Cmentarzyska na tapecie

Ostatnio mniej piszę, a wpisy bywają zwykle mniej kreatywne. Mniej jest samouczków dotyczących oprogramowania, nie wspominając o ich testach. Niewiele też wpisów o średniowiecznej architekturze. Na publikacje czekają materiały zebrane w Alzacji, Normandii, Litwie, Łotwie, Estonii i północnej Rosji. Niestety notorycznie brak mi czasu. Dopiero niedawno zakończyliśmy prace nad publikacją badań nieinwazyjnych grodzisk wczesnośredniowiecznych w Polsce Centralnej, wciąż opracowujemy publikacje z realizacji grantu rozprzańskiego, trwają badania związane z grantem na Ostrowite, a w międzyczasie klepię w komputer nową książkę. Książka będzie o wczesnośredniowiecznym obrządku pogrzebowym, głównie tym szkieletowym, choć nie tylko. Przy okazji jej tworzenia przydaje się wspaniałe narzędzie, jakim jest GIS.

Powstają więc kolejne przestrzenne bazy danych dotyczące różnych zjawisk funeralnych, np. baza obejmująca różne nietypowe konstrukcje grobowe. W tym przypadku zwizualizowane są groby z kamiennymi obstawami i brukami.

A tutaj groby z mieczami (czerwone kropki) i te z toporami (żółte trójkąty).

Są też bazy odnoszące się do poszczególnych cmentarzysk znanych z literatury przedmiotu. Pozwalają na dokonywanie różnych analiz przestrzennych cmentarzysk.

To sporo pracy na najbliższe miesiące.

Reklama

Tworzenie NMT z chmury punktów LAS w SAGA GIS

By móc pracować w nich z efektami skanowania LiDAR konieczne jest stworzenie na bazie chmur punktów (zazwyczaj zapisywanych obecnie w formacie LAS) rastrowych Numerycznych Modeli Terenu zarówno w postaci modeli powierzchni czy też pokrycia terenu, jak i rzeźby. Dla uzyskania tej drugiej opcji (co przecież jest największą zaletą skanowania LiDAR), konieczne jest odfiltrowanie roślinności i zabudowy.

Programów umożliwiających takie działania jest oczywiście sporo. Wiele z nich to bardzo drogie, komercyjne oprogramowanie. Dlatego skupimy się na darmowym, otwartoźródłowym SAGA GIS.

Krok 1: importujemy chmurę punktów LAS

Modules-File-Shapes-Import-Import LAS files

Istotne jest by zaznaczyć opcję „classification”. Pozostałe opcje wedle uznania – do stworzenia modelu rzeźby terenu nie będą potrzebne.

W ten sposób oprzemy się na istniejącej klasyfikacji chmury punktów. W przypadku plików z programu ISOK nie zawsze może być ona najlepsza dla celów archeologicznych, ale z moich prywatnych doświadczeń wynika, że zazwyczaj wystarcza.

Krok 2 (opcjonalny): podgląd chmury punktów.

Modules – Shapes – Point Cloud – Visualisation – Point Cloud Viewer

SAGA posiada moduł podglądu chmury punktów. Nie daje ona tylu możliwości co specjalistyczne programy obsługujące dane LiDAR, ale wystarczy do podejrzenia tego, co nam się udało zaimportować 😉

Krok 3: Odfiltrowanie roślinności i zabudowy.

Modules – Shapes – Point Clouds – Tools – Point Clouds Reclassifier/Subset Extractor

W oknie dialogowym musimy wybrać:

– w rubryce Point Cloud wybieramy chmurę, nad którą pracujemy.

– w rubryce Attribute: classification

– w rubryce Mode of operation: Extract Subset

– w rubryce old value możemy wpisać „2”

W efekcie otrzymamy chmurę punktów odwzorowujących ukształtowanie powierzchni. W przeglądarce chmury będzie wyglądała tak: Jak widać nieco więcej tutaj dziur, wynikających z odfiltrowania powierzchni.

Krok 4: griding – tworzenie rastra NMT.

Modules – Grid – Gridding – Interpolation from points – Triangulation

W oknie dialogowym:

– w rubryce Points wybieramy chmurę po odfiltrowaniu roślinności i budynków (domyślnie ma rozszerzenie nazwy subset_classification).

– w rubryce Atribute wybieramy „z” (czyli wysokość)

Po zatwierdzeniu pojawi się kolejne okno dialogowe:

Tutaj w rubryce Cellsize wpisujemy „1”. Po zatwierdzeniu rozpocznie się proces triangulacji, który może trwać nawet kilka godzin. Jest to oczywiście uzależnione od ilości punktów (dla terenów zalesionych trwa to krócej, bo wyeliminowanie roślinności zmniejsza liczbę punktów) i jakości komputera. Zwykle można w tym czasie zrobić sobie kawę. Albo nawet dwie… albo obiad…

Alternatywnie można zamiast triangulacji użyć funkcji:

Modules – Shapes – Point Clouds – Conversion – Poin Cloud to Grid

Zwykle trwa to nieco szybciej niż triangulacja.

Krok 5 – zapis uzyskanego rastra

Modules – File – Grid – Export – Export ESRI Arc/Info grid (o ile chcemy mieć plik z rozszerzeniem .asc czytany przez większość programów GIS, w tym Qgis). Opcjonalnie możemy importować do geotiff. Lub do dowolnego rastrowego formatu, jaki nam do głowy przyjdzie. Akurat te dwa pierwsze są najczęściej używane…

Niekiedy zamiast triangulacji warto zastosować inną metodę gridingu. W przypadku niektórych terenów zalesionych, po odfiltrowaniu roślinności, liczba punktów, które są podstawą obliczenia rastra NMT jest znacznie mniejsza od wyjściowej (n.p. najczęściej stosowanej w programie ISOK 4 pkt. na 1m kwadratowy). Po wykonaniu triangulacji efekt końcowy może być daleko niezadowalający, jak w tym przypadku:

Fragment NMT z zastosowaniem cieniowania (hillshading). Widać wyraźne, duże trójkąty, wynikające z triangulacji pomiędzy zbyt „luźno” rozłożonymi punktami.

