Niewykorzystany zasób …

Niewykorzystany zasób – wstępne uwagi o możliwościach zastosowania darmowych danych lotniczego skanowania laserowego w zarządzaniu dziedzictwem[1]


Marcin Jaworski, Piotr Wroniecki, Mikołaj Kostyrko

Wstęp

Airborne Laser Scanning (ALS), czyli zastosowanie skanerów laserowych z pokładu platform latających w celu rejestracji ukształtowania terenu, jest techniką używaną w prospekcji archeologicznej, która ewoluowała w minionej dekadzie z pozycji bycia nowatorską technologią do powszechnej praktyki (Holden et al. 2002; Banaszek 2014, s. 211-212). Jednak do niedawna pozyskanie tego typu danych wiązało się z dużym wydatkiem finansowym. Sytuacja w Polsce zmieniła się wraz z finalizacją projektu ISOK (Informatyczny System Osłony Kraju) oraz opublikowaniem pochodnych danych ALS przez GUGiK (Główny Urząd Geodezji i Kartografii) w ramach projektu GEOPORTAL.GOV.PL na ogólnodostępnej platformie internetowej (Wężyk 2014). Poniżej postaramy się odpowiedzieć na pytanie, jaki wpływ na zarządzanie dziedzictwem oraz zainteresowanie przeszłością szerszego społeczeństwa miało upowszechnienie się tego typu danych w Polsce oraz w jaki sposób ich wykorzystanie może być dalej rozwijane.

Dane zarejestrowane poprzez użycie technik zdalnego rozpoznania (teledetekcja) znajdują liczne zastosowania w celach publicznych. Jednym z nich są rządowe bazy danych przestrzennych stworzone i rozwijane w celu przewidywania, monitorowania oraz zapobiegania potencjalnym katastrofom naturalnym i środowiskowym w strefach o wysokim zagrożeniu (np. tereny zalewowe). Takie intencje przyświecały programowi ISOK (Informatyczny System Osłony Kraju), który między innymi włączył dane ALS i stworzone Numeryczne Modele Terenu (NMT) oraz Numeryczne Modele Pokrycia Terenu (NMPT) dolin rzecznych o powierzchni ponad 240 tys. km² terytorium Polski (ponad 65% całkowitej powierzchni kraju) (Wężyk 2014). Te przetworzone wizualizacje danych zostały powszechnie udostępnione w postaci warstw WMTS (Web Map Tile Service) w krajowym geoportalu (geoportal.gov.pl) administrowanym przez GUGiK. Umożliwiono również zakup danych w postaci chmury punktów [format LAS (LASer file format)] i jego pochodnych czyli wyżej wspomniany NMT lub NMPT. Informacje w ten sposób zapisane posiadają możliwości dalszego przetwarzania, oraz badanie wybranego wycinka przestrzeni.

Zaistniała sytuacja oferuje nieoszacowany potencjał dla celów prospekcji krajobrazów, w tym rejonów trudno dostępnych i zalesionych. Obszary zarejestrowane technologią ALS w Polsce obejmują liczne wyspy, pasma górskie, bagna i trzęsawiska, puszcze i lasy. Te ostatnie wydają się najbardziej interesujące z perspektywy ograniczeń wcześniejszych możliwości badawczych oraz ze względu na duże zalesienie powierzchni naszego kraju [gęste zalesienie pokrywa ok. 1/3 powierzchni Polski (Zajączkowski et al. 2014)]. Do tej pory rozpoznanie zasobów dziedzictwa archeologicznego w lasach dokonywane było na podstawie pieszej prospekcji terenowej, ta metoda jednak, jak praktyka wykazuje, w tym środowisku nie jest dostatecznie efektywna. Możliwość badania tych obszarów technologią ALS stwarza nowy wymiar w zarządzaniu narodowym dziedzictwem w Polsce (Rączkowski, Banaszek 2014; Kiarszys, Szalast 2014). Jednak, aby stanowisko archeologiczne mogło zostać zauważone przy pomocy tych danych musi ono posiadać zachowaną choćby w najmniejszym stopniu własną formę terenowa. Środowisko leśne, ze względu na niewielką dynamikę zmian oraz eksploatowanie go przez człowieka sposób mało inwazyjny, do niedawna było najlepszym „schronieniem” dla nierozpoznanych dotąd stanowisk archeologicznych. To przyczyniło się, wraz z wdrożeniem technologii ALS, do dokonania wielu spektakularnych odkryć archeologicznych (Banaszek 2014 s. 211-212). Jednak w trakcie postępu technicyzacji eksploatacji środowiska leśnego, m.in. poprzez wprowadzenie ciężkiego sprzętu, coraz więcej stanowisk archeologicznych, a w szczególności ich własna forma terenowa, ulega degradacji (ryc. 1). Ta sytuacja wynika również z niedostatecznego poziomu współpracy pomiędzy służbami konserwatorskimi a służbami leśnymi (Banaszek, Rączkowski 2013).

ryc1
Rycina 1. Przykład stanowiska archeologicznego, kurhanów z epoki brązu, zagrożonego intensywną eksploatacją środowiska leśnego. Teren na wschód od współczesnej drogi został zaorany na potrzeby posadzenia szkółki leśnej, dziś trudno stwierdzić czy tam również znajdowało się prahistoryczne cmentarzysko. Czarnymi wskaźnikami oznaczone są ślady pozostawione przez kombajn zrębowy (ryc. M. Kostyrko).

Współczesne trendy

W ostatnich latach zastosowanie danych LiDAR (Light Detection and Ranging) oraz ich pochodnych skupiało się głównie na automatyzacji wykrycia struktur archeologicznych i badaniu konkretnych obszarów, krain geograficznych – głównie obszarów zalesionych (np. Banaszek, Rączkowski 2014) lub detekcji szczególnych typów obiektów archeologicznych w obrębie danego krajobrazu kulturowego (np. Przybył 2014). Co warte zaznaczenia, zastosowanie danych ALS znalazło stosunkowo powszechne zastosowanie przy badaniach pojedynczych stanowisk i w projektach krajobrazowych. Można odnieść wrażenie, że polskie środowisko archeologiczne, jest świadome potencjału tkwiącego w wykorzystaniu tych informacji na większą skalę np. celu monitorowania stanu zachowania dziedzictwa kulturowego oraz wykrywania nowych stanowisk. Pomimo to, do tej pory żadne kroki w tym kierunku na większą skalę nie zostały podjęte.

Obserwowanie krajobrazu w perspektywie tych danych przynosi również inne korzyści. Informacja zbierana jest dla całych krajobrazów, zarówno dla tych łatwo, jak i trudno dostępnych. Zatem poszczególne miejsca wcześniej rozproszone można obecnie postrzegać w kategorii ciągłej, połączeń pomiędzy nimi oraz zastanawiać się nad ich relacjami z krajobrazem, w którym się znajdują. Miejsca przestają być wyspami zawieszonymi w próżni przeszłości, stają się aktywnymi częściami całości, które wpływały na procesy zachodzące w ich otoczeniu, w ten sam sposó­­b jak otoczenie wpływało na kształt ich przemian. Tym samym tworzy się nowe spojrzenie na funkcjonowanie krajobrazu w przeszłości oraz powstają nowe pytania badawcze. Ślady dawnej aktywności ludzkiej są niemal wszędzie, tworząc kłębowisko powiązań, łączą ze sobą miejsca do tej pory wspólnie niekonotowane (Mlekuž 2014). To pozwala na badanie krajobrazu jako całości, a nie jedynie w perspektywie jednego miejsca. Dane ALS wyraźnie pokazują, jak wiele jeszcze musimy się nauczyć zarówno o działalności człowieka w przeszłości czy też, z drugiej strony, o procesach podepozycjnych nierozerwalnie związanymi z pozostałościami po kolejnych społecznościach.

Poza archeologami, liczba użytkowników przeglądających ogólnie dostępne dane również wzrasta, tak jak samo zainteresowanie tego typu zasobami wizualizacji informacji geograficznej. Jest to doskonale widoczne w odzewie i statystykach odwiedzin artykułów tematycznych różnorodnych stron internetowych (np. archeolog.pl, archeolot.pl). Przeglądanie dostępnych danych ALS spełnia potrzebę i aspekt społeczny archeologii fotelowej (Summers 1950). Nie jest to już jedynie wydajne narzędzie badania znanych i nieznanych stanowisk archeologicznych, lecz stało się mimowolnie (poza kontrolą środowiska archeologicznego) siłą sprawczą aktywującą szerokie społeczne zainteresowanie archeologią (odkrywaniem i oglądaniem zasobów) oraz samą techniką ALS. Przeglądanie darmowych danych prowadzi nie tylko do prostego rozpoznawania różnorodnych archeologicznych czy historycznych struktur terenowych w wiejskim lub niedostępnym krajobrazie (ryc. 2), lecz pozwala rozpoznać znane dotychczas stanowiska z nowej perspektywy, tym samym rozszerzyć nasz stan wiedzy o nich lub zrewidować to tej pory utarte poglądy na ich temat.

ryc2
Rycina 2. Przykład zasobów archeologicznych w krajobrazie kulturowym doliny rzeki Kaczawy (źródło: geoportal.gov.pl, ryc. M. Jaworski i P.Wroniecki).

W trakcie pracy nad tym artykułem oraz analizując zasoby przedstawiające wizualizacje pochodnych danych ALS udostępnionych poprzez krajowy geoportal, systematycznie katalogowaliśmy  różne typy form terenowych stworzonych przez człowieka, wśród których znaleźć można obecnie rozpoznane zasoby archeologiczne, jak i potencjalne nowe stanowiska. Co zostało zapoczątkowane jako czysto hobbistyczne zajęcie, w trakcie tylko kilku pierwszych miesięcy rozrosło się do ponad 1500 miejsc zainteresowania. Wśród nich znaleźć można rozległe pradziejowe ufortyfikowane osady, grodziska i pojedyncze nasypy, kompleksy kurhanów, forty, fortece, systemy umocnień, zamki, gródki, wały, fosy, porzucone wsie, domy i gospodarstwa, kopalnie i hałdy, mielerze, obwarowania, trakty komunikacyjne i dawne drogi, rowy oraz inne różne formy prac ziemnych, nie wspominając o niezliczonych świadectwach bitw, wojen i działań militarnych, które miały miejsce w Polsce drugiej połowie ostatniego tysiąclecia, intensywnie naznaczając i przekształcając krajobraz.

Wszystkie te typy obiektów zostały domierzone w uproszczonej bazie GIS, rozwijanej z zastosowaniem oprogramowania typu open-source. Każdy zaobserwowany obiekt terenowy został zlokalizowany w odniesieniu do jednostek podziału administracyjnego, zaklasyfikowany i opisany dodatkową informacją (np. lokalna nazwa, znaczenie historyczne). Taka baza danych oferuje szeroką perspektywę krajobrazową dla badania topograficznych cech i czynników, zależności pomiędzy bliskimi i odległymi stanowiskami oraz potencjalnego zarządzania dziedzictwem archeologicznym. Integracja z narodowym rejestrem zabytków oraz (nadal nie zdigitalizowaną) bazą AZP (Konopka 1981) wydaje się być następnym naturalnym krokiem w rozszerzeniu potencjału rozwijanej bazy danych. Końcowym efektem powinna być możliwość badania stanu naszej wiedzy na temat zachowania dziedzictwa kulturowego na poszczególnych obszarach, tego w jaki sposób ono ulega przemianie oraz gdzie znajdują się miejsca najbardziej zagrożone. Kolejną istotną korzyścią płynącą z istnienia takiej bazy danych może stać się porównanie efektywności wykorzystanych metod badawczych na poszczególnych obszarach oraz typach stanowisk archeologicznych.

Podsumowanie

Na podstawowym poziomie rozpoznanie i rejestracja struktur terenowych posiadających potencjał archeologiczny wymaga jedynie wprawnego oka i świadomości różnorodności form obiektów. Podstawowe opracowanie i wykrycie obiektów jest możliwe w każdym dostępnym oprogramowaniu GIS, a nawet w przeglądarce krajowego geoportalu. Powszechnie dostępne, darmowe wizualizacje są w znacznym stopniu przystosowane do tego zadania, jednakże należy pamiętać o tym, że dane zdecydowanie przynoszą więcej informacji przy ich dalszym opracowaniu, które pozwala na bardziej szczegółowe badanie struktury przestrzennej stanowisk archeologicznych, jak i całych krajobrazów. Jednakże wydobycie ich pełnego potencjału wymaga bardziej zaawansowanych analiz (Zakšek et al. 2011) niż proste cieniowane reliefy hillshade (ryc. 3) (patrz również Szalast 2015, Kobiałka et. al. 2015). Potencjał tego nowego wymiaru informacji jest olbrzymi, lecz ze względu na rozbicie inicjatyw skierowanych na systematyczne przebadanie i brak centralnych miejsc dzielenia się, katalogowania, opisu i weryfikacji, dane ALS mogą być skazane na pozostanie niewykorzystanym zasobem. Zdaje się to być możliwe nie tylko w przypadku projektów badawczych, lecz przede wszystkim dla urzędów konserwatorskich, które bezsprzecznie zyskałyby z zastosowania fotelowego podejścia do archeologii, zwłaszcza biorąc pod uwagę ich niedofinansowanie.

ryc3
Rycina 3. Przykład możliwości wizualizacji pochodnych danych ALS (to samo stanowisko na ryc 1). 1 – cieniowanie (hillshade) 2 – cieniowanie z wielu kierunków (multi-hillshade) 3 – MSII (Multi-Scale Integral Invariants) 4 – nachylenie (slope), (ryc. M. Kostyrko).

Dostępność w sposób darmowy pochodnych lotniczego skanowania laserowego ma również o wiele szerszy wymiar. Informacje dotyczące lokalizacji stanowisk archeologicznych w dużej mierze są niedostępne dla większości społeczeństwa. Jednak potencjał znajdujący się w ogólnodostępnych pochodnych ALS został szybko zauważony i jest intensywnie wykorzystywany przez hobbystów działających na własną rękę, jak i profesjonalne grupy eksploracyjne. Ironia sytuacji polega na tym, iż archeolodzy dalej polegają na archaicznej dokumentacji powierzchniowych badań terenowych, służącej jako podstawa projektów badawczych i decyzji konserwatorskich, podczas gdy nieoficjalne grupy już dawno opanowały stosowanie pochodnych ALS, umożliwiających usprawnienie i wydajne planowanie legalnych oraz nielegalnych przedsięwzięć. Taka sytuacja wymusza otwarcie się środowiska archeologicznego zarówno na wykorzystanie „nowego” typu danych, w sposób usystematyzowany, jak intensyfikacje pracy związanej z popularyzacją wiedzy na temat dziedzictwa kulturowego, tak aby pasjonaci przeszłości również mieli możliwości stać się jego opiekunami.


[1] Tekst ten jest zmienioną wersją artykułu, który ukaże się w najbliższym wydaniu czasopisma Archaeologia Polona (Jaworski et al. w druku).


Bibliografia

Banaszek Ł., Rączkowski W. 2010. Archeologia w lesie. O identyfikacji stanowisk archeologicznych w gminie Polanów (i nie tylko), [w:] W. Rączkowski, J. Sroka (red.), Historia i kultura Ziemi Sławieńskiej, T. X, s. 117-131.

Banaszek Ł. 2014. Lotniczy skaning laserowy w polskiej archeologii. Czy w pełni wykorzystywany jest potencjał prospekcyjny metody?, Folia Praehistorica Posnaniensia, t. 18, s. 481-525.

Holden N., Horne P., Bewley R.H., 2002 High-resolution digital airborne mapping and archaeology, [w:]  Bewley, R.H., Raçzkowski W. (red.). Aerial Archaeology. Developing future practice. NATO Science Series, IOS press. s. 173-180

Jaworski M., Wroniecki P., Kostyrko M. 2015. Exploring free LiDAR derivatives. A user’s perspective on the potential of readily available, Archaeologia Polona, t. 50 (w druku).

Kiarszys G., Szalast G. 2014. Archeologia w chmurze punktów. Porównanie rezultatów filtracji i klasyfikacji gruntu w projekcie ISOK z wynikami opracowanymi w oprogramowaniu LAStools i TerraSolid, Folia Praehistorica Posnaniensia, t. XVIII, s. 541-566.

Kobiałka D., Kostyrko M., Kajda K. 2015a. Materialna pamięć krajobrazów: przykład niemieckiego obozu jenieckiego w Czersku, woj. pomorskie (część I i II),Biografia Archeologii. Dostępne na http://biografiaarcheologii.pl/2015/02/materialna-pamiec-krajobrazow/ (dostęp 27.04.2015).

Konopoka M. (red.) 1981. Zdjęcie Archeologiczne Polski, Warszawa.

Mlekuž D. 2013. Messy landscape: lidar and the practice of landscaping, [w:] R. S. Opitz i D. C. Cowley (red.), Interpreting archaeological topography, Oxford, s. 88-99.

Przybył A., 2014. Newly recorded Neolithic earthen long barrows in south-western Poland: unexpected discoveries, expanded perspectives, new interpretations, Préhistoires Méditerranéennes, Colloque, s.  2-18.

Rączkowski W., Banaszek Ł. 2014. Potencjał danych ALS w badaniach archeologicznych, [w:] P. Wężyk (red.), Podręcznik dla uczestników szkoleń z wykorzystania produktów LiDAR. Warszawa: Główny Urząd Geodezji i Kartografii, s. 208-215.

Summers R. 1950. Armchair Archaeology, The South African Archaeological Bulletin, vol. 5, nr 19, s. 101-104.

Szalast G. 2015. Znikające transzeje – wyścig archeologii z czasem. Biografia archeologii. Dostępne na http://biografiaarcheologii.pl/2015/02/znikajace-transzeje-wyscig-archeologii-z-czasem/ (wgląd 11.05.2015)

Wężyk P. 2014. (red.) Podręcznik dla uczestników szkoleń z wykorzystania produktów LiDAR, Warszawa. Dostępne na http://szkolenialidar.gugik.gov.pl/?wpdmdl=780 (wgląd 11.05.2015).

Zajączkowski G. et al. 2014. Raport o stanie lasów w Polsce 2013, Warszawa,  s. 9.

Zakšek K., Oštir K., Kokalj Ž. 2011. Sky-View Factor as a Relief Visualization Technique, Remote Sensing, vol. 3, s. 398-415.

Strony internetowe

Informatyczny System Osłony Kraju
http://www.isok.gov.pl

Polski rządowy geoportal
http://geoportal.gov.pl

 

2 Comments

  1. Świetny artykuł. Otwiera oczy na to, jak powszechne w otaczającym nas krajobrazie są archeologiczne pozostałości z przeszłości. Co zaś do opisanej metody, to warto, żeby archeologia czerpała z niej garściami, podobnie jak od dawna robią nauki geograficzne, zwłaszcza w kontekście terenów zalewowych czy antropogenicznych zmian środowiska.

    • Dziękujemy za miłe słowa. Faktycznie ta metoda jest stosowana z powodzeniem od parunastu lat w naukach przyrodniczych, archeolodzy również dość wcześnie się nią zainteresowali, jednak do tej pory w Polsce zlecenie tego typu pomiarów łączyło się z dużymi wydatkami. Teraz jednak dane te są udostępnione w b. przystępnej formie, a dodatkowo więcej informacji można z nich uzyskać poprzez pracę z chmurą punktów, które można zamówić w CODGiKu 🙂

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*