Εφαρμογές των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών και της δορυφορικής τηλεπισκόπησης στην αρχαιολογία

Από RemoteSensing Wiki

Μια νέα προσέγγιση στην αρχαιολογική έρευνα και διαχείριση της πολιτιστικής κληρονομιάς Σαρρής Απόστολος, Γκιούρου Ανθή, Καρίμαλη Ευαγγελία, Κευγάς Ευάγγελος, Soetens Steven, Τοπούζη Σοφία

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Τα τελευταία χρόνια, η επεξεργασία ψηφιακών δορυφορικών εικόνων και η ανάλυση των αντίστοιχων αποτελεσμάτων με Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (G.I.S.) στα πλαίσια αρχαιολογικών ερευνών έχει αποφέρει σημαντικά αποτελέσματα και εμπειρία, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία τόσο στη βασική έρευνα όσο και στη δημιουργία ολοκληρωμένων γεωγραφικών τραπεζών πολιτιστικής πληροφορίας. Η αναβάθμιση των δορυφορικών λήψεων τόσο σε επίπεδο συστημάτων καταγραφής όσο και σε επίπεδο επεξεργασίας των απεικονίσεων, σε συνδυασμό με τη σύγχρονη ανάπτυξη Συστημάτων Παγκόσμιας Πλοήγησης και Εντοπισμού (G.P.S.) μεγάλης ακρίβειας ανάγουν την παραπάνω τεχνολογία σε ένα εξαιρετικά χρήσιμο εργαλείο που μπορεί να συνεισφέρει με επιτυχία στην αντιμετώπιση προβλημάτων που απορρέουν από τον μεγάλο όγκο αρχαιολογικών δεδομένων (ενταγμένων στο γεωγραφικό τους πλαίσιο) και την ανάγκη διαχείρισης των πολιτιστικών μνημείων υπό την πίεση των σύγχρονων αναπτυξιακών έργων. Tα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών συνεισφέρουν αποτελεσματικά στον εντοπισμό νέων αρχαιολογικών θέσεων, τη μελέτη της διαχείρισης του χώρου και της χρήσης γης, την επικοινωνία μεταξύ οικισμών και απομακρυσμένων αρχιτεκτονικών κατασκευών, τη δημιουργία θεματικών αρχαιολογικών χαρτών διαφορετικών περιόδων, τη μοντελοποίηση των οικιστικών τάσεων μιας περιοχής, κ.α.

ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ

Τα τελευταία χρόνια, οι δορυφορικές ψηφιακές εικόνες χρησιμοποιούνται ευρέως για την αποτύπωση των αρχαιολογικών χώρων και μνημείων, προσφέροντας πολυφασματικές πληροφορίες για μεγάλες εκτάσεις. Η καταγραφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε διαφορετικά μήκη κύματος προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις συμβατικές αεροφωτογραφίες. Οι πληροφορίες που προέρχονται από διαφορετικά μήκη κύματος απεικονίζουν διαφορετικές πληροφορίες και δίνουν την δυνατότητα συσχέτισης και ταξινόμησης αυτών. Η ανάπτυξη των δορυφορικών τεχνικών της τηλεπισκόπησης (βελτίωση των καταγραφικών συστημάτων ως προς τη χωρική, φασματική και ραδιομετρική τους ικανότητα και εξέλιξη των λογισμικών επεξεργασίας ψηφιακών δορυφορικών εικόνων) έχει δώσει νέα δεδομένα σε σχέση με την αρχαιολογική έρευνα, την περιβαλλοντική διαχείριση και την παρακολούθηση των οικοσυστημάτων. Η Δορυφορική Τηλεπισκόπηση προσφέρει ένα μεγάλο όγκο περιβαλλοντικών πληροφοριών, καλύπτοντας μεγάλες εκτάσεις με τον πλέον οικονομικό τρόπο. Tα περισσότερα αρχαιολογικά ερευνητικά προγράμματα που χρησιμοποιούν ψηφιακές δορυφορικές εικόνες στοχεύουν κυρίως σε δύο κατευθύνσεις: Πρώτον, την εξαγωγή περιβαλλοντικών πληροφοριών και τον συσχετισμό τους με τη θέση των αρχαιολογικών μνημείων (Ebert 1978) και δεύτερον, τη συσχέτιση των φασματικών υπογραφών των αρχαιολογικών θέσεων με την καταγραφή της έντασης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τους πολυφασματικούς δέκτες των δορυφορικών συστημάτων (Madry 1987). Η Δορυφορική Τηλεπισκόπηση αποτελεί επίσης μία νέα τεχνική απόκτησης αρχαιολογικών πληροφοριών, χωρίς να απαιτούνται ανασκαφικές δραστηριότητες στην ευρύτερη περιοχή των αρχαιολογικών χώρων.