W takiej sytuacji można zastosować np. metodę krigingu (ordinary kriging), która dobrze się sprawdza w podobnych sytuacjach (zob. dawny wpis o tworzeniu NMT z planów warstwicowych).

Efekt końcowy jest wyraźnie lepszy.

W skrajnych przypadkach może okazać się, że oparcie się na istniejącej klasyfikacji chmury nie będzie wystarczająco korzystne. Konieczna będzie reklasyfikacja chmury. Ale o tym może innym razem…

Dlaczego GIS i zdjęcia lotnicze są ważne dla archeologa?

Tytułowe pytanie może być nieco mylące – nie zamierzam dać na nie wyczerpującej i całościowej odpowiedzi. Pokażę jedynie konkretny przypadek na jaki natknąłem się podczas realizacji naszego programu dotyczącego badań nieinwazyjnych na wczesnośredniowiecznych grodziskach Polski Centralnej.

Program dopiero się rozkręca i na razie wyników badań, którymi moglibyśmy się pochwalić jest jeszcze niewiele. Na tym etapie jednym z podstawowych działań jest przygotowanie GIS (czyli Systemu Informacji Przestrzennej) dla każdego z badanych zespołów osadniczych. Traktuję to jako punkt wyjścia, pozwalający zaplanować dalsze badania. Schemat dla każdego obiektu jest podobny i składa się z kolejnych elementów:

•  podstawę stanowią usługi geoportalu – ortofotomapa i mapy rastrowe, udostępniane za pomocą WMS. Dodatkowo uzupełniam je o dostępne rastrowe mapy i ortofotomapy (zakupione w CODGiK lub zeskanowane z papierowych);
• kolejnym elementem są pomiary LiDAR w formie Numerycznych Map Terenu (w formacie rastrowym ASCII Grid). Wykorzystujemy pomiary wykonane w ramach państwowego programu ISOK. Na ich podstawie generuję warstwy analityczne (m.in. hillshading, Sky-View Factor i inne). Niestety pomiary LiDARowe nie są dostępne dla wszystkich stanowisk objętych projektem. Tam gdzie ich nie ma konieczne jest wykonanie własnych pomiarów terenowych, które oczywiście też trafiają do GIS;
• do systemu wprowadzam też każdorazowo informacje o poprzednich działaniach archeologicznych. Najprościej jest z Żarnowem, który był badany przez nas w zeszłym roku, więc już wprowadzone są wyniki wstępnych badań geofizycznych oraz wykopy archeologiczne. Dla pozostałych stanowisk konieczne jest przede wszystkim wprowadzenie wektorowych warstw opisujących wykopy archeologiczne (Żarnów jest jedynym stanowiskiem uwzględnionym w programie, na którym do tej pory przeprowadzono badania geofizyczne, w tym roku ich obszar będzie znacząco rozszerzony);
• ostatnim elementem na tym etapie, jest wprowadzenie wykonanych już w ramach programu przez Wiesława Stępnia. Zdjęcia zostały zrobione na przełomie kwietnia i maja, już po zejściu śniegów, ale jeszcze przed wybujałą wegetacją roślin, jaką obserwujemy od kilku tygodni.

W dalszej kolejności będę uzupełniał bazę o wyniki pomiarów geodezyjnych i geofizycznych czy prospekcji geochemicznej i powierzchniowej. Na razie pozostaniemy na etapie nadawania georeferencji dla zdjęć lotniczych.

Podczas przygotowywania GIS można natknąć się na ciekawostki. Oto fragment ortofotomapy z lat 60. XX wieku (najpewniej z 1963 r.) z grodziskiem w Rozprzy. Widoczny wykop archeologiczny (dzięki któremu możemy określić datę wykonania zdjęcia).

A tutaj już całkiem nowe zdjęcie lotnicze wykonane przez W. Stępnia w 2013 r. w ramach naszego programu i poddane georeferencji. Bardzo dobrze czytelne wyróżniki roślinne odzwierciedlające elementy średniowiecznych linii obronnych grodziska (i liczne paleokoryta). Zaznaczone są zarysy wykopów z lat 1963 – 1966 zrealizowanych przez ekspedycję Muzeum Archeologicznego i Etnograficznego w Łodzi pod kierownictwem A. Chmielowskiej. Warto zwrócić uwagę na długi wykop opisany jako s. 8 (sondaż 8). Niemal w całości pomieszczony jest w zarysie wyróżnika roślinnego wskazującego na zewnętrzną fosę grodziska.

A. Chmielowska opisywała sytuację w wykopie tymi słowami: „odsłonił jednolicie zalegającą warstwę czarniawobrunatnej ziemi (…)” – Interpretacja owych nawarstwień nie mogła być właściwie przeprowadzona z powodu niezbyt szczęśliwego przeprowadzenia wykopu wzdłuż obiektu. Teraz już, po skartowaniu danych w ramach systemu GIS i po badaniach geofizycznych wiemy, że mamy do czynienia ze zniwelowanym wałem grodziska.

I właśnie dlatego (między innymi) archeolog potrzebuje GIS. Właściwie przygotowana baza, w której zintegrowane zostaną informacje pozyskane różnymi metodami prospekcji terenowej, w tym fotografią lotniczą, powinna pomóc w optymalnym rozplanowaniu wykopów. Tak, by uniknąć (albo zminimalizować ryzyko) kopania wzdłuż obiektu, bo takie położenie wykopu nie tylko przynosi niewiele informacji, ale jest także nieuzasadnione ekonomicznie. Znacznie więcej informacji, zdobytych mniejszym nakładem środków przynoszą bowiem wykopy poprowadzone w poprzek  obiektów o charakterze liniowym, co jest oczywiste dla każdego studenta archeologii.

Oczywiście w latach 60. XX wieku zdjęcia lotnicze, jako element prospekcji archeologicznej, właściwie w Polsce nie istniały. Choć archeologiczna fotografia lotnicza znana była w naszej archeologii od okresu międzywojennego, to zdjęcia miały charakter raczej dokumentacyjno – ilustracyjny, niż detekcyjny. W rzeczywistości wykonanie fotografii z samolotu w latach 60. zastrzeżone było nieomal wyłącznie dla wojska, zaś same zdjęcia objęte klauzulami tajności. Nie istniały także komputery osobiste i choć za wielką wodą, w Kanadzie wdrażano właśnie pierwszy GIS (a ściślej CGIS), to na prawdziwy rozwój tej dziedziny trzeba było czekać jeszcze jakieś 20 lat. Badania geofizyczne dopiero raczkowały. Badania w Rozprzy przeprowadzono więc zgodnie z ówczesnymi standardami, a nawet lepiej, bo ich wyniki opublikowano (w przeciwieństwie do wielu innych wówczas prowadzonych). Trudno mieć jakieś zastrzeżenia dotyczące fachowości i rzetelności Badaczy. Pomimo to dzisiaj, dysponując środkami technicznymi, które wówczas były niedostępne oraz całą podbudową teoretyczną, jaką wypracowano w ostatnim półwieczu, możemy dostrzegać ich istotne słabości.

Przypadek nieszczęśliwego wykopu z lat 60. XX wieku, który w całości pomieszczony był w fosie grodziska skłania do dwóch refleksji o nieco ogólniejszym charakterze:

1. Niestety, niektórzy badacze nie zauważyli, że od lat 60. XX wieku w archeologii zmieniły się zarówno możliwości techniczne, jak i paradygmaty badawcze. Nadal prowadzą swoje badania tak, jakby Crawford nigdy nie opracował podstaw fotointerpretacji archeologicznej, nie istniała archeologiczna geofizyka, zaś skrót GIS oznaczał jedynie Główny Inspektorat Sanitarny. Jedno jest pewne: badania prowadzone w 2013 r. nie powinny w żadnym przypadku być prowadzone metodami rodem z lat 60. XX wieku. One były dobre wówczas.

2. Jak wiele czasu upłynie, gdy zaczniemy dostrzegać słabości terenowych dokonań obecnej generacji archeologów, nawet tych wyposażonych w GIS, geofizykę, zdjęcia lotnicze, dokumentację 3D i wszystkie inne nowinki? Bo przecież wkrótce na pewno okaże się, że to zbyt mało, zaś technika i metody rozwiną się jeszcze bardziej…

P.S. Wstępne wyniki badań nieinwazyjnych grodziska w Rozprzy wskazują, że jego formę przestrzenną należy postrzegać obecnie zupełnie inaczej niż dotychczas. Ale to temat na zupełnie inny wpis, który pewnie się kiedyś pojawi…

Zagłębie piecowe

Oczekując na badania w Ostrowitem walczę właśnie z GISem, jaki dla tego stanowiska budujemy. Okazało się, że trzeba go uzupełnić o kilka brakujących ortofotografii i poukładać kilka rzeczy. Daje mi to okazję do powrotu do zeszłorocznych badań i ponownej refleksji nad jej wynikami. Otóż w trakcie badań geofizycznych, które prowadziliśmy w zeszłym roku za pieniążki Ministerstwa Kultury i Dziedzictwa Narodowego (a właściwie prowadził je dla nas Piorek Wroniecki) zidentyfikowaliśmy tajemnicze zagęszczenie anomalii magnetycznych:

Punktowe anomalie, które zdaniem Piotrka Wronieckiego powinny być piecami, grupowały się na wschodnim stoku niewielkiego wyniesienia na wschodnim brzegu Jeziora Ostrowite. Na mapce powyżej strefy ich występowania zaznaczyłem na czerwono. Jest to w sumie kilkadziesiąt takich podejrzanych punktów. Kilka z nich znalazło się w granicach zaplanowanych wcześniej wykopów na obszarze cmentarzyska wczesnośredniowiecznego. Dla rozpoznania innego z nich założyliśmy specjalny wykop sondażowy. Łącznie rozpoznaliśmy 8 takich obiektów.

Obiekt rozpoznany w sondażu założonym w rejonie największego zagęszczenia anomalii w trakcie eksploracji (odsłonięto połowę obiektu). Obok fragment mapy magnetycznej w tym rejonie.

Fragment przekroju wykopu, na którym widoczny jest ten sam obiekt. Widać wyraźnie głęboką jamę, w niej kamienie oraz warstwę z licznymi węglami drzewnymi.

Tutaj sytuacja jest bardziej złożona. Obok analogicznego obiektu z kamieniami (na dole), mamy jeszcze dużą jamę posłupową obwarowaną kamieniami (na górze). Co ciekawe anomalia odpowiadająca jamie posłupowej wydaje się nieco większa.

 

Obiekt został rozpoznany jedynie w części. Powyżej jest jego przekrój. Jama jest płytsza (w tym miejscu powierzchnia stanowiska jest znacznie bardziej zniszczona przez orkę), ale dobrze widać kamienie i warstwę z węglami drzewnymi.

Jeszcze inny obiekt tego typu (obok odpowiadająca mu anomalia).

Tutaj mamy więcej podobnych obiektów – łącznie cztery. Jeden z nich został wyeksplorowany przed zrobieniem ortofotografii, więc nie możecie go zobaczyć…

Wszystkie mają podobne cechy – zagłębiona na kilkadziesiąt centymetrów w ziemię jama, z warstwą spalenizny oraz licznymi kamieniami (z których część nosi wyraźne ślady oddziaływania ognia). Nieliczny materiał ceramiczny pozwala odnosić wszystkie obiekty do okresu rzymskiego i łączyć z kulturą wielbarską. Wewnątrz nie znaleźliśmy żadnych odpadów, ani półproduktów, które mogłyby nas poinformować o tym, co do czego właściwie te paleniska służyły. Do wyjaśnienia tej zagadki potrzebne byłyby dalsze analizy materiału ziemnego z wypełnisk obiektów.

Interesujące jest nagromadzenie tych obiektów w jednej strefie zespołu osadniczego. Są to najpewniej dziesiątki podobnych do siebie palenisk, tworzących wyraźnie wydzieloną strefę związaną z określoną sferą zachowań (w tym przypadku gospodarczych) społeczności zamieszkującej to miejsce przed 1800 latami.

Co prawda archeolodzy specjalizujący się w okresie rzymskim wolą badać cmentarzyska niż osady. Być może gdyby nie badania inwestycyjne nie znalibyśmy ani jednej osady kultury wielbarskiej. W każdym razie, dzięki geofizyce i my możemy mieć niewielki wkład w rozpoznanie struktur osadniczych „wielbarczyków”.

Wchodzimy na nowy teren…

Do tej pory ta ziemia była dla nas znana jedynie z pogłosek, zapisków i plotek docierających z daleka. Później pogłoski o niej pojawiać się zaczęły w środowisku polskich archeologów. Jednak wraz z dostępnością nowej technologii ruszamy na podbój tych nowych obszarów. Sporo jeszcze musimy się nauczyć, ale już dostrzegamy niezwykłe możliwości LiDARu…

Grodzisko w Raciążu (zwane też Mrowiniec) – Numeryczny Model Terenu.

Choć w archeologii na tzw. Zachodzie LiDAR w wersji lotniczej (ALS – Airborne Laser Scanning) wykorzystywany jest od dość dawna, to w Polsce jego pojawienie łączy się z dwoma wydarzeniami. Pierwszym była akcja skanowania kurhanów pod Piłą, wykonana na zlecenie wielkopolskiego urzędu konserwatorskiego 2009 r., wykonane przez niemiecką firmę TopScan. Drugie wiąże się ze współpracą jaką zawiązała w 2010 roku firma MGGP Aero z Instytutem Archeologii Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie (informacja PAP). Detekcją objęto wówczas nadwarciańskie tereny na granicy województw łódzkiego i wielkopolskiego. Od tego czasu zrealizowano kilka programów badawczych, w tym finansowane z środków Ministerstwa Kultury i Dziedzictwa Narodowego badania kopalń krzemienia w Górach Świętokrzyskich czy zespołów neolitycznych cmentarzysk  w Lesie Muszkowickm. Udowodniły one niezwykłą przydatność tej nowej technologii dla archeologii. Podkreślić też należy chęć współpracy firmy MGGP Aero z archeologami, którzy mogli się starać o materiały pozyskane w wyniku skanowań przeprowadzanych na zlecenia innych podmiotów.

Chmura punktów grodziska w Raciążu.

Jeszcze w 2011 r. koszt misji lidarowej nad jeziorem Ostrowite, o który dowiadywałem się w firmach oferujących tego typu usługi, wynosił ok. 40 tys. złotych. Bez zdobycia grantu była to suma absolutnie nieosiągalna dla naszej ekspedycji. Grant co prawda udało nam się zrealizować w 2012 r., ale na Lidar nie zdecydowaliśmy się wówczas, dając priorytet innym metodom nieinwazyjnego rozpoznania. Dzisiaj wiem, że była to decyzja słuszna z dwóch co najmniej powodów.

Kurhany w powiecie kartuskim. Numeryczny Model Terenu po odfiltrowaniu roślinności. Kurhany znajdują się w środku lasu.

Po pierwsze – skanowania lidarowe wykonane na zlecenie publicznych podmiotów, finansowanych z budżetu państwa trafiły ostatecznie do instytucji, która sprawuje pieczę nad wszelkimi zasobami geodezyjnymi i kartograficznymi w kraju, czyli do CODGiK. Dzisiaj pliki z wynikami skanowania są udostępniane wszystkim zainteresowanym przez tą instytucję. Koszty są minimalne w porównaniu do kosztów całkowicie nowej misji.

To jedyna technologia, która pozwala nam zajrzeć pod korony drzew. Tutaj przekrój przez trzy kurhany. Widać rosnące na nich drzewa.

Inne skupisko kurhanów na Pomorzu.

I jezioro Ostrowite wraz z wyspą. Po odfiltrowaniu roślinności i zabudowy. LiDAR nie radzi sobie za dobrze z wodą.

W tym miejscu chciałbym podkreślić jeszcze jednen aspekt związany z LiDARem, a mianowicie nieosiągalną wcześniej precyzję i dokładność pomiarów. W Ostrowitem nie mając do tej pory funduszy wystarczających do przeprowadzenia skanowania laserowego, wykonaliśmy tradycyjne pomiary tachimetrem.

Punkty pomiarowe rozmieszczone były z różną gęstością. W miejscach, w których spodziewaliśmy się możliwości wystąpienia obiektów o własnej formie terenowej sieć punktów była zagęszczona. Średnio pomiar następował co ok. 5 do 8 m.

Chmura punktów LiDAR mniej więcej tego samego obszaru. To pomiar co 0,5 m. Różnica jest widoczna dla każdego. Akurat w Ostrowitem ma to stosunkowo niewielkie znaczenie. Pozwala nam wyłącznie zaoszczędzić czas niezbędny do objęcia pomiarami całego obszaru wokół jeziora. Rzeźba terenu wokół jeziora jest w największym stopniu efektem wieloletnich procesów erozyjnych związanych z działalnością agrotechniczną. W wielu przypadkach właśnie ta, niespotykana w innych metodach precyzja pozwala na obserwację „mikrorzeźby” terenu i identyfikację słabo zachowanych obiektów archeologicznych.

W pełni wartościowe dane LiDAR są dopiero wtedy, gdy wprowadzone do GIS, w postaci Numerycznych Modeli Terenu (pokrycia i powierzchni) i stają się częścią większego, zintegrowanego zbioru informacji przestrzennych.

Z Qgisem w chmurach

Nowa interesująca usługa dostępna dla użytkowników Qgis to qgiscloud. Usługa jest w rzeczywistości chmurą, pozwalającą udostępniać w sieci efekty własnej pracy. Całość jest produktem firmy Sourcepole, specjalizującej się w otwartych rozwiązaniach GIS, pochodzącej ze Szwajcarii. Chmura dostępna jest w trzech „planach taryfowych”, oferujących różną pojemność i dostępność do różnej ilości baz danych (a więc różnej ilości projektów). Wśród nich także plan darmowy, udostępniający 50Mb, pięć baz danych PostGis i nieograniczoną ilość podpiętych zasobów publicznych.

Co umożliwia qgiscloud? Może na początek warto napisać czego nie umożliwia, a nie umożliwia eksportu rastrów. Jeśli więc wasz projekt opiera się głównie na rastrach, to qgiscloud możecie sobie odpuścić. Chmura gości wyłącznie warstwy wektorowe i warstwy sieciowe, jak usługi Google, Open Street Maps czy WMS.

Jak to wygląda w praktyce? Na początek należy założyć swoje konto w serwisie i ściągnąć sobie wtyczkę qgiscloud z managera wtyczek w Qgis. Zresztą bardzo dobry tutorial, krok po kroku, znajdziecie na stronach serwisu.

Wtyczka qgiscloud – tak wygląda…

Dla celów testowych wykonałem mały projekt oparty na kilku warstwach z badań w Żarnowie. Projekt składa się z podpiętej warstwy z geoportal.gov.pl dostępnej dzięki WMS oraz kilku warstw wektorowych: poligonów wykopów archeologicznych z 2012 i z lat 70. XX wieku, elementów topografii namierzonych w terenie za pomocą tachimetru i planu warstwicowego automatycznie wygenerowanego przez wtyczkę Contour z Qgis. Jak widać właściwie wszystko działa:

Projekt po wyeksportowaniu do chmury jest dostępny przez przeglądarkę internetową, jako sieciowa baza danych, lub jako usługa WMS.

Interfejs sieciowy składa się z przeglądarki map, drzewa warstw i legendy. Umożliwia także przeglądanie zawartości tabel (akurat w tym projekcie tabele są dość wątłe i na dodatek nie uzupełnione).

Istnieje też specjalny interfejs dla urządzeń mobilnych. Jest nieco uboższy, ale w założeniu ma umożliwiać przeglądanie warstw, przybliżanie i oddalanie mapy oraz synchronizację z usługą lokalizacji, co potencjalnie może być świetnym rozwiązaniem dla pracy w terenie. Niestety potencjalnym, bo w moim przypadku interfejs dla urządzeń mobilnych nie działał zbyt dobrze. Usługa WMS z geoportalu zdecydowanie wygląda na nieco… hmm… niepoukładaną…

Jak widać kafelki geoportalu troszkę się pomieszały. Używam standardowej przeglądarki z Galaxy S2.

Pewnym pocieszeniem jest całkiem dobra praca standardowej wersji desktopowej:

Projekt jest dostępny pod tym adresem. Oczywiście za jakiś czas może zniknąć.

Czego mi brakuje? Przede wszystkim możliwości załączenia warstw rastrowych, co umożliwiłoby eksportowanie projektów z ortofotografiami wykonywanymi w terenie podczas badań, mapami z wynikami badań geofizycznych, skanami dokumentacji rysunkowej etc. Druga rzecz to możliwość osadzania map na stronach internetowych. Trzecia – bardziej rozbudowane możliwości edycji za pomocą interfejsu sieciowego, umożliwiające pracę grupową nad projektem. Pomimo tych ułomności warto się nową usługą zainteresować i śledzić jej rozwój.

Mam nadzieję, że podpięcie pod własny projekt sieciowy warstwy WMS z geoportalu nie jest jakimś naruszeniem regulaminu usługi… Jakby co, to dajcie znać.

Qgis i „graduated scale map”

W odpowiedzi na zapotrzebowanie pewnego młodego, brodatego archeologa przedstawię prosty sposób na uzyskanie zróżnicowania wielkości punktów w Qgis, w zależności od podanej wartości. Czyli czegoś co ów archeolog nazwał „graduated scale map”. Podobno można to w ArcGis uzyskać bardzo łatwo, a w Qgis nie chciało wyjść. Zobaczmy:

1. Upewnijmy się, że mamy właściwie sformatowany plik tekstowy z danymi. Chodzi o to by wszystkie istotne kolumny zawierały dane liczbowe, bez innych znaków. To bardzo ważne, gdyż importer plików txt w Qgis automatycznie określa kolumny z liczbami jako cyfrowe (integer), zaś kolumny z innymi znakami jako zawierające tekst (string; co było przyczyną niepowodzeń owego młodego archeologa).

2. Ściągamy dane za pomocą narzędzia importu danych txt:

Ustawiamy wiersze opisujące wartość x i y.

Powinniśmy otrzymać zbiór naszych punktów:

W tym miejscu klikamy prawym klawiszem myszy w warstwę (na drzewie warstw z boku) oraz zapisujemy ją jako plik shapefile.

3. Następnie wchodzimy we właściwości warstwy i wybieramy symbolikę. Wybieramy opcję „symbol pojedynczy”. Ustawiamy rozmiar na np. 0,05 oraz w opcji „zaawansowane” wybieramy pole skali.

Efektem powinno być uzyskanie pożądanej mapy:

Nie jest to trudne, ale być może w ArcGis jest łatwiej…

Mapy warstwicowe w Qgis

Niniejszy wpis, jak wszystkie tutaj, przygotowany jest przez archeologa, nie przez geodetę i kartografa, może więc nie spełniać wszystkich wymogów, jakie przedstawiciele tych dyscyplin uznają za ważne. Na pewno może być jednak przydatny przedstawicielom mojej dyscypliny. Gdyby ktoś z czytelników miał jakieś sugestie dotyczące usprawnienia zapraszam do komentowania.

Ponieważ ostatnio pisałem o wektoryzacji archiwalnych planów warstwicowych, a wcześniej jeszcze przedstawiałem krótki tutorial bardziej szczegółowo omawiający jak to robić, dzisiaj zajmiemy się całkiem aktualnymi zestawami danych. Jak więc uzyskać plan warstwicowy w Qgis dysponując zestawem danych z tachimetru?

1. Format danych – najprościej będzie użyć danych w formacie txt. By dane były używalne należy otworzyć je w Excelu i zapisać jako plik tekstowy rozdzielany tabulatorem. Niestety – Open/Libre Office nie może się doczekać tak prostej funkcji, więc nie może nam też pomóc. Jeśli nie dysponujecie produktem Microsoftu czeka was ręczna edycja zestawu danych w edytorze tekstowym (np. w kwrite w KDE lub gedit w Gnome) – współczuję…

Grunt by dane pogrupowane były w kolumnach. Przykładowo Topcon produkuje je w układzie: nazwa – x – y – z – opis:

2. Import danych do Qgis. Do tego celu wykorzystujemy wtyczkę importu danych tekstowych. W oknie dialogowym wtyczki wybieramy położenie pliku, wybieramy rodzaj separatora (tabulator ewentualnie spacja). Warto pamiętać, że to co dla sprzętu geodezyjnego (i oprogramowania CAD) jest wartością x, dla GIS jest wartością y. I to należy uwzględnić w ustawieniach wtyczki:

3. Jeśli wszystko poszło dobrze to powinniście w oknie programu zobaczyć zestawienie punktów:

Oczywiście by zobaczyć ich wartości, nazwy, opisy etc należy wejść w okno konfiguracji etykiet (prawym przyciskiem myszy na nazwę warstwy w drzewie warstw, wybieramy właściwości – etykiety-wyświetlaj etykiety i ustawiamy odpowiednią wartość jako „Pole wyświetlające etykiety”).

By zapisać punkty jako osobny plik (np. shapefile) kliknij prawy klawiszem myszy i wybierz „Zapisz jako”.

4. Tworzenie warstwic. Do tego celu potrzebna jest wtyczka Contour. Instalujemy ją w wtyczki-pobierz więcej wtyczek. Wcześniej należy zainstalować w systemie dodatkowe biblioteki: matplotlib, numpy, Shapely (w większości dystrybucji linuksowych znajdziecie je w repozytoriach, w Windows powinny być w instalatorze OSGeo). Po zainstalowaniu wtyczki otwieramy ją i w oknie dialogowym wybieramy naszą warstwę wektorową z punktami, kolumnę zawierającą dane dotyczące wysokości oraz opcję rysowania izolinii (jako polilinie lub jako wypełnione pola), a także cięcie (pole „Number”) i rodzaj przeprowadzanej interpolacji.

Określanie cięcia jest dość nietypowe. Wartość „Number” określa bowiem nie tyle cięcie, co liczbę warstwic, które chcemy uzyskać. By otrzymać w miarę regularne cięcia należy je ręcznie poprawić w okienku obok:

5. W efekcie otrzymujemy piękną mapę warstwicową:

6. Teraz możemy uczynić ją jeszcze piękniejszą.W tym celu należy prawym przyciskiem myszy wywołać menu dialogowe warstwy i wybrać „Właściwości”. W tym miejscu ustawiamy symbologię dla warstwy. W zakładce „styl” wybieramy opcję „symbol stopniowy”, ustawiamy kolumnę zawierającą wysokość (z) i wybieramy paletę kolorów. Jeśli nie odpowiada nam żaden z domyślnych wzorców możemy ustawić własny („Nowa paleta kolorów”).

Wybieramy opcję gradient i określamy własne kolory…

Pamiętajmy o ustawieniu odpowiedniej liczby klas:

7. Po zatwierdzeniu powinniśmy uzyskać taką oto warstwicówkę (dodatkowo w zakładce „etykiety” w oknie właściwości warstwy możecie wybrać etykietę określającą wysokość):

8. Uzyskaną warstwę należy koniecznie zapisać („zapisz jako”). Zwykle później należy przejść do ręcznej edycji, by usunąć rozmaite pojawiające się przy zautomatyzowanym procesie interpolacji niezgrubności:

Można to robić ręcznie, można też wykorzystać różne opcje zawarte we wtyczce operacji na wektorach, ale to już osobna historia…

Na zakończenie wszystko możemy wyeksportować do pliku SVG i jeszcze bardziej upiększać w Inkscape – jeśli oczywiście bardzo musimy…

Czy w Ostrowitym istniał gród?

Kilkakrotnie publikowane relacje z badań archeologicznych w Ostrowitym pozostawiły czytelników bloga z nierozwiązanymi problemami. Czym na przykład jest tajemnicza struktura opisana w tym wpisie? Co z grobami opisanymi tutaj? Groby pozostawimy na inny wpis, na razie kilka słów na temat owej struktury. Przede wszystkim trzeba zaznaczyć, że jej odkrycie możliwe było wyłącznie dzięki prospekcji lotniczej, badaniom geofizycznym i GIS. Gdyby nie dane pozyskane w efekcie analizy zdjęć lotniczych i map magnetycznych przygotowanych przez Piotra Wronieckiego oraz zestawieniu wyników w GIS, prawdopodobnie nie udałoby się jej odnaleźć. Po prostu na powierzchni gruntu nie widać niczego. Obiekt nie był też znany ze źródeł pisanych i starszej literatury.

W analizach wykorzystano zdjęcia wykonane w 2006 r. przez Wiesława Stępnia oraz czarno-białe i kolorowe ortofotomapy uzyskane z CODGiK, (z lat 1964-2004), a także ogólnie dostępne materiały z serwisów Google Maps i Bing Maps.  Zdjęcia lotnicze poddano georeferencji w programach Air Photo oraz Qgis, co pozwoliło zniwelować zniekształcenia perspektywiczne oraz nadać im cechy metryczne.

Potęga wizualizacji danych przestrzennych w programach 3D GIS. Tutaj: Numeryczny Model Terenu z nałożoną mapą topograficzną (układ 65, bez warstwic) i georeferowanymi zdjęciami lotniczymi (gvSIG).

Wszystkie wymienione źródła (poza zdjęciami z serwisu Google, których rozdzielczość była zbyt niska) potwierdziły istnienie rozległej owalnej, dość regularnej struktury. Ma ona średnicę zewnętrzną ok. 65 m i wewnętrzną około 47 m.

Zdjęcie lotnicze owalnej struktury (wyk: W. Stępień 2006).

Uzyskane informacje oraz wykorzystywane oprogramowanie pomogły w zaplanowaniu dalszych działań: prospekcji geofizycznej oraz weryfikacyjnych badań wykopaliskowych. Prospekcja wykonana przez Piotra Wronieckiego gradiometrem transduktorowym Bartington Grad601-2 w siatce pomiarowej 1×0.25 m. Dane były zbierane równolegle/jednokierunkowo. Wstępnie przebadano blisko 2 ha powierzchni, co pozwoliło na rozpoznanie szeregu anomalii magnetycznych. Jedna z nich niemal dokładnie (z przesunięciem ok. 2 m) powtarzała zarys czytelny wcześniej na zdjęciach lotniczych, niestety znacznie słabiej wyraźny w części południowej.

Georeferowane zdjęcie lotnicze z czytelnym wyróżnikiem wegetacyjnym/glebowym owalnej struktury i ta sama struktura jako anomalia na mapie magnetycznej. Widoczny zarys wykopu archeologicznego i odkrytych w nim obiektów.

W północnej części omawianej struktury założyliśmy wykop weryfikacyjny o wymiarach 5×35 m, przecinający owalny zarys pod katem prostym. Jego zadaniem było rozpoznanie układu nawarstwień, które mogły mieć związek z wyróżnikami widocznymi na zdjęciach lotniczych i anomaliami czytelnymi na mapach magnetycznych. W efekcie badań wykopaliskowych ujawniono w północnej części wykopu obecność licznych jam, które zinterpretowano wstępnie jako ślady po wydobyciu gliny.

Przekrój jednej z jam-glinianek.

Sadząc po charakterze materiału ruchomego zarejestrowanego w ich zasypiskach wiązać je należy ze wczesnym średniowieczem. Część z omówionych jam była przykryta przez warstwę o chronologii nowożytnej stanowiącą zasypisko płytkiego zaklęśnięcia terenowego. W centralnej części wykopu skrajnie położone na południe jamy przylegały do sztucznie ukształtowanego stoku wyżej wyniesionego plateau.

Wschodnia ściana wykopu z widoczną jedną z jam-glinianek po wyeksplorowaniu oraz sztucznie ukształtowanym stokiem nieznacznie wyniesionego plateau. Północna krawędź wyróżników owalnej struktury na zdjęciach lotniczych oraz anomalii magnetycznej pokrywa się z tą strukturą.

W tym miejscu spodziewano się odnaleźć jednostki stratygraficzne związane z obserwowaną na zdjęciach lotniczych i w geofizyce owalną strukturą. Niestety, bezpośrednio pod warstwą współczesnej próchnicy ornej wystąpił calec, w którym zarejestrowano jedynie pojedyncze jamy posłupowe. Widoczne były także bardzo wyraźne ślady współczesnej głębokiej orki. W południowej części wykopu odsłonięto obecność pradziejowej warstwy kulturowej oraz wkopanych w nią niewielkich obiektów osadniczych k. wielbarskiej i z okresu wczesnego średniowiecza.

Plan wykopu weryfikacyjnego (częściowo wykonany w technice ortofotografii). Na czerwono zaznaczono przebieg owalnej struktury.

Wschodnia ściana wykopu badawczego z widocznymi nawarstwieniami. Dobrze czytelne ślady głębokiej orki, która zniszczyła nawarstwienia związane z istniejącym tutaj wcześniej obiektem.

W jamie położonej bezpośrednio na północ od sztucznie ukształtowanego stoku odnaleziono zespół dobrze zachowanych naczyń, które można datować na młodsze fazy wczesnego średniowiecza. Warto podkreślić, że tak dobrze zachowany materiał ceramiczny nie wystąpił w pozostałych jamach:

Efektem weryfikacji wykopaliskowej były więc:

• stwierdzenie braku czytelnych nawarstwień, które można by skorelować z rozpoznaną lotniczo i geofizycznie strukturą;

• możliwość skorelowania ujawnionego sztucznie ukształtowanego stoku w środkowej części wykopu badawczego z północną krawędzią zewnętrzną omawianej owalnej struktury;

• wystąpienie na obszarze owej struktury pojedynczych jam posłupowych (o niejasnej chronologii wobec braku materiału źródłowego) oraz śladów współczesnej orki wyraźnie niszczących podłoże.

Wschodnia ściana wykopu weryfikacyjnego (tzw. profil archeologiczny). Widoczne jest nieznaczne zaklęśnięcie terenu w części wschodniej, zalegające poniżej jamy – glinianki oraz w południowej części wykopu wyniesione plateau, poprzedzone sztucznie ukształtowanym stokiem.

Omówione fakty wskazują, iż najprawdopodobniej istniejący tutaj obiekt uległ całkowitemu (?) zniszczeniu wskutek agresywnych procesów rolniczych podejmowanych w okresie nowożytnym i współcześnie. Zachował się jedynie w formie domieszki o charakterystyce glebowej i magnetycznej odmiennej od tła. Forma omawianej struktury oraz związane z nią nikłe relikty (sztucznie ukształtowany stok i jamy posłupowe) oraz jej archeologiczny kontekst przestrzenny pozwalają na wysunięcie ostrożnej sugestii, że być może chodzi o całkowicie zniwelowany obiekt grodowy. Od XIX wieku w literaturze przedmiotu gród taki lokalizowano  na wyspie, jednak już Władysław Łęga dokonując prospekcji terenowej stanowiska uznał istnienie grodu na wyspie za niemożliwe. Nowsze badania sugerują, iż wyspa mogła pozostać nieobwarowana. Była jednak zamieszkana w okresie wczesnego średniowiecza (XI – pocz. XIV wieku) i skomunikowana z lądem za pomocą drewnianego mostu. Badania archeologów podwodnych z Torunia wskazują, iż dwie fazy tego mostu wzniesiono około 1160 roku oraz około 1300 r. Przebieg starszego i nowszego mostu nie był identyczny, oba jednak miały swoje przyczółki w rejonie opisywanej owalnej struktury.Jest możliwe, że domniemany obiekt grodowy stanowił rodzaj umocnienia przyczółka mostowego i obronną fermetę broniącą wstępu na most i wyspę.

Wizualizacja domniemanego grodu i wczesnośredniowiecznego mostu wykonana na Numerycznym Modelu Terenu z pokryciem ortofotomapy, wykonana w gvSIG.

W przestrzennym układzie ośrodka dopatrzeć się można analogii do zespołów osadniczych z wyspami, o domniemanych cechach kultowych, m.in. w Żółtym, czy Starym Bornem. Na obecnym etapie badań nie można potwierdzić takiej kultowej funkcji ośrodka w Ostrowitym. Szereg faktów wskazuje jednak na jego duże znaczenie w skali południowej części Pomorza Wschodniego i dalekosiężne kontakty handlowe.

Bez wątpienia można stwierdzić, że bez zastosowania prospekcji lotniczej, geofizycznej oraz systemów GIS, nie byłoby możliwe ujawnienie obecności tego obiektu. Dopiero skartowanie w komputerze wszystkich danych pozwoliło zidentyfikować i skorelować ze sobą struktury ujawniane różnymi metodami badawczymi i zobaczyć to, co nie jest widoczne nie tylko w topografii terenu, ale także w wykopie archeologicznym. Dalsze badania będą skupiały się na rozpoznaniu wykopaliskowym struktury w jej części wschodniej, która na zdjęciach lotniczych i mapie magnetycznej jest najlepiej czytelna oraz wykonaniu analiz geochemicznych materiału z warstw archeologicznych, które mogłyby przynieść dalsze dane o ewentualnym istnieniu tutaj zniwelowanych wałów grodowych. Przewidujemy także kontynuowanie badań geofizycznych i rozpoznania lotniczego.

Wstępny komunikat o wynikach badań:

J. Sikora, P. Wroniecki, Zobaczyć niewidoczne? GIS, geofizyka i prospekcja lotnicza w Ostrowitym, gm. Chojnice, [w:] Metody geoinformacyjne w badaniach archeologicznych. VI Sympozjum Archeologii Środowiskowej, Poznań-Ostrów Lednicki, 19-21 maja 2011 roku, red. J. Jasiewicz, M. Lutyńska, M. Rzeszewski, M. Szmyt, M. Makohonienko, Poznań 2011, s. 82-86.

Modele 3D w gvSIG

W poprzednim wpisie pojawiła się informacja o wtyczce 3D do gvSIG. Wtyczka ta pozwala nie tylko na wizualizację Numerycznych Modeli Terenu ale także na wprowadzanie do wirtualnej przestrzeni trójwymiarowych modeli np budynków. Jak to działa?

1. Pierwszy krok to przygotowanie modelu. Można do tego wykorzystać łatwy w obsłudze program Google SketchUp. Ponieważ nie jest to tutorial SketchUpa nie będę zbyt wiele czasu mu poświęcał. Program jest na prawdę intuicyjny i średnio rozgarnięty użytkownik komputera powinien poradzić sobie z nim dość szybko. Efekt końcowy powinien zostać zapisany w postaci pliku Collada. W tym celu wybieramy opcję eksportu – grafika 3D – Collada.
2. Drugi krok to przygotowanie projektu 3D w gvSIG. Potrzebujemy do tego celu Numerycznego Modelu Terenu i ewentualnie dalszych warstw. Dla celów testowych wykorzystałem model uzyskany z CODGiK z nałożoną ortofotomapą.
3. Klikamy na panelu głównego okna programu na ikonę „Create new OSG layer”. W oknie dialogowym musimy podać lokalizację dla pliku nowo tworzonej warstwy.
4. Na panelu bocznym, na drzewku warstw klikamy na nowo utworzoną warstwę prawym klawiszem myszy i wybieramy opcję „Enable 3d objects edition”.
5. Na panelu głównego okna klikamy ikonę „Import”. W oknie dialogowym wybieramy położenie pliku, ustawiając odczyt plików .dae (czyli Collada). Klikamy też na mapę w miejscu, w którym chcmy aby znalazł się importowany obiekt.
6. Wybieramy narzędzie zaznaczania i klikamy na zaimportowany obiekt. Pojawi się pomocnicza ramka z uchwytami, która pozwoli na zmianę rozmiaru modelu i umożliwi przesuwanie. Na panelu głównym pojawią się inne opcje (w tym obracanie obiektu). Przesuwanie i powiększanie obrazu dokonuje się z wciśniętym klawiszem Ctrl (lewy klawisz myszy – przesuwanie, prawy – powiększanie/pomniejszanie). Po zakończeniu edycji w menu warstwy wybieramy opcję „Disable 3D objects edition”. Na koniec musimy zapisać nasz projekt.

Przygotowałem filmik pokazujący krok po kroku konieczne działania i efekt końcowy: