowiska. Omówienie procedur digitalizacji, cel trzeci, w pełni przedstawiono w rozdziałach pierwszym i trzecim. Dzięki literaturze oraz własnym obserwacjom udało się stworzyć propozycję kroków procedury digitalizacji dla dziedzictwa archeologicznego, ze wskazaniem na dokumentację analogową. Kroki te podzielono na cztery etapy: dokumentacja, digitalizacja, wybór programu, tworzenie Systemu Informacji Archeologicznej. W pierwszym etapie położono szczególny nacisk na zapoznanie się ze stanowiskiem, z którego pochodzi dokumentacja, jego historią i metodyką prac wykopaliskowych oraz publikacjami 97

98 związanymi z badaniami. W efekcie umożliwiło to na zaprojektowanie bazy danych. Etap drugi digitalizacja - podzielono na: sposób digitalizacji (proces skanowania albo przy pomocy digitizera), wstępnie przetwarzanie danych oraz tworzenie tabeli danych. W etapie trzecim, podkreślono jak ważne jest, żeby wybrany program musiał spełniać podstawowe wymagania oraz potrzeby użytkownika, jak i projektowanej bazy danych, a także dobrze obsługiwać zakres wprowadzanych danych (rastry, wektory itd.). Etap czwarty, tworzenie SIA, przedstawiono jako najważniejszy. Jego pierwszym krokiem było ustalenie jednolitego nazewnictwa dla baz danych oraz stworzenie słownika skrótów dla przyszłych użytkowników. Kolejnym zaproponowanym posunięciem w tym etapie była georeferencja oraz wektoryzacja danych rysunkowych i tabelarycznych, czyli tworzenie punktów, linii czy poligonów. Dodatkowym elementem było tworzenie dwu i pół wymiarowej wizualizacji całego stanowiska wraz z obiektami i zabytkami ruchomymi. W niniejszej pracy wykonano wszystkie wspomniane etapy procedury digitalizacji dziedzictwa archeologicznego. W efekcie uzyskano System Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf Am Friedhof. Jednak zaletą stosowania takiej procedury było uzyskanie jednolitych kopii cyfrowych dokumentacji papierowej, co, z kolei, pozwoliło na łatwe udostępnianie informacji o badaniach archeologicznych. Na podstawie tak stworzonego SIA, co miało miejsce w tej pracy, przeprowadzono analizy przestrzenne, które wygenerowały nowe informacje dotyczące zdigitalizowanego stanowiska. Jednym z postulatów badawczych pracy jest digitalizacja pozostałej części dokumentacji analogowej stanowiska Altdorf Am Friedhof, a następnie wektoryzacja oraz przeprowadzenie analiz przestrzennych, w celu określenia kolejnych potencjalnych skupisk zabytków ruchomych, z uwzględnieniem trzeciego wymiaru. Umożliwi to pozyskanie kolejnych nowych informacji o obiektach, zabytkach, ich wzajemnych relacjach przestrzennych, a także o stanowisku. Dodatkowo uzupełnienie SIA o szczegółowe informacje atrybutowe oraz zdjęcia pojedynczych zabytków poszczególnych kategorii zabytków oraz podzielenie ich na podkategorię, tak jak dokonano w przypadku zabytków wydzielonych, wspomogłoby dalsze analizy i interpretacje. Po digitalizacji całości dokumentacji papierowej niezbędna będzie weryfikacja przeprowadzonych analiz oraz wnikliwe przestudiowanie relacji przestrzenno-odległościowych pomiędzy obiektami, a zabytkami wydzielonymi. Kolejnym postulat to stworzenie trójwymiarowej wizualizacji, którą następnie należałoby dodać do wystawy, na temat prac wykopaliskowych na stanowisku Altdorf Am Friedhof, w Adlhoch Haus, Heimatmuseum we wsi Altdorf, jako atrakcyjną i 98

99 zrozumiałą informację dla zwiedzających na temat sposobu przeprowadzonych badań i ich wyników. Ostatnim postulatem badawczym jest połączenie SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof z lokalnymi Systemami Informacji Geograficznej we wsi Altdorf. Wymiana informacji pomiędzy jednostkami administracyjnymi oraz archeologami, przy tworzeniu wspólnych wersji GIS-u, powinna odbywać się płynnie i bez zbędnych utrudnień. Podsumowując, przedstawiona praca propaguję ideę konserwacji dziedzictwa archeologicznego poprzez dokumentację zarówno analogową, jak i cyfrową. Pokazano jak wiele korzyści może wnieść digitalizacja zasobów dziedzictwa archeologicznego teraz oraz w przyszłości. Nakreślono również zalecenia postępowania w procesie cyfryzacji, których efektem powinien być System Informacji Archeologicznej. Był to również głos w trwającej dyskusji jak należy postępować w procesie tworzenia wspomnianych zasobów. Również, choć pośrednio, efektem końcowym były nowe dane, które wygenerowano dzięki analizom przestrzennym. Wskazuje to, że nawet po zniszczeniu stanowiska podczas badań ratowniczych, stosując odpowiednią metodykę prac wykopaliskowych, możliwe jest ciągłe zdobycie kolejnych informacji o stanowisku. Zastosowanie GIS w konserwacji dziedzictwa archeologicznego stwarza nowe możliwości, ale pod pewnymi warunkami, jakimi są dokładna, trójwymiarowa dokumentacja zabytków oraz rzetelna i pełna dokumentacja rysunkowa i fotograficzna. Przewiduję się, że w przyszłości cyfryzacja dokumentacji skupi się na archiwalnych badaniach stanowisk już nieistniejących, tworząc ich wizualizację oraz przeprowadzając analizy przestrzenne generujące nowe informacje wspierające dotychczasowe interpretacje lub tworząc nowe dane, które zmienią dotychczasowe spojrzenie na stanowisko albo region, w którym się znajduję. Cyfryzacja archiwum dokumentacji analogowej pozwoli również wygenerować informacje, które wesprą dotychczasowe badania, albo zweryfikują już istniejące. Przede wszystkim jednak, digitalizacja powieli dokumentację, jednocześnie ją zabezpieczając. 99