H δορυφορική τηλεπισκόπηση χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη των γεωμορφολογικών αλλαγών στην περιοχή Baux Valley της Γαλλίας, όπου εικόνες SPOT και Landsat φανέρωσαν ένα λεπτομερές σχέδιο της χρήσης γής και του δικτύου μετακινήσεων της αρχαιότητας κατά την διάρκεια της γεωλογικής περιόδου του Ολόκαινου. Στον ελλαδικό χώρο, η ανάλυση ιστορικών χαρτών, εικόνων SPOT, αεροφωτογραφιών και γεωτρήσεων βοήθησε τη γεωμορφολογική μελέτη του Αχελώου (Fouache 1997), μέ επίκεντρο το στρατιωτικό λιμένα των Οινιάδων (6ο-3ο αι. π.Χ). Από τα συμπεράσματα της έρευνας φάνηκε ότι ο στρατιωτικός λιμένας των Αινιάδων (6ος -3ος αι. π.Χ) βρισκόταν στην ακτή ενός ανοιχτού κόλπου, χωρίς να έχει καμία σχέση με τον Αχελώο, όπως θεωρείτο μέχρι σήμερα. Δορυφορικές εικόνες, βιοφυσικές παράμετροι και ιστορικές πηγές χρησιμοποιήθηκαν επίσης από το πρόγραμμα MARWP (Μinnesota Archaeological Researches in the Western Peloponnese) για τη μελέτη των αρχιτεκτονικών μνημείων και των ιστορικών θέσεων της Πελοποννήσου, καλύπτοντας την περίοδο 1400 π.Χ. έως 1950 μ.Χ. (Cooper et al 1991). Στην περίπτωση αυτή, μέθοδοι επιβλεπόμενης ταξινόμησης των εικόνων Landsat είχαν ως αποτέλεσμα τον εντοπισμό οικισμών, οχυρών, λατομείων και πύργων και πηγών οψιδιανού (Brenningmeyer 1997). Από την άλλη πλευρά, οι τεχνικές ταξινόμησης και επεξεργασίας ψηφιακών εικόνων SPOT στην περιοχή γύρω από το Καβούσι (κόλπος Μιραμπέλου, Α. Κρήτη) που είχαν ως στόχο τη διερεύνηση των γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών των Μινωϊκών θέσεων, δεν έδωσαν ικανοποιητικά αποτελέσματα όσον αφορά το διαχωρισμό της φασματικής υπογραφής αυτών (Sarris 1991). Άν και έχει ήδη συγκροτηθεί ένας κατάλογος της ανακλαστικότητας φυσικών χαρακτηριστικών του εδάφους από την NASA για τους σκοπούς της δορυφορικής τηλεπισκόπησης (Bowker et al 1985), γίνεται φανερό ότι θα πρέπει να δημιουργηθούν παρόμοιοι κατάλογοι τόσο για τους φυσικούς όσο και για τους πολιτισμικούς στόχους, καθώς οι φασματικές υπογραφές αυτών διαφοροποιούνται ανάλογα με το γεωγραφικό πλαίσιο στο οποίο εντάσσονται. Παρόμοια προβλήματα τα οποία οφείλονται κυρίως στη μικρή έκταση των αρχαιολογικών θέσεων, τις απότομες εναλλαγές της γεωμορφολογίας του εδάφους και το βαθμό διάβρωσης του εδάφους και διατήρησης των μνημείων μπορούν να προσεγγισθούν με τον συνδυασμό δορυφορικών εικόνων, αρχαιολογικών και περιβαλλοντικών πληροφοριών και επίγειων τοπογραφικών και γεωφυσικών μετρήσεων στα πλαίσια ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών.

ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ & ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ

Aν και θεωρητικά έχει ήδη γίνει κατανοητό ότι οι τεχνικές επεξεργασίας ψηφιακών εικόνων σε συνδυασμό με την ανάπτυξη συστημάτων πληροφοριών αποτελούν ένα ιδανικό μέσο για την ανάπτυξη νέων προσεγγίσεων όσον αφορά τη χωρική ανάλυση των αρχαιολογικών θέσεων και ιδιαίτερα για τη διαχείριση των πολιτιστικών πόρων, λίγες είναι οι εφαρμογές αυτών στην αρχαιολογία, με εξαίρεση τη Γαλλία (Guillot and Leroy 1995), την Ολλανδία (Roorda and Wiemer 1992), τις Η.Π.Α. και τηΣκωτία (Murray 1995). Τα προγράμματα αυτά υστερούν ως προς την ακρίβεια των γεωγραφικών αποτυπώσεων, την απουσία ψηφιακών γεωγραφικών δεδομένων και δορυφορικών εικόνων και των αποτελεσμάτων από την επεξεργασία αυτών. Κυρίως εκείνο που έχει απασχολήσει την Ευρωπαϊκή Ένωση είναι η εξεύρεση μιας κοινής στρατηγικής ως προς την αντιμετώπιση των αρχαιοτήτων (van Leusen 1995), τη δημιουργία βάσεων δεδομένων (Arroyo-Bishop and Lantada Zarzosa 1995) και την τροποποίηση/ενοποίηση των εν λειτουργία συστημάτων διαχείρισης (Robinson 1993).

Εάν οι δορυφορικές τεχνικές συνεισφέρουν στον εντοπισμό των φυσικών και πολιτισμικών πόρων και την αποτύπωση των περιβαλλοντικών αλλαγών που έλαβαν χώρα στο παρελθόν, η διαδικασία διαχείρισης των πόρων αυτών μπορεί να αντιμετωπισθεί αποτελεσματικά μέσα από τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Sarris & Karimali 1994). Για παράδειγμα, το πρόγραμμα MARS (Monuments at Risk Survey), που υλοποιήθηκε απο το Πανεπιστήμιο του Bournemouth με την συνεργασία του Royal Commission on Historic Monuments της Αγγλίας, έκανε χρήση ιστορικού φωτογραφικού υλικού και αεροφωτογραφιών για την αναγνώριση των συνθηκών διάβρωσης των αρχαιολογικών θέσεων και τρόπων αντιμετώπισής τους (Bell & King 1995). Στο Ομάν, η σύνθεση ανθρωπολογικών και ιστορικών πηγών, χημικών και γεωλογικών αναλύσεων, χαρτογραφικών και τηλεπισκοπικών δεδομένων, βοήθησε την ανακατασκευή των αρχαιοπεριβαλλοντικών συνθηκών με έμφαση την περίοδο 400 π.Χ. - 400 μ.Χ. (Zarins 1994). Το ερευνητικό πρόγραμμα Chateau de Vincennes project στην Γαλλία (CNRS) (Arroyo-Bishop & Zarzosa 1993), βασισμένο σε ψηφιακά σχέδια των αρχιτεκτονικών μνημείων των αρχαιολογικών χώρων, συνείσφερε σημαντικά στο σχεδιασμό μιας ενιαίας πολεοδομικής στρατηγικής εντός και εκτός των αρχαιολογικών χώρων. Στην αρχαία Κόρινθο, η ηλεκτρονική ψηφιοποίηση τοπογραφικών χαρτών και αρχιτεκτονικών σχεδίων απετέλεσε την βάση για τη μελέτη των συστημάτων χρήσης γης κατα τους ιστορικούς χρόνους (Romano 1998). Άλλα προγράμματα, όπως αυτό του Italian National Research Centre στην χερσόνησο της Salentine (Semeraro 1993), ανέπτυξαν συστήματα διαχείρισης των ανασκαφικών ευρημάτων με βάση τα χαρτογραφικά δεδομένα μιας περιοχής. Παρόμοια συστήματα εφαρμογών μικρού εύρους έχουν αναπτυχθεί κατα καιρούς από το Γαλλικό Υπουργείο Πολιτισμού (SCALA: Systeme de Cartographie Applique a L’Archeologie), το Πανεπιστήμιο του Ελσίνσκι (Lake Saimaa Project and Archipelago Project), την Υπηρεσία Μουσείων της Φινλαδίας (Aland Islands) και το Πανεπιστήμιο του York (York Archaeological Assessment). Οι εφαρμογές αυτές είχαν ως κύριο στόχο τη δημιουργία ηλεκτρονικών αρχαιολογικών βάσεων μνημείων.

Σε ένα πιο συνθετικό επίπεδο, τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών (G.I.S.) συνδυάζουν δορυφορικές και επίγειες μετρήσεις καθώς και άλλες γεωγραφικά ενταγμένες πληροφορίες με σκοπό τη διαχείριση των φυσικών και πολιτιστικών πόρων. Έτσι επιτυγχάνεται ταυτόχρονα η διατήρηση και η προστασία των πολιτιστικών μνημείων και εξασφαλίζεται ο σωστός προγραμματισμός των αναπτυξιακών προγραμμάτων μεγάλης κλίμακας. Από την άλλη πλευρά, τα περισσότερα ερευνητικά προγράμματα εφαρμογής των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στην αρχαιολογία περιορίζονται από το είδος των πληροφοριών που χρησιμοποιούν, την κλίμακα κάλυψης και το εύρος των φορέων/χρηστών του τελικού προϊόντος.

Η εφαρμογή προγνωστικών μοντέλων κατοίκησης (predictive modeling ή Locational Analysis) αποτελεί ένα πρόσφατο πεδίο έρευνας στην αρχαιολογία που αφορά τη διαχείριση των πολιτιστικών μνημείων και τη λήψη αποφάσεων σε αναπτυξιακά έργα. Η ανάπτυξη των προγνωστικών μοντέλων κατοίκησης βασίζεται στην επεξεργασία ψηφιακών εικόνων και άλλων περιβαλλοντικών πληροφοριών και τη διαδικασία της ταξινόμησης, η οποία επιτρέπει την μαθηματική ανάλυση χωρικά συνεχών μεταβλητών και την απεικόνιση αυτών. Tα μοντέλα εντοπισμού αρχαιολογικών θέσεων βασίζονται στην υπόθεση ότι η χωρική κατανομή τους είναι συνάρτηση διαφόρων περιβαλλοντικών παραγόντων που έδρασαν στην ευρύτερη περιοχή. H κατασκευή μοντέλων εντοπισμού απαιτεί τη στατιστική συσχέτιση ορισμένων περιβαλλοντικών παραμέτρων με γνωστούς αρχαιολογικούς χώρους με στόχο την χωρική ή/και φασματική διαφοροποίηση περιοχών που πιθανόν να έχουν αρχαιολογικό ενδιαφέρον (Jacoli & Carrara 1995).

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ & ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΤΗΝ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΑ

Πρόσφατα ερευνητικά προγράμματα που συνδυάζουν μία ή περισσότερες διαστάσεις της δορυφορικής τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών αντικατοπτρίζουν μία στροφή τόσο από την πλευρά της αρχαιολογικής έρευνας όσο και από την πλευρά της κοινωνίας προς τη δημιουργία μιας ευρύτερης πολιτισμικής πολιτικής προς μία κοινωνία πληροφοριών. Θα αναφερθούμε σε ορισμένα από αυτά για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε τόσο τις ανάγκες τις αρχαιολογικής έρευνας όσο και την συνεισφορά των τεχνικών αυτών.

O σχετικά μικρός αριθμός εφαρμογών δορυφορικής χαρτογράφησης και εντοπισμού αρχαιολογικών θέσεων μπορεί να εξηγηθεί από τους περιορισμούς που θέτει η χωρική ανάλυση των απεικονίσεων, η επεξεργασία και ερμηνεία των αποτελεσμάτων και η διαθεσιμότητα των δεδομένων (Βlom 1997). Μέχρι σήμερα, ο Ινδικός δορυφόρος IRS-1C (Indian Remote Sensing satellite) με 5,8m χωρική διακριτικότητα αποτελεί το καλύτερο δορυφορικό σύστημα απεικόνισης (σε σχέση με τη χωρική ανάλυση). Το ραντάρ του διαστημικού λεωφορείου (Shuttle Imaging Radar-SIR) και ο Ιαπωνικός δορυφόρος JERS έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικά για την απεικόνιση περιοχών μέ έντονα φαινόμενα ερημοποίησης και ξηρασίας. Δορυφορικές απεικονίσεις (SIR-C/X-SAR) του διαστημικού λεωφορείου Chalenger σε συνδυασμό με εικόνες Landsat χρησιμοποιήθηκαν πρόσφατα από μία ομάδα του Jet Propulsion Laboratory (JPL) και του California Institute of Technology για την ανακάλυψη της αρχαίας πόλης του Ubar ("η Ατλαντίδα της Ερήμου") στο Ομάν, μέσω της αναγνώρισης και χαρτογράφησης των ιχνών που άφησαν τα αρχαία καραβάνια (Williams 1992). Στην Αίγυπτο, η απεικόνιση του ραντάρ συνθετικού ανοίγματος SIR-C/X-SAR από το διαστημικό λεωφορείο Endeavour (κοινό πρόγραμμα συνεργασίας των διαστημικών υπηρεσιών της Γερμανίας, Ιταλίας και Η.Π.Α.) της περιοχής του ποταμού Νείλου βοήθησε τόσο στην οριοθέτηση μεταξύ της ερήμου και της αστικής ζώνης όσο και στη μελέτη της διαχρονικής εκμετάλευσης της γης κατα την αρχαιότητα. Παρόμοια επιτυχία είχε το ραντάρ SIR-A/SIR-C υψηλής διακριτικότητας και πολλαπλής πόλωσης στην αποτύπωση των αρχαίων διαδρομών ποταμών στην έρημο της Σαχάρας (El- Baz 1998). Κανάλια και τύμβοι έχουν επίσης εντοπισθεί από το Radarsar SAR στην περιοχή Nippur, της κοιλάδας της Μεσοποταμίας στο Ιράκ (Richason & Hritz 1998).

Εκτός από την επιτυχία των δορυφορικών απεικονίσεων με ραντάρ σε περιοχές ερήμων, άλλα δορυφορικά συστήματα τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται με επιτυχία για τον εντοπισμό αρχαιολογικών θέσεων. Για παράδειγμα, το πρόγραμμα "Zeugma" έχει στόχο την αποτύπωση των αρχαιολογικών θέσεων που βρίσκονται στην περιοχή του φράγματος Birecik, στον ποταμό Ευφράτη, στα όρια των επαρχιών Gaziantep και Sanli Urfa, της νότιας Τουρκίας, με επίκεντρο την Κλασσική Ελληνική/Ρωμαϊκή πόλη της Zeugma, μέσω δορυφορικών εικόνων. Η επεξεργασία των ψηφιακών εικόνων SPOT (10m), KVR (2m), Corona (8m) και Landsat (15-30m) αναμένεται να δώσει ενδείξεις για την παρουσία υπεδάφειων αρχαιολογικών μνημείων και να συνεισφέρει στο σχεδιασμό και την οργάνωση των επιφανειακών ερευνών και ανασκαφών της πόλης, η οποία προβλέπεται να εξαφανισθεί μαζί με πολλούς άλλους οικισμούς μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής του φράγματος.

Το "Nikopolis Project" του Πανεπιστημίου της Βοστώνης απετέλεσε ένα από τα μεγαλύτερα προγράμματα διεπιστημονικής αρχαιολογικής έρευνας που έλαβαν χώρα στην Ελλάδα κατα τα τελευταία χρόνια (1991-1994), καλύπτοντας μία έκταση περίπου 800Km2 από τον Αμβρακικό κόλπο έως τον ποταμό Λούρο. Σκοπός του προγράμματος ήταν η διερεύνηση των διαχρονικών οικιστικών τάσεων της Ηπείρου και ο ρόλος των περιβαλλοντικών διαφοροποιήσεων και της διαθεσιμότητας των πρώτων υλών (Wiseman 1993). Η έρευνα συμπεριέλαβε την επεξεργασία ψηφιακών δορυφορικών εικόνων Landsat και SPOT και είχε ως αποτέλεσμα τον εντοπισμό αρκετών Παλαιολιθικών θέσεων με βάση την πολυμετρική στατιστική ανάλυση των φασματικών υπογραφών των γνωστών αρχαιολογικών οικισμών. Περίπου το 0,06% της ψηφιακής εικόνας SPOT (περίπου 1.000 km2) χαρακτηρίστηκε με την ίδια φασματική υπογραφή. Τόσο η ταξινόμηση των δορυφορικών εικόνων όσο και η μελέτη πυρήνων εδάφους είχαν σαν αποτέλεσμα τον καθορισμό της αρχαίας ακτογραμμής κατα την περίοδο του Ολόκαινου (τουλάχιστον 3- 4Km προς την ενδοχώρα σε σχέση με την σημερινή ακτογραμμή). Το Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών που δημιουργήθηκε στα πλαίσια του προγράμματος στόχευε στη συνεξέταση των αποτελεσμάτων των επιφανειακών, γεωφυσικών και γεωλογικών ερευνών και της επεξεργασίας των δορυφορικών εικόνων και στην εύρεση των οικιστικών τάσεων που υπήρχαν σε διαφορετικές χρονικές περιόδους (Stein & Cullen 1993; Sarris, et al 1996; Sarris 1998). Η έντονη εναλλαγή του αναγλύφου και η μεγάλη έκταση κάλυψης του προγράμματος της Νικόπολης βοήθησαν στην εξαγωγή συμπερασμάτων για την ευρύτερη περιοχή της Ηπείρου. Σε μία παρόμοια εφαρμογή στην πεδιάδα της Tisza, στην ΒΑ Ουγγαρία, οι σχεδόν ανύπαρκτες αλλαγές του αναγλύφου (ακόμα και σε ένα 0,5m DEM) δημιούργησαν ουσιαστικά προβλήματα στην αρχαιολογική έρευνα της περιοχής που είχε στόχο την μελέτη του αρχαιο-υδρολογικού συστήματος και τις συνέπειες αυτού στην κατοίκηση της περιοχής (Gillings 1995).

Το πρόγραμμα "Science and Technology for the Safeguard and Exploitation of Cultural Heritage", υπο την αιγίδα του National Research Council της Ιταλίας έχει σχεδιάσει ένα σύστημα εντοπισμού υποψήφιων αρχαιολογικών χώρων στην περιοχή της Lucania (νότια Ιταλία). Το μοντέλο αυτό, βασισμένο στην πολυμετρική στατιστική ανάλυση περιβαλλοντικών μεταβλητών, εφαρμόστηκε σε μία έκταση 1300 km2, φέρνοντας στο φώς 22 νέες αρχαιολογικές θέσεις από την Μέση Παλαιολιθική Εποχή έως τα Ρωμαϊκά χρόνια. Τα αποτελέσματα της έρευνας θα αποτελέσουν τμήμα ενός γενικώτερου πλαισίου προστασίας των πολιτιστικών πόρων της Ιταλίας (Jacoli & Carrara 1995).

Τελευταία, το Τμήμα Συγκοινωνιών της Μιννεσότα, Η.Π.Α, σε μία προσπάθεια εξοικονόμησης πόρων λόγω του υψηλού κόστους που διατίθεται ετησίως για την επιφανειακή αρχαιολογική έρευνα, την τεκμηρίωση αρχαιολογικών χώρων και την αξιολόγηση της σημασίας αυτών κατα την διάρκεια μελετών κατασκευής και υλοποίησης έργων που σχετίζονται με τον συγκοινωνιακό δίκτυο της περιοχής, ανέπτυξε ένα σύστημα εντοπισμού αρχαιολογικών θέσεων (BRM, Inc 1996). Σύμφωνα με το άρθρο 106, του νόμου περί προστασίας των εθνικών πολιτιστικών πόρων (National Historic Preservation Act 1966) κάθε έργο το οποίο χρησιμοποιεί κρατικούς πόρους υποχρεώνεται να υλοποιήσει επιφανειακή έρευνα εντοπισμού και αξιολόγησης των αρχαιολογικών χώρων και να ολοκληρώσει μία μελέτη που να σχετίζεται με τις επιπτώσεις του έργου στα πολιτιστικά μνημεία της υπό ανάπτυξη περιοχής. Η μοντελοποίηση των αρχαιολογικών ζωνών πραγματοποιήθηκε με την ανάλυση ενός πλήθους δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που αφορούν την ηλικία των ιζημάτων, το βαθμό διάβρωσης του εδάφους (βαθμός διατήρησης μνημείων), κ.α. Τα δεδομένα αυτά προήλθαν από εργαστηριακές μελέτες (π.χ. χρονολόγηση ραδιοάνθρακα), επιφανειακές μετρήσεις (γεωτρήσεις, επιφανειακές αρχαιολογικές έρευνες), αποδελτίωση πηγών (π.χ. κλιματολογικά στοιχεία, γεωλογικοί χάρτες), κ.α. Οι πληροφορίες αυτές αρχειοθετήθηκαν σε 12 βάσεις δεδομένων, οι οποίες περιήχαν περισσότερες από 40 περιβαλλοντικές μεταβλητές. Η στατιστική ανάλυση των μεταβλητών αυτών μείωσε τον αριθμό τους σε 10. Το συγκεκριμένο μοντέλο (Mn/DOT) αναπτύχθηκε λαμβάνοντας τις θέσεις των αρχαιολογικών χώρων ως εξαρτημένες μεταβλητές από περιβαλλοντικές παραμέτρους. Τα αποτελέσματα του προγράμματος απεικονίζουν περιοχές μικρής, μέσης και μεγάλης πιθανότητας ύπαρξης αρχαιολογικών θέσεων σε ηλεκτρονική μορφή καθώς και σε μορφή συμβατικών χαρτών. Το μοντέλο Μn/Model χρησιμοποιείται από κατασκευαστικές και εταιρείες μελετών ως ένα εργαλείο σχεδιασμού με σκοπό την διερεύνηση αρχαιολογικών χώρων στην υπό ανάπτυξη περιοχή της Μιννεσότα. Με την αποφυγή περιοχών με αυξημένη πιθανότητα παρουσίας αρχαιολογικών θέσεων εξασφαλίζεται η προστασία των πολιτιστικών μνημείων, προγραμματίζεται ο ρυθμός των αναπτυξιακών έργων και εξοικονομούνται σημαντικοί πόροι. Έτσι, στα πλαίσια μιας φάσης μελέτης, ένα σύνθετο Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών μπορεί να προσφέρει τις κατάλληλες πληροφορίες και εναλλακτικές λύσεις σε ένα πρώϊμο στάδιο σχεδιασμού των αναπτυξιακών έργων.

Η χρήση του ψηφιακού μοντέλου εδάφους για την ανάλυση της κατανομής των οικισμών και την εξάρτηση αυτών από περιβαλλοντικές παραμέτρους είναι αρκετά διαδεδομένη στην αρχαιολογική έρευνα. Στην Ισπανία, η συσχέτιση του ψηφιακού μοντέλου εδάφους της περιοχής Sierra de La Cambera, βόρεια της Μαδρίτης, με την επιφανειακή συγκέντρωση των οστράκων κεραμικών τα οποία ήρθαν στο φώς μέσω επιφανειακών ερευνών, στοχεύει στον εντοπισμό νέων οικισμών και την αξιολόγηση του βαθμού διατήρησης αυτών (Βlasco, et al 1999). Σε μία μεγαλύτερη κλίμακα, οι περιοχές Guadalquivir Valley, Maresme, και Tarragona μελετήθηκαν με Γεωγραφικά Συστήματα Πλήροφοριών για την εξαγωγή συμπερασμάτων που αφορούσαν την κατανομή των Ρωμαϊκών οικισμών σε διαφορετικές περιοχές της Ιβηρικής χερσονήσου και την εξέλιξη αυτών σε διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι πιλοτικές περιοχές επιλέχθησαν με βάση την επάρκεια πληροφόρησης των αρχαιολογικών μνημείων και την διαφοροποίηση των γεωγραφικών χαρακτηριστικών κάθε περιοχής. Η ανάλυση των περιβαλλοντικών δεδομένων περιλάμβανε πληροφορίες όπως υδρολογία, τοπογραφία, γεωλογία, τύπους εδάφους και τη θέση οικισμών και δρόμων (Massagrande 1995). Σε ένα παρόμοιο πρόγραμμα ("The Wadi Faynan Project", υπο την αιγίδα του British Institute at Amman for Archaeology and History (BIAAH)), μοντέλα κατανομής περιβαλλοντικών και αρχαιολογικών πληροφοριών και ανάλυσης του ψηφιακού μοντέλου εδάφους χρησιμοποιούνται για την μελέτη της ιστορικής εξέλιξης του Levant (Ιορδανία), με έμφαση στην τέταρτη και τρίτη χιλιετία π.Χ. Ένας απο τους στόχους του προγράμματος είναι η διερεύνηση των τοπικών αλληλεπιδράσεων και η ανασύσταση του κοινωνικού πλαισίου της εκμετάλλευσης του χαλκού στην Πρώϊμη Εποχή Χαλκού (Menotti 1999). Η έρευνα που έχει επίκεντρο τον προϊστορικό οικισμό του Ηirbet el Hamra εστιάζεται στη χωρική ανάλυση των θέσεων και της κατανομής των επιφανειακών αρχαιολογικών κινητών μνημείων με το ψηφιακό τοπογραφικό ανάγλυφο της περιοχής.

Παρόμοια επεξεργασία του ψηφιακού μοντέλου εδάφους και τεχνικές μοντελοποίησης των περιβαλλοντικών και αρχαιολογικών πληροφοριών έγιναν στις ΗΠΑ προκειμένου να αποδείξουν ότι οι δρόμοι των Chaco Anasazi (900 μ.Χ. - 1150 μ.Χ.), δεν είναι συμβατοί με τις κυρίαρχες οικονομικές θεωρίες που θεωρούσαν μέχρι τότε ότι τα έργα αυτά υπάκουαν στους νόμους της ελάχιστης επένδυσης ενέργειας και του μέγιστου κέρδους. Η δημιουργία επιφανειών κόστους εκμετάλλευσης και η συσχέτιση του υψομέτρου, πηγών νερού και χρήσης γής σε περισσότερες από 1.600 περιπτώσεις οικισμών σε μία έκταση 2500 km2, με επίκεντρο την Hosta Butte, στο Νέο Μεξικό, Η.Π.Α., έδειξαν ότι οι δρόμοι των Chaco Anasazi κατασκευάστηκαν για να εξυπηρετήσουν διάφορες θρησκευτικές τελετές (Tobler 1993).

Η μελέτη της χρήσης γης και των συστημάτων κατοίκησης της νήσου Brac, στην ανατολική Ανδριατική θάλασσα, απετέλεσε τμήμα τoυ ερευνητικού προγράμματος με θέμα "Long-term Degradation of the Mediterranean Landscape" του Πανεπιστημίου του Cambridge υπό την αιγίδα της Διεύθυνσης ΧΙΙ της Ευρωπαϊκής Ένωσης (1990-1994) και είχε ως στόχο την ανάλυση των φυσικών και ανθρωπογενών αιτιών ερημοποίησης της λεκάνης της Μεσογείου. Παρόμοια μεθοδολογία χρησιμοποιήθηκε στην μελέτη της νήσου Hvar (Gaffney & Stancic 1991). Στο συγκεκριμένο ερευνητικό πρόγραμμα χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές ψηφιακής επεξεργασίας για τη μελέτη και στατιστική ανάλυση της κατοίκησης του Brac. Tα επίπεδα πληροφοριών που αναλύθηκαν μέσω της στατιστικής ανάλυσης και των τεχνικών χωρικής ανάλυσης συμπεριέλαβαν δεδομένα από επιφανειακές αρχαιολογικές έρευνες, κλιματολογικά στοιχεία, γεωλογικούς και τοπογραφικούς χάρτες. Έμφαση δόθηκε ιδιαίτερα στις αρχαιολογικές προεκτάσεις της κατοίκησης του Brac (εξέλιξη και τρόπος κατοίκησης, εκμετάλλευση της γης, κ.α.). Τα γεωγραφικά δεδομένα αναλύθηκαν με τη μέθοδο του site catchment analysis, η οποία βασίζεται στην αρχή της διατήρησης ισορροπίας μεταξύ επένδυσης της ενέργειας εκμετάλλευσης και του οικονομικού οφέλους. Σύμφωνα με την μέθοδο αυτή, οι ζώνες εκμετάλλευσης της γης γύρω από ένα οικισμό βρίσκονται σε συνάρτηση με την απόστασή τους (γεωμορφολογικής απόστασης) από αυτόν, ανάλογα με το είδος των κοινωνιών, την χρονική περίοδο και τις περιβαλλοντικές πιέσεις. Τα αποτελέσματα του site catchment analysis συσχετίσθηκαν με γεωμορφολογικά δεδομένα (εδαφολογικούς, κλιματολογικούς και γεωλογικούς χάρτες) με στόχο τη διερεύνηση των περιβαλλοντικών παραμέτρων που επηρέασαν την κατανομή των οικισμών σε κάθε εποχή, ξεφεύγοντας από τα συνηθισμένα ντετερμινιστικά αρχαιολογικά μοντέλα. Η αρχαιολογική έρευνα του Brac χρησιμοποίησε αποκλειστικά τα κλασικά εργαλεία επεξεργασίας των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Όπως τονίζεται στα συμπεράσματα της έρευνας, τα εργαλεία αυτά χρειάζονται μία ιδιαίτερη προσαρμογή, μέσω της ανάπτυξης εξειδικευμένων εργαλείων και μαθηματικών μοντέλων, η οποία να ανταποκρίνεται αποκλειστικά στις απαιτήσεις της αρχαιολογικής έρευνας και της διαχείρισης των πολιτιστικών μνημείων (Stancic, et al 1997).

Η ανάγκη δημιουργίας ηλεκτρονικών αρχαιολογικών χαρτών μέσω της κατασκευής Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών έχει αρχίσει να διαφαίνεται τα τελευταία χρόνια, λόγω των απαιτήσεων που έχουν προκύψει για τη διαχείριση και προστασία των πολιτισμικών μνημείων. Η Διεύθυνση Αρχαιοτήτων του Ισραήλ, το Τμήμα G.I.S. του Δήμου της Haifa και η εταιρεία Isrαel Oceanological and Limnological Research, Ltd., ανακοίνωσαν προσφάτως την ανάπτυξη ενός ηλεκτρονικού συστήματος διαχείρισης για την επεξεργασία υποθαλάσσιων και παράκτιων μετρήσεων, έτσι ώστε να δημιουργηθούν θεματικοί χάρτες που θα βοηθήσουν στη διάσωση των αρχαιοτήτων (Βreman 1999). Άμεσος στόχος του προγράμματος είναι η προστασία του αρχαιολογικού χώρου του Tel Shiqmona, κοντά στο ακρωτήριο Carmel του κόλπου της Haifa, ο οποίος βρίσκεται σε άμεση απειλή από τα υπό κατασκευή λιμενικά έργα της Υπηρεσίας Λιμένων (Marina Authority) του Ισραήλ. Σε ένα αντίστοιχο πρόγραμμα που έλαβε χώρο στην Αμοργό, ερευνητές του Ινστιτούτου Μεσογειακών Σπουδών (Ι.Τ.Ε.) συμμετείχαν στη δημιουργία ενός ηλεκτρονικού αρχαιολογικού χάρτη της Αμοργού μέσω της γεωγραφικής αποτύπωσης των γνωστών αρχαιολογικών θέσεων του νησιού στο ψηφιακό μοντέλο εδάφους (D.E.M.), δημιουργώντας θεματικούς χάρτες ανά ιστορική περίοδο, καθώς και χάρτες που απεικονίζουν το εύρος ελέγχου των αμυντικών πύργων των ιστορικών χρόνων (Eικόνα 1). Η σύνθεση των δεδομένων αυτών με ψηφιοποιημένους γεωλογικούς και τοπογραφικούς χάρτες, μωσαϊκά αεροφωτογραφιών και δορυφορικές εικόνες Landsat είχε πρόσθετα ωφέλη αφού οδήγησε στην ανασύσταση των οικιστικών τάσεων του νησιού βάσει της στατιστικής ανάλυσης των γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών των θέσεων (Sarris et al 1998). Τέλος, σήμερα βρίσκεται σε εξέλιξη ένα πρόγραμμα δημιουργίας ενός ηλεκτρονικού αρχαιολογικού χάρτη του νομού Λασιθίου (Εικόνα 2). Στους στόχους του προγράμματος περιλαμβάνεται η αναγνώριση των περιβαλλοντικών αλλαγών και των επιπτώσεών τους στις αρχαιολογικές θέσεις μέσω της χαρτογράφησης των φυσικών και αρχαιολογικών χαρακτηριστικών της περιοχής έτσι ώστε να διευκολυνθεί η λήψη αποφάσεων που αφορούν στη διατήρηση και προστασία των αρχαιολογικών χώρων και μνημείων. Το έργο προβλέπεται να αποτελέσει ένα εργαλείο καθορισμού θέσεων και διαχείρισης των πολιτισμικών μνημείων, καθώς να προσφέρει το απαραίτητο υπόβαθρο για τη δημιουργία ενός πρότυπου αρχαιολογικού κτηματολογίου. Έμφαση έχει δοθεί στην κατασκευή της βάσης των πολιτιστικών δεδομένων και στην υιοθέτηση Συστημάτων Παγκόσμιας Πλοήγησης και Εντοπισμού (GPS) υψηλής ακρίβειας με στόχο την αποτύπωση των αρχαιολογικών θέσεων.

Τα παραπάνω παραδείγματα φανερώνουν ότι τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών προσφέρουν νέες δυνατότητες στην αρχαιολογική έρευνα, μέσω της επεξεργασίας και συσχέτισης διαφορετικών αρχαιολογικών και περιβαλλοντικών μεταβλητών, αναβαθμίζοντας τόσο την αρχαιολογική έρευνα όσο και τον τρόπο διαχείρισης των αρχαιολογικών μνημείων.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ & ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ

Tόσο η εφαρμογή της δορυφορικής τηλεπισκόπησης όσο και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών έχουν να επιδείξουν σημαντικές επιτυχίες στο χώρο της αρχαιολογικής έρευνας και διαχείρισης των πολιτισμικών μνημείων. Ωστόσο, τα αποτελέσματα των εφαρμογών αυτών δεν έχουν λάβει ούτε την ευρύτητα που θα έπρεπε, ούτε έχουν γίνει πλήρως αποδεκτά από την αρχαιολογική κοινότητα.

Οι συνεχείς βελτιώσεις της χωρικής και φασματικής ανάλυσης των καταγραφικών συστημάτων και η διαθεσιμότητα ενός μεγαλύτερου εύρους τηλεπισκοπικών απεικονίσεων αναμένεται να έχει σημαντικές επιπτώσεις στον εντοπισμό, την αποτύπωση και τον έλεγχο των αρχαιολογικών θέσεων. Εάν θέλουμε να προβλέψουμε τις μελλοντικές εφαρμογές της δορυφορικής τηλεπισκόπησης στην αρχαιολογία, θα πρέπει να εξετάσουμε τα σχέδια που αφορούν τα νέα δορυφορικά συστήματα τηλεπισκόπησης. Μέσα στα επόμενα χρόνια σχεδιάζεται η εκτόξευση περισσότερων από 30 δορυφόρους, διακριτικότητας 5-30m στο πολυφασματικό, μικρότερη του 1m στο παγχρωματικό, 5-10m για μετρήσεις ραντάρ και 30m για υπερ-φασματικούς δέκτες, αναβαθμίζοντας έτσι την απεικόνιση παλαιοπεριβαλλοντικών και επιφανειακών χαρακτηριστικών που σχετίζονται με την παρουσία αρχαιολογικών λειψάνων. Επίσης, στο προσκήνιο έχει εμφανισθεί ένας μεγάλος αριθμός αερομεταφερόμενων καταγραφικών συστημάτων, όπως για παράδειγμα το Τhermal Ιnfrared Μultispectral Scanner (TIMS) και τα υπερ-φασματικά καταγραφικά Airborne Hyperspectral Scanner (ΑHS-48 bands), Airborne Imaging Spectrometer for Applications (AISA-286 bands) και Advanced Airborne Hyperspectral Imaging System (AAHIS-288 bands), τα οποία βρίσκονται υπό αξιολόγηση και αναμένεται να βελτιώσουν την αναγνώριση των φασματικών υπογραφών των αρχαιολογικών θέσεων, αναβαθμίζοντας τόσο τα μοντέλα πρόγνωσης όσο και τον καθορισμό ζωνών προστασίας των πολιτισμικών μνημείων (Σαρρής 1999).

Ξεπερνώντας την δυστοκία που δημιουργείται όσον αφορά την αντίληψη του τοπίου και του ιστορικού του χαρακτήρα, τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών μας προσφέρουν ένα μοναδικό μέσο αναπαράστασης του αρχαίου περιβάλλοντος και των τάσεων κατοίκησης αυτού μέσω της μοντελοποίησης της γεωμορφολογίας και υδρολογίας, την ανάλυση ακτίνας ορατότητας και τη στατιστική ανάλυση και συσχέτιση φυσικών και πολιτισμικών παραμέτρων. Η προσέγγιση αυτή δεν θα πρέπει σε καμμία περίπτωση να θεωρείται μοναδική, αλλά θα πρέπει να έχει δυνατότητα αλληλεπίδρασης μέσω μιας συνεχούς τροφοδότησης και συμπλήρωσης των γεωγραφικών και πολιτισμικών δεδομένων. Εξελίξεις όπως τα νευρωνικά δίκτυα, η εικονική πραγματικότητα και η τεχνητή νοημοσύνη αποτελούν πεδίο αιχμής των Γεωγραφικών συστημάτων Πληροφοριών και αναμένεται να έχουν ανάλογες επιπτώσεις και συνεισφορά σε αρχαιολογικές εφαρμογές. Τόσο η ραγδαία αύξηση των αρχαιολογικών δεδομένων και ερευνών όσο και οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις σε αυτά (ερημοποίηση, διάβρωση του εδάφους, δασικές πυρκαγιές, κ.α.), αλλά και η πίεση που προέρχεται από τα νεώτερα αναπτυξιακά έργα, οδηγούν αναπόφευκτα στη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών ως ένα εργαλείο για τη διαχείριση, προστασία και συντήρηση των πολιτισμικών πόρων. Προγράμματα όπως το "Science and Technology for the Safeguard and Exploitation of Cultural Heritage" στην νότια Ιταλία (Jacoli & Carrara 1995), το "Long-term Degradation of the Mediterranean Landscape" (Stancic et al. 1997), το "Carta Archaeologica del Rischio Territoriale" (Guermandi 1999) και η "δημιουργία του ηλεκτρονικού αρχαιολογικού χάρτη του νομού Λασιθίου" συνιστούν μάρτυρες της τάσης αυτής. Η μόνη πρόκληση που πρέπει να αντιμετωπισθεί στο άμεσο μέλλον είναι η συνοχή και η διάχυση των αποτελεσμάτων αυτών έτσι ώστε να δημιουργηθεί ένα γόνιμο έδαφος για την καλύτερη αξιοποίηση και βελτίωση των Πολιτισμικών Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών