Χρήση τηλεπισκοπικών τεχνικών και τεχνικών GIS στην αναγνώριση αρχαιολογικών τόπων

Από RemoteSensing Wiki

Αντικείμενο Μελέτης: Χρήση τηλεπισκοπικών τεχνικών και τεχνικών GIS στην ανοικοδόμηση του στρατιωτικού ρωμαϊκού συστήματος φρούρησης στην Τυνησία και στην αναγνώριση αρχαιολογικών τόπων

Πρωτότυπος τίτλος: Remote sensing and GIS techniques for reconstructing the military fort system on the Roman boundary (Tunisian section) and identifying archaeological sites

Συγγραφείς: Nabil Bachagha, Xinyuan Wang, Lei Luoa,b, Li Li, Houcine Khatteli,Rosa Lasaponara

Πηγή: [4]

Λέξεις κλειδιά: αρχαιολογία,pan sharpening, παγχρωματική όξυνση, εικόνες VHR

Περίληψη

Η ιδιαίτερη γεωμορφολογία της νότιας Τυνησίας καθιστά αρκετά περίπλοκη την έρευνα για αρχαιολογικά ευρήματα. Στη παρούσα μελέτη έγινε χρήση υψηλής ανάλυσης δορυφορικών εικόνων σε συνδυασμό με επιτόπιες έρευνες για την αξιολόγηση χώρων με πιθανή αρχαιολογική σημασία. Οι δορυφορικές εικόνες επεξεργάστηκαν με στατιστική ανάλυση και μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση και το αποτέλεσμα ήταν η επιβεβαίωση των υπό μελέτη περιοχών ως αρχαιολογικές. Ειδικότερα αναλύονται 3 μέθοδοι εξαγωγής χαρακτηριστικών με βάση τα GIS, τη μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση και τη στατιστική ανάλυση. Τα αποτελέσματα των τηλεπισκοπικών δεδομένων σε συνδυασμό με την έρευνα πεδίου έδωσαν τη δυνατότητα αναπαράστασης της ρωμαϊκής φρούρησης, παρέχοντας μια νέα εικόνα για την ιστορική αυτή περίοδο.

Εισαγωγή

Στην αρχαία Τυνησία το νότιο τμήμα κατά τη ρωμαϊκή περίοδο θεωρούνταν υπόδειγμα αγροτικής ανάπτυξης. Η περιοχή που μελετάται στο παρόν είναι η κοιλάδα Wadi-El-Melah(WMV). Η χρήση της τηλεπισκόπησης στην αρχαιολογία παρέχει μία νέα οπτική στην έρευνα και αναπαράσταση αρχαιολογικών χώρων διάφορων κλιμάκων. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάδειξη των πλεονεκτημάτων και των δυνατοτήτων της τηλεπισκόπησης στην κατανόηση της ρωμαϊκής αυτοκρατορίας και στην οριοθέτηση των ρωμαϊκών ορίων εντός της Τυνησίας. Ακόμη εξετάζεται η πιθανότητα χρήσης τηλεπισκοπικών μεθόδων σε μεγάλης κλίμακας έρευνες σχετικά με τη ρωμαϊκή αυτοκρατορία και ο πιθανός εντοπισμός αρχαιολογικών ευρημάτων που δεν έχουν ανακαλυφθεί λόγω κάλυψής τους από άμμο.

Περιοχή Μελέτης

H περιοχή μελέτης βρίσκεται στη νότια Τυνησία σε υψόμετρο 1479 μέτρα. Περιλαμβάνει τμήμα της ερήμου Σαχάρα μέσα στο οποίο εντοπίζεται και ένα μικρό κομμάτι της υπο μελέτη κοιλάδας Wadi-El-Melah(WMV).

Δεδομένα

Τα δεδομένα χωρίζονται ανάλογα με την προέλευση τους σε ιστορικά και τηλεπισκοπικά.

• Ιστορικά δεδομένα:

Χρησιμοποιήθηκαν ιστορικά αρχεία από το εθνικό ινστιτούτο πολιτισμικής κληρονομιάς της Τυνησίας και αρχαίοι τοπογραφικοί χάρτες οι οποίοι συνδυάστηκαν με υψηλής ανάλυσης δορυφορικά δεδομένα αλλά και έρευνα πεδίου και αποτέλεσαν το χαρτογραφικό υπόβαθρο σε περιβάλλον GIS.

• Τηλεπισκοπικά Δεδομένα:

Χρησιμοποιήθηκε δορυφορική εικόνα WorldView 2 η οποία συλλέχθηκε από το Digital Globe.Ο δορυφόρος WV2 διαθέτει δύο αισθητήρες εικόνας, έναν παγχρωματικό με χωρική ακρίβειας 0.46 μέτρα και έναν πολυφασματικό με 8 φασματικά κανάλια από 0.4 έως και 1.04 χιλιοστά και χωρική ακρίβεια 1.84 μέτρα. Περαιτέρω τηλεπισκοπικά δεδομένα διαφορετικών χωρικών ακριβειών και μεγεθών επίσης συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν μαζί με τα WV2 δεδομένα. Εικόνες από το Google Earth και δεδομένα ψηφιακών μοντέλων εδάφους GDEM επίσης χρησιμοποιήθηκαν.

Μεθοδολογία

Το πρώτο βήμα ήταν η βελτίωση της ποιότητας της εικόνας μέσω της διαδικασίας της παγχρωματικής όξυνσης pansharpening. Συγχωνεύθηκαν δηλαδή τα πολυφασματικά δεδομένα με τα παγχρωματικά και παράχθηκε μία πολυφασματική εικόνα με μεγαλύτερη χωρική ανάλυση από την αρχική. Για την καλύτερη οπτική απεικόνιση των αρχαιολογικών χαρακτηριστικών χρησιμοποιήθηκε ο τοπικός δείκτης στατιστικής ανάλυσης (LISA). Για την αναγνώριση των αρχαιολογικών χαρακτηριστικών πραγματοποιήθηκαν μη επιβλεπόμενες και επιβλεπόμενες ταξινομήσεις στις βελτιωμένης ανάλυσης εικόνες και στις εικόνες LISA. Οι μη επιβλεπόμενες ταξινομήσεις απέδωσαν καλυτέρα αποτελέσματα H εξαγωγή των χαρακτηριστικών εφαρμόστηκε δύο φορές μία σε παγκόσμια κλίμακα και μία σε τοπική.

Αποτελέσματα

Είναι φανερό πως τα αποτελέσματα από την παγχρωματική όξυνση αύξησαν την χωρική ανάλυση της παγχρωματικής εικόνας, ενώ η εφαρμογή της στατιστικής ανάλυσης LISA βελτίωσε σημαντικά την ενίσχυση της εικόνας(εικόνες 2 και 3) Αναφορικά με τις ταξινομήσεις, η μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση οδήγησε σε καλύτερα αποτελέσματα καθώς αναγνωρίστηκαν περιοχές αρχαιολογικού ενδιαφέροντος για τις οποίες δεν υπήρχε καμία προηγούμενη γνώση και πληροφορία. Oι δύο περιοχές που ανακαλύφθηκαν επιβεβαιώθηκαν με επιτόπια έρευνα και χρήση GNSS.

Συμπεράσματα

Συμπερασματικά τα αποτελέσματα των γεωχωρικών αναλύσεων οδήγησαν στον εντοπισμό και στη χαρτογράφηση άγνωστων αρχαιολογικών περιοχών στην αναπαράσταση του σχήματος της κοιλάδας Wadi El Melah κατά τη ρωμαϊκή περίοδο. Μέσω των παραπάνω εφαρμογών έγινε σαφές πως τα τηλεπισκοπικά δεδομένα δύναται να βοηθήσουν στην ανίχνευση και την ερμηνεία της κατασκευής αρχαιολογικών τοπίων. Ακόμη πρέπει να τονιστεί η αξία των εικόνων πολύ υψηλής ανάλυσης(VHR) στην ανίχνευση ευρημάτων θαμμένων στη γη.