100 ANEKS Do pracy dołączono trzy materiały dodatkowe na pięciu płytach: Stanowisko Altdorf Am Friedhof baza danych (ze względu na rozmiar plików podzielona na 3 części), Instalacja programu ArcReader 10 oraz SIA Altdorf Am Friedhof. Poniżej szczegółowo omówiono zawartość poszczególnych folderów znajdujących się na płytach oraz przedstawiono instrukcję instalacji programu ArcReader i jego wstępną obsługę. Dzięki programowi ArcReader (płyta 2 i 3) można obejrzeć SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof. Istnieje również możliwość obejrzenia wyników pracy bez potrzeby instalowania programu, dzięki wyeksportowaniu map stanowiska do plików PDF wraz z ich atrybutami (płyta 1). 1. Płyta Stanowisko Altdorf Am Friedhof baza danych Płyta ta zawiera całość danych wprowadzonych do SIA stanowiska. Znajdują się tam zarówno skany rysunków oraz dokumenty w formacie.doc i.pdf, ale także dane do odczytu tylko w programie ArcMap (patrz ryc. 49). Folder Altdorf, podfolder Skany map Tutaj znajduję się oryginalna dokumentacja ze stanowiska, surowe rastry generalnych planów w skali 1:100 oraz skany warstw obiektów w skali 1:20 albo 1:10, podzielone według roku, z której pochodzi dokumentacja oraz obszaru. Folder ArcGIS Tu znajduję się baza danych dla ArcMapy. Folder ten najlepiej przeglądać przy pomocy ArcCatalogu (patrz ryc. 36 str.73). W folderze tym znajduję się plik System Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf- Am Friendhof 3D zawierający pseudotrójwymiarową wizualizację SIA, stworzoną w programie ArcScene. Podfolder Altdorf.gdb (baza danych) Tutaj znajduję się plik z SIA stanowiska Altdorf: System Informacji Archeologicznej stanowiska Altdorf - Am Friedhof - należy otwierać w programie ArcMap. Oprócz tego znajdują się tu pliki.shp przedstawiające granice wykopów oraz badanego obszaru, a także 100

101 Dane tabelaryczne, przepisane inwentarze kości, ceramiki, polepy oraz poszczególnych zabytków wydzielonych. Tu znajdują się również foldery jak: Obiekty wektory reprezentacja warstw obiektów, jako wektory poligony. Punkty_z punkty z atrybutem wysokości wykorzystane do stworzenia TIN obiektów. Podfolder Analizy W folderach Density oraz Wektory buffory znajdują się wyniki analiz przestrzennych SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof. Podfolder Georefereowane obiekty Znajdują się tu zgeoreferowane rastry przedstawiające warstwy obiektów, podzielone wedle roku dokumentacji oraz obszaru. Podfolder ten znajduję się na drugiej płycie, zatytułowanej: Stanowisko Altdorf Am Firedhof Baza danych cz.2 Podfolder Rastry inne Znajdują się tutaj generalne plany w skali 1:100. Podfolder TINy obiekty Znajdują się tutaj TINy poszczególnych obiektów ich stropów i spągów. Podfolder Warstwy lyr całości Tutaj można znaleźć warstwy poszczególnych kategorii danych SIA stanowiska Altdorf, które można dodać bezpośrednio do ArcMap. Podfolder Wektory punkty Tu znajduje się reprezentacja zabytków ruchomych w postaci wektorów-punktów. Folder MGR Podfolder Praca magisterska W tym miejscu najduję się niniejsza praca, zapisana w formacie.doc oraz.pdf. Podfolder PDF W tym miejscu znajduję się PDF SIA stanowiska Altdorf Am Friedhof, dzięki, którym 101

102 można przejrzeć SIA oraz wyniki analiz bez potrzeby instalacji programu ArcReader (patrz rozdział 3, str. 71). Dzięki możliwości włączania i wyłączania poszczególnych zakładek (View>Navigation panel>layers), a także przeglądanie atrybutów poszczególnych wektorów (Tools>Object Data>Object Data Tool). Pliki pdf są jednocześnie rycinami załączonymi do pracy, dzięki temu łatwo odnaleźć ich dokładne opisy. Folder ten znajduję się na trzeciej płycie nazwanej: Stanowisko Altdorf Am Firedhof Baza danych cz.3, MGR: praca, PDF Folder Baza danych Tu znajdują się przepisane inwentarze zabytków ruchomych, tj. kości, ceramiki, zabytków wydzielonych (poszczególne kategorie oraz całość) w formacie.xls. 102

103 Ryc. 49. Struktura folderów na płycie 1 Stanowisko Altdorf Am Friedhof baza danych (oprac. J.M.Chyla). 2. Płyta Instalacja programu ArcReader 10 Na płycie znajduję się program instalujący program ArcReader darmowy produkt firmy ESRI służący przeglądaniu danych, dla systemu operacyjnego Windows. Wymagania systemowe do obsługi programu znajdują się na stronie: (wgląd ) Płyta nie rozpoczyna instalacji automatycznie dlatego należy wykonać następujące kroki: 103