Από την τηλεπισκόπηση στα παιχνίδια σοβαρού σκοπού: Ψηφιακή ανακατασκευή ενός εγκαταλελειμμένου μεσαιωνικού οικισμού στη νότια Ιταλία
Από RemoteSensing Wiki
Από την τηλεπισκόπηση στα παιχνίδια σοβαρού σκοπού: Ψηφιακή ανακατασκευή ενός εγκαταλελειμμένου μεσαιωνικού οικισμού στη νότια Ιταλία
Πρωτότυπος Τίτλος: From remote sensing to a serious game: Digital reconstruction of an abandoned medieval village in Southern Italy
Συγγραφείς: Francesco Gabellone – Antonio Lanorte – Nicola Masini – Rosa Lasaponara
1. Οι ερευνητικοί στόχοι
Αυτό το άρθρο ασχολείται με την εικονική ανακατασκευή της ιστορίας ενός θαμμένου μεσαιωνικού οικισμού, η οποία χρησιμοποιείται ως αφετηρία για την ανάπτυξη ενός παιχνιδιού σοβαρού σκοπού. Αυτό είναι ένα καίριο θέμα για τους ιστορικούς, τους αρχαιολόγους και τις επιστημονικές κοινότητες της πληροφορικής, μεταξύ των οποίων οι πρόσφατες συζητήσεις έχουν ασχοληθεί με τα ζητήματα σχετικά με το πώς η επιστήμη των υπολογιστών μπορεί να επιτρέψει μια καλύτερη κατανόηση του παρελθόντος.
2. Εισαγωγή
Η ανάλυση και ερμηνεία ορθοφωτογραφιών και ψηφιακών μοντέλων υψομέτρων με βάση LiDAR και δορυφορικά δεδομένα μαζί με τη μελέτη ιστορικών πηγών και των διαθέσιμων αρχαιολογικών αρχείων, παρείχαν χρήσιμες πληροφορίες για το «forma urbis» του μεσαιωνικού οικισμού από την ίδρυσή του έως την εγκατάλειψή του. Μετά την εικονική ανασυγκρότηση, αναπτύχθηκε μια διαδραστική εφαρμογή (παιχνίδι Yrsum) που δομείται τόσο από δισδιάστατα όσο και από τρισδιάστατα στοιχεία. Η μεγαλύτερη καινοτομία σε σύγκριση με τα πιο συνηθισμένα βιντεοπαιχνίδια ήταν η δυνατότητα να παραχθεί το παιχνίδι με βάσει αυστηρά επιστημονικά δεδομένα. Τα παιχνίδια σοβαρού σκοπού είναι μια διαδραστική εικονική προσομοίωση πραγματικών γεγονότων ή διαδικασιών. Αν και μπορεί να είναι διασκεδαστικά, ο κύριος σκοπός τους είναι να εξασκήσουν ή να εκπαιδεύσουν τους χρήστες για διαφορετικές «σοβαρές» εφαρμογές που απευθύνονται στην άμυνα, τις επιχειρήσεις, τη βιομηχανία, τον πολεοδομικό σχεδιασμό, τη διαχείριση έκτακτης ανάγκης, την εκπαίδευση, τις επιστημονικές έρευνες και την πολιτιστική κληρονομιά. Ο οικισμός του Yrsum έχει επιλεγεί επειδή είναι μια μελέτη περίπτωσης που έχει ήδη διερευνηθεί μέσω τηλεπισκόπησης, καθώς και μια εμβληματική περίπτωση εγκατάλειψης οικισμών στον Ύστερο Μεσαίωνα, που ήταν ένα πολύ κοινό φαινόμενο σε ολόκληρη την Ευρώπη, προσελκύοντας το ενδιαφέρον αρκετών ιστορικών και αρχαιολόγων. 3. Yrsum: ιστορία και τελευταίες εξελίξεις των ερευνών Το Yrsum βρίσκεται στην επικράτεια της Irsina στη Νότια Ιταλία. Ένα έγγραφο που χρονολογείται από το 1123 αναφέρει για πρώτη φορά έναν οικισμό, που ονομάζεται Castrum Ursum, στο λόφο του Monte Irsi. Τα πρώτα στοιχεία για τον πληθυσμό χρονολογούνται στο 1277. Η τελευταία πράξη στην ιστορία του Yrsum ήταν η λεηλάτηση των σπιτιών και η καταστροφή του μοναστηριού από τους κατοίκους του Montepeloso. Το χωριό εγκαταλείφθηκε λίγο αργότερα, επίσης λόγω μιας κατολίσθησης που έπληξε μέρος του χωριού.
4. Yrsum: ανακατασκευή του forma urbis με χρήση τηλεπισκόπησης
Μέσω της τηλεπισκόπησης βελτιώθηκε η γνώση της ιστορίας του Yrsum. Συγκεκριμένα, μελέτες που διεξήχθησαν το 2005 και το 2007, χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες πολύ υψηλής ανάλυσης, μας επέτρεψαν να εντοπίσουμε αρχαιολογικά ίχνη ερειπίων και μικροανάγλυφα, βάσει των οποίων απεικονίστηκε περίπου ο εν λόγω μεσαιωνικός αστικός ιστός. Πιο αναλυτικές πληροφορίες για τον αστικό ιστό έχουν ληφθεί με την επεξεργασία και την ερμηνεία ψηφιακών μοντέλων που προέρχονται από μια τοπογραφική έρευνα LiDAR που πραγματοποιήθηκε το 2008. Πριν από την ερμηνεία προηγήθηκε η επεξεργασία νεφών σημείων και η μετεπεξεργασία των ψηφιακών μοντέλων. Η επεξεργασία συνίσταται στην ταξινόμηση αντικειμένων εδάφους και μη, εφαρμόζοντας μια προοδευτική μέθοδο συμπύκνωσης Triangulation Irregular Network (TIN).
5. Η τυπολογική ανασυγκρότηση βασισμένη στην ενσωμάτωση ετερογενών δεδομένων
Ξεκινώντας από τη μελέτη τρισδιάστατου μοντέλου που εξήχθη από την τοπογραφική έρευνα LiDAR, αναδύεται μια συγκεκριμένη μορφολογία της τοποθεσίας και ορισμένες αρχιτεκτονικές ιδιαιτερότητες που θέτουν πολλά ερωτήματα από την ιστορική και αρχαιολογική άποψη. Συγκεκριμένα, η τοπογραφική έρευνα LiDAR δείχνει, με σαφή στοιχεία, τις διευθετήσεις των ερειπωμένων κατασκευών και επομένως τα βασικά χαρακτηριστικά της αστικής μορφολογίας, που αναπτύχθηκαν σε τρεις φάσεις επέκτασης. Μια περαιτέρω συμβολή στην κατανόηση της μορφολογίας του Yrsum δίνεται από την εφαρμογή μιας πολυωνυμικής υφής (Polinomial Texture Mapping - PTM), η οποία επιτρέπει τον φωτισμό του μοντέλου LIDAR διαδραστικά, με έμφαση στα μορφολογικά χαρακτηριστικά.
6. Το παιχνίδι σοβαρού σκοπού
Αναπτύχθηκε, λοιπόν, μια διαδραστική εφαρμογή που βασίζεται σε δισδιάστατα στοιχεία ως αποτελέσματα της τυπολογικής ανασυγκρότησης που μόλις περιγράφηκε. Τα δεδομένα LiDAR σε αυτό το στάδιο χρησιμοποιήθηκαν για τον εντοπισμό σχημάτων και διαστάσεων τόσο του αστικού χώρου όσο και των σπιτιών. Το πρόγραμμα αναπαραγωγής μπορεί να λάβει και να διασταυρώσει πληροφορίες χρησιμοποιώντας εικόνες υψηλής ανάλυσης πολυφασματικής τηλεπισκόπησης που μπορούν να αξιοποιηθούν ως ερμηνευτικά στοιχεία για την αναγνώριση άλλων χαρακτηριστικών. Τέλος, μέσω της διαδραστικής εξερεύνησης του μοντέλου LiDAR και της παρατήρησης του πλάγιου φωτισμού που δίνεται από το PTM, μπορούμε να εντοπίσουμε πρόσθετα χαρακτηριστικά του εδάφους, να αναγνωρίσουμε τους τοίχους, τους δρόμους, τα ανάγλυφα. Ο αρχαίος οικισμός ανακατασκευάζεται μέσω επιστημονικών δεδομένων που χρησιμοποιούνται συνήθως στους τομείς της έρευνας, αλλά εδώ ο παίκτης το χρησιμοποιεί με εμπειρικό τρόπο, για να επιτύχει ένα πρακτικό αποτέλεσμα που επιτρέπει την κατανόησή τους και τη σωστή χρήση τους.
7. Τελικές παρατηρήσεις
Ελλείψει άμεσων δεδομένων και υλικών που παρέχονται από αρχαιολογικές ανασκαφές, η ολοκληρωμένη χρήση τηλεπισκόπησης, εικονικής πραγματικότητας, ιστορικών πηγών και αρχαιολογικών αρχείων μπορεί να επιτρέψει την κατανόηση του φαινομένου των χαμένων οικισμών, και για μη ειδικούς, παρέχοντας διαχρονικά σενάρια απεικόνισης ερειπίων και θαμμένων αρχαιολογικών χώρων.
