Dokumentacja terenowa w Qgis – krok 2: informacje, plany, zdjęcia

Kiedy mamy już nasz zestaw map gotowy do pracy, gdy wprowadziliśmy do systemu informacje przestrzenne o usytuowaniu wykopów badawczych (szkice terenowe lub plany warstwicowe z lokalizacją wykopów), możemy przejść do wprowadzania do systemu dalszych danych.

1. Plany wykopów – planigrafia jednostek stratygraficznych.

Elementem dokumentacji terenowej powinny być plany, wykonywane dla jednostek badawczych (wykopów), lub dla jednostek badawczych (warstwy, obiekty). Zwykle są to kolorowe lub czarno – białe skalowane rysunki na papierze milimetrowym, kalce lub folii, które wymagają podstawowej digitalizacji, czyli skanowania (ponownie polecam zakłady usługowe, które dysponują wielkoformatowymi skanerami, jeśli takowych nie posiadamy). Inną opcją są rysunki wykonywane na stanowisku bezpośrednio w programach typu CAD, z użyciem odpowiedniego sprzętu geodezyjnego, których import został już ostatnio opisany (uwaga: użytkownicy AutoCAD i innych komercyjnych aplikacji mogą korzystać z kompleksowych rozwiązań Autodesku, lub innych firm – ten tutorial przeznaczony jest dla oszczędnych, nie piratujących). Ostatnią opcją są ortofotografie, do których przygotowania możemy użyć darmowego Gimpa.

Import tych materiałów może odbywać się w sposób analogiczny do importu map. Podstawą do geolokalizacji powinny być granice wykopów (lub siatka arowa).

Ponieważ często wykopy nie są precyzyjnie orientowane (często wymuszają to względy terenowe lub obiekt badań), konieczny będzie wybór innego rodzaju transformacji pliku graficznego niż domyślna liniowa. Musi ona pozwolić np. na obrót obrazka, by wpasować go w zaznaczone na planie referencyjnym krawędzie wykopów. Można więc wybrać transformację Helmerta. W jej wyniku powstanie nowy obraz rastrowy w formacie tiff z dodatkowym plikiem geolokalizacyjnym. W trakcie procedury georeferencji wybierz koniecznie opcję przezroczystości, która pozwoli uniknąć niepotrzebnych czarnych „ramek”.

Uwaga: w ten sam sposób możemy dokonywać georeferencji ortofotomap ze zdjęć lotniczych, które można zakupić w urzędach geodezyjnych.

Uwaga: dużą liczbę warstw rastrowych w oknie nawigacji warstw można opanować wykorzystując narzędzie grupowania. Klikając prawym przyciskiem myszy na okno, uzyskamy dostęp do okienka dialogowego z opcją „Dodaj grupę”. Pojawi się ikona katalogu. Jego nazwę można zmienić (prawy klik myszy), można go przemieszczać przeciąganiem. W ten sam sposób (przemieszczając przeciąganiem) możemy grupie przyporządkować kolejne warstwy, zarówno rastrowe, jak i wektorowe.

2. Wektoryzacja planów i wprowadzanie danych opisowych.

Informacje zgromadzone w procesie dokumentacji terenowej (opisowej i graficznej) muszą zostać teraz wprowadzone do systemu, zaś zaimportowane plany (w postaci plików rastrowych) zwektoryzowane. Cała ta operacja musi być dobrze przemyślana. Musimy znaleźć sposób by przełożyć określony zasób informacji na „język” systemu GIS. W programie Qgis do uporządkowania całego tego zasobu danych służyć nam będą pliki wektorowe shapefile, które reprezentują nie tylko graficzną informację przestrzenną (w formie wieloboków/poligonów, linii i punktów), ale także połączone są z tabelą bazy danych. Program pozwala nam więc na zarządzanie informacją poprzez jej graficzną reprezentację, związaną z nią tabelę bazy danych oraz uporządkowaną strukturą plików, ułożoną w drzewo warstw.

Podstawowym sposobem dokumentacji opisowej używanym dzisiaj powszechnie podczas badań terenowych są zestandaryzowane karty dla wykopów lub/i jednostek stratygraficznych. Przykłady takich kart były już prezentowane. Szczegółowe rozwiązania są różne, jednak minimalny zasób informacji powinien zawierać następujące elementy:

Dla karty jednostki stratygraficznej:

– informacje porządkujące: numer jednostki, położenie, kierownik prac, chronologia prac

– informacje opisujące: kolor, struktura, zawartość, cechy metryczne, sposób eksploracji

– informacje stratygraficzne: pozycja stratygraficzna, sposób formowania

– informacje powiązane: numery inwentarza materiałów ruchomych, dokumentacji, próbek

– element interpretacyjny, chronologia (wstępna)

Dla jednostki badawczej (wykopu, ara, odwiertu etc):

-informacje porządkujące

– chronologia, sposób i kierownik przeprowadzonych prac

– położenie i dane metryczne

– powiązane numery inwentarzowe materiałów ruchomych, dokumentacji graficznej, próbek, analiz etc

Musimy więc cały powyższy zasób informacji przedstawić w formie tabeli bazy danych. W tym celu struktura tej tabeli powinna być wcześniej przemyślana i opracowana. Powinniśmy także zdecydować, jakie informacje możemy zawrzeć w kolejnych warstwach (każdej warstwie wektorowej w Qgis odpowiada osobny plik shapefile).  Program umożliwia bowiem włączanie i wyłączanie podglądu na poszczególne warstwy i w ten sposób ułatwia tworzenie tematycznych map. Możemy więc zdecydować by kolejne warstwy reprezentowały struktury o odmiennym charakterze: jednostki badawcze (wieloboki lub linie), jednostki stratygrafii (wieloboki), planigrafię zabytków (punkty), odwierty ręcznym świdrem geologicznym (punkty), miejsca pobrania próbek (punkty). Możemy też dokonać rozwarstwienia struktur o podobnym charakterze, posługując się określonymi kryteriami: chronologicznymi (co pozwoli na tworzyć mapy dla poszczególnych faz osadniczych) czy dotyczącymi organizacji badań (osobne warstwy dla badań archiwalnych i aktualnych). Przykładowa struktura warstw może wygladać następująco:

• planigrafia zabytków wydzielonych (punkty lub poligony) – system można dodatkowo skomplikować tworząc osobne warstwy dla różnych horyzontów chronologicznych
• konteksty: mury (wieloboki) – system można dodatkowo skomplikować tworząc osobne warstwy dla różnych horyzontów chronologicznych
• konteksty: konstrukcje drewniane (wieloboki) – system można dodatkowo skomplikować tworząc osobne warstwy dla różnych horyzontów chronologicznych
• konteksty: konstrukcje kamienne – np. bruki, stelle etc (wieloboki) – system można dodatkowo skomplikować tworząc osobne warstwy dla różnych horyzontów chronologicznych
• konteksty: warstwy ziemne, styki obiektowe, lub grupy kontekstów (całe obiekty: np. jama wraz z wypełniskiem) (wieloboki) – system można dodatkowo skomplikować tworząc osobne warstwy dla różnych horyzontów chronologicznych
• jednostki badawcze (wieloboki) – system można dodatkowo skomplikować tworząc osobne warstwy dla różnych etapów badań,
• odwierty ręcznym świdrem geologicznym (punkty)

Dodatkowo można przygotować warstwy prezentujące różne aspekty interpretacyjne (rekonstrukcje zasięgu obiektów, rekonstrukcje planu obiektów murowanych, interpretacje struktur wykrytych badaniami nieinwazyjnymi).

Tworzenie nowej warstwy wektorowej przebiega etapami opisanymi poniżej i zilustrowanymi zrzutem ekranu:

– Klikamy ikonę nowej warstwy wektorowej na panelu głównym programu. Pojawi się okno dialogowe.

– Wybieramy typ warstwy (numer 1 na zrzucie). Dla wykopów i jednostek stratygraficznych prawdopodobnie najlepsze będą „poligony”, którymi będzie można obrysować kolejne struktury. Do planigrafii zabytków można będzie wybrać opcję „punkt”.

– Edytujemy atrybuty tabeli powiązanej z plikiem shapefile. Uwaga: Qgis nie umożliwia późniejszych zmian struktury tabeli – pozwala jedynie edytować jej pola. Dlatego układ tabeli powinien być przemyślany. Do wyboru mamy kilka typów danych: string (ciąg znaków), integer (liczby całkowite), real (liczby rzeczywiste). W przypadku dokumentacji archeologicznej w większości wypadków wybierzemy dane string, umożliwiające wprowadzanie tekstu. Tworzenie nowych atrybutów tabeli polega na wpisaniu nazwy atrybutu w odpowiednią ramkę (nie używamy polskich znaków), wyboru typu z rozwijanej listy (numer 2 na zrzucie) oraz wprowadzeniu atrybutu przyciskiem zatwierdzenia (numer 3 na zrzucie). Atrybut można wycofać w przypadku pomyłki przyciskiem 4.

– Po zakończeniu projektowania tabeli klikamy OK. Pojawi się okno dialogowe w którym wypełniamy nazwę dla katalogu plików tworzonego przez program. Nazwa katalogu będzie też domyślną nazwą warstwy. Wskazujemy miejsce zapisania katalogu i potwierdzamy.

– Na tym etapie możemy przejść do edycji warstwy:

W tym celu zaznaczamy warstwę do edycji (numer 1) klikiem kursora, uruchamiamy tryb edycji, klikając na ikonę edycji (numer 3) i edytujemy zestawem narzędzi (numer 2), które różnią się nieco w zależności od wybranego typu (inne dla poligonów, linii i punktów). Edycja opiera się na węzłach (numer 4), podobnie jak w programach do grafiki wektorowej (np. Inkscape), nie można jednak tworzyć łuków, więc w niektórych przypadkach ilość węzłów (zwanych też wierzchołkami) musi być odpowiednio zagęszczona. Cały wic polega na możliwie dokładnym odwzorowaniu zarysu wyświetlanego na uprzednio zaimportowanej warstwie rastrowej z planem. Po zamknięciu wieloboku, wstawieniu punktu lub zakończeniu linii, będziemy mogli wypełnić pola tabeli. Jeśli nie chcemy tego robić, możemy pominąć ten krok, a tabelę edytować później.

– Po zakończeniu edycji graficznej możemy uzupełnić brakujące dane tabeli:

Wybieramy ikonę „Otwórz tabelę atrybutów” na panelu głównym programu. Kiedy tabela się otworzy kliknij opcję edycji (numerek 1). W miejsce domyślnego NULL wpisz potrzebne informacje w polach tabeli. Po zakończeniu edycji ponownie kliknij ikonę edycji, by zapisać dane. Zwracam uwagę na okno wyszukiwania – pozwoli szybko i bezboleśnie odnaleźć informacje w rozbudowanych tabelach.

Uwaga: dane zawarte w plikach shapefile można później wyeksportować do zewnętrznej bazy danych, np. PostgreSQL. Qgis posiada wygodną wtyczkę importującą. Opis działań zamieszczono na blogu GIS Diary.

3. Dostęp do dalszych informacji graficznych (rysunków przekrojów, fotografii, zewnętrznych plików tekstowych etc).

Qgis posiada opcję tzw. akcji, umożliwiającą uzyskanie spod programu dostępu do innych aplikacji i np. wyświetlenia dodatkowych danych. Akcje umożliwiają np. dostęp do zdjęć dokumentacyjnych, rysunków profili, czyli plików tekstowych z dodatkowymi analizami. Opcja dostępna jest w oknie Właściwości warstwy wektorowej (prawy klik myszy).

Aby zmusić program do otwierania fotografii w oknie np. w programie Gwenview wpisujemy akcję: gwenview /ścieżka_dostępu_do_pliku/nazwa_pliku_z_rozszerzeniem. Wpisujemy nazwę akcji, klikamy „wstaw akcję” i zatwierdzamy. Z opcji skorzystać możemy wybierając narzędzie informacji i obiekcie. Gdy wyświetli się okno z rekordami tabeli, klikamy prawym przyciskiem myszy by rozwinęło się okienko dialogowe, z którego wybieramy akcję:

Pojawi się okno wybranego wcześniej programu (w tym przypadku Gwenview), wyświetlające zadany plik (w tym przypadku obrazek).

4. Planigrafia materiałów ruchomych

Istnieją sytuacje, w których niezbędne okazuje się wykonanie planigrafii materiału ruchomego – znaleziska (wszystkie, lub wyłącznie wydzielone) są nie tylko przyporządkowywane danej jednostce stratygraficznej, ale także namierzane trójwymiarowo (x, y, z) i wrysowywane na planach polowych.

W systemie GIS reprezentacją zabytków mogą być warstwy wektorowe: punkty lub poligony, z przyporządkowanymi im tabelami oraz rysunkami i fotografiami. Warstwy tworzymy tak, jak opisano to powyżej, projektując wcześniej tabele, które mogą zawierać komplet niezbędnych danych: numer inwentarzowy, koordynaty (x, y, z) lub samą wysokość niwelacyjną, opis, typologię, chronologię etc. Można im oczywiście przyporządkować akcje, odpowiadające za wyświetlenie rysunków i fotografii lub plików z analizami specjalistycznymi (np. w pdf).

Punkty planigrafii można też wprowadzać bezpośrednio, bez uprzedniego ręcznego nanoszenia ich na plan, który po zdigitalizowaniu będzie stanowił podstawę wektoryzacji. W tym celu można użyć wtyczki „Dodaj warstwę tekstową oddzielaną separatorami”. W tym celu powinniśmy dysponować odczytami geodezyjnymi z wartościami x, y, wysokość, które wcześniej wpisujemy do pliku tekstowego (rozszerzenie txt), przygotowanego w dowolnym edytorze (np. w Kwrite), czy notatniku Windows.

5. Przygotowanie ilustracji do publikacji

Dysponując tak wprowadzonymi danymi w prosty sposób możemy przygotowywać ilustracje do publikacji. Wystarczy wybrać odpowiednie warstwy i użyć opcji druku do pliku graficznego. Polecam eksport do pliku wektorowego svg i dalszą obróbkę w programie Inkscape.

Praktycznym problemem z plikami svg, które są efektem wektorowego eksportu w Qgis i pracy w Inkscape jest dominacja oprogramowania Corel w naszym kraju. Istnieje kilka rozwiązań, które można wykorzystać: import do pliku rastrowego (najlepiej tiff), niestety powoduje utratę części danych (np. warstw), import do formatu Adobe Illustrator (który w większości krajów „zachodnich” jest faktycznym standardem) lub import do pdf. W ten sposób z obrazkami poradzą sobie wydawcy (najlepiej spróbować się z nimi dogadać).

Gdyby ktoś z czytelników miał uwagi, zauważył błędy lub chciał zaproponować uzupełnienia proszę o kontakt mail lub w komentarzu. Ten sposób dokumentacji nie jest doskonały, bo doskonały być nie może. Qgis nie powstał po to, by być narzędziem wykopaliskowej dokumentacji archeologicznej. Ma jednak kilka zalet: jest stosunkowo łatwy w użyciu, ma spore możliwości i przede wszystkim jest za darmochę, w przeciwieństwie do wielu obecnie promowanych systemów GIS dla archeologów. Pomożecie?

Reklama