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Molti
sono i casi di applicazioni dei GIS all’archeologia; tra i molti
esempi possibili ne vengono qui proposti alcuni, con l’unico intento
di illustrare brevemente le capacità dei GIS. Al
1994 risale uno studio condotto dai giapponesi K. Ozawa, T. Kato e H.
Tsude
(22)
sugli insediamenti d’altura del periodo Yayoi (100 - 300 d.C.), nel
Giappone meridionale. Gli studiosi partivano dall’ipotesi che tra
questi siti potessero esistere delle “reti di segnali” (beacon networks) che
permettevano uno scambio di informazioni, anche a lunghe distanze, fra i
siti stessi. Per dimostrare ciò è stata esaminata per prima cosa la
visibilità tra ogni coppia di siti. Su alcuni di essi erano già state
fatte delle prove per verificare questa reciproca visibilità. Dal punto
di vista logistico ed organizzativo un simile progetto di ricerca
comportava numerose complicazioni a causa della distanza fra i siti (10
Km. o più) e il dover coordinare contemporaneamente molte persone poste
sui singoli siti. Inoltre la forte urbanizzazione del territorio
circostante, con costruzioni molto alte, e l’inquinamento dell’aria
ostacolavano fortemente le ricerche. Tenendo conto di questi problemi,
un appropriato Sistema di Informazione Geografica (GIS) è apparso
decisamente più utile, in questo caso, di prove sul campo. Dal momento che gli elementi topografici giocano un ruolo
chiave nell’esaminare la visibilità fra i siti, questo esperimento ha
fatto uso di un modello digitale del terreno (Digital
Elevation Model, DEM). Dopo uno
studio comparativo, nel quale è stata verificata, attraverso
l’analisi di sette siti, la corrispondenza di risultati fra il GIS e
gli esperimenti sul campo, il passo successivo della ricerca è stato
quello di ottenere una “rete di segnali” a lunga distanza fra gruppi
di siti. Prima
del 1988 le ricerche della Sezione Mediterraneo dell’Università della
Pennsylvania aveva riguardato la preparazione di lavori architettonici
computerizzati e ricerche topografiche nella colonia romana di Corinto.
Conosciuto come the Corinth Computer Project,
(23) l’attività
di ricerca sul campo è stata eseguita con il patrocinio della Scuola
Americana di Atene. A causa della
complessità delle problematiche connesse allo studio di Corinto, le
ricerche sulla disposizione della colonia romana erano rimasti
incompleti. La nuova ricerca nell’ambito di questo progetto riguardava
proprio lo studio dello sviluppo della progettazione di Corinto romana.
La ricerca si è infine
spostata da uno studio della posizione ed orientamento delle
carreggiate, portate alla luce in seguito a campagne di scavo, a più
complessi studi topografici ed architettonici. Il
GIS Idrisi è stato usato per l’importazione delle immagini
satellitari e per la correzione delle fotografie aeree. E’ nota la
grande possibilità che offre uno studio del territorio attraverso
l’analisi delle fotografie aeree. Questa tecnica è particolarmente
utile nel riconoscere le tracce lineari sul territorio, come le
centuriazioni e la viabilità, ed anche tutte quelle particolari
caratteristiche che vengono indicate con i termini di tracce ed anomalie
(24). Nello
studio del paesaggio a nord della colonia romana è stato utilizzato il
modulo Cost del GIS Idrisi. Utilizzando, ad esempio, le quote delle carte
topografiche il software permette di trovare il percorso di minore
impegno tra un determinato punto, come il centro di Corinto, ed un altro
situato nella costa meridionale del golfo di Corinto. Il risultato è
una linea o una serie di linee che rappresentano il tragitto più
agevole per raggiungere la costa. Questa informazione, utilizzata con
altri dati che riguardavano l’orientamento e l’organizzazione del
territorio, ha suggerito che il porto greco di Lechaion si trovava in
una posizione differente rispetto a quella occupata dal porto di età
romana, spostato di circa 1 o 2 Km. verso ovest. Sono
state sviluppate anche rappresentazioni ed animazioni territoriali a tre
dimensioni. Queste immagini sono state d’aiuto per la ricostruzione
del paesaggio e per documentare evidenti caratteristiche topografiche. La
cartografia tridimensionale può essere utilizzata come applicazioni di
didattica scientifica e per la ricerca vera e propria attraverso
l’impiego di tecniche di realtà virtuale. L’obiettivo finale del
progetto ARCTOS (25)
è stato proprio quello della ricostruzione a tre
dimensioni del paesaggio archeologico di Rocca di Entella (Palermo),
tramite applicazioni GIS e tecniche multimediali. Le
applicazioni di realtà virtuale risultano particolarmente utili a
scoprire ed esaltare le caratteristiche geomorfologiche e archeologiche
del paesaggio in connessione con la sua evoluzione e con gli
insediamenti antichi. Il principale risultato della navigazione virtuale
è quello di poter esplorare uno spazio tridimensionale attraverso
moltissime prospettive. Questo tipo di approccio metodologico consente
infatti di ricostruire in laboratorio condizioni di esplorazioni non
praticabili nella realtà. In
una ricerca condotta nell’isola di Brac, in Croazia, nell’ambito
dell’Adriatic Island Project, (26)
sono state elaborate analisi spaziali che hanno dimostrato la
potenzialità del GIS nel produrre ottimi risultati nello studio dei
cambiamenti dei modelli insediamentali e della percezione spaziale. Una
prima ricerca ha riguardato la comprensione dei modelli insediamentali
durante l’età del Bronzo e del Ferro. Calcolando il limite di
approvvigionamento dei siti del Bronzo, gli studiosi di Brac hanno
notato che tutti gli insediamenti erano orientati verso gli alti pianori
dell’isola e che nessun sito include un tratto di costa nel proprio
bacino. Nell’età
del Ferro invece la situazione è completamente differente. Tutti i
siti, ad eccezione di due (che probabilmente rappresentano casi di
continuazione di uso dall’età del Bronzo), includono un tratto di
costa nei loro territori. La variazione della posizione geografica dei
siti dell’età del Ferro, rispetto a quelli dell’età del Bronzo, è
determinata quindi dal movimento delle comunità dall’interno
dell’isola a zone più vicine al mare. La loro nuova collocazione è
certamente un compromesso tra il voler controllare le risorse marine, le
rotte commerciali ed
il terreno fertile.
E’
necessario far presente che qualsiasi elaborazione spaziale è basata
ovviamente sul concetto di distanza, un parametro questo da tenere ben
in considerazione. Si assume generalmente come distanza fra due punti
quella cosiddetta euclidea che corrisponde alla distanza chiamata
comunemente “in linea d’aria”. In tutti quei casi in cui si può
trascurare la curvatura della superficie terrestre, questo tipo di
metrica è perfettamente adeguata per la maggior parte dei problemi e
per questo viene incorporata in tutti i GIS. Tuttavia, in alcune
categorie di problemi questa metrica non corrisponde alle reali
possibilità di spostamento dello spazio. Se
ad esempio si vogliono considerare le aree di influenza relative a due
punti (A,B) si può ottenere un’approssimazione di tali aree dividendo
con una linea i punti che sono più vicini ad A da quelli che sono più
vicini a B. Con numerosi punti si può ripetere la costruzione ottenendo
alla fine dei poligoni, detti poligoni di Thiessen. La forma di queste
costruzioni geometriche varia però se si usano metriche diverse. I
risultati che si ottengono nelle relazioni spaziali dipendono pertanto
dal tipo di metrica che si è usata, con la conseguenza che metriche
diverse producono relazioni spaziali differenti (27).
Le
ricerche con i GIS non possono essere concepite esclusivamente come
un’attività di produzione cartografica o di visualizzazione di mappe.
Bisogna anche cercare di cogliere ciò che c’è al di là della mappa;
bisogna pensare anche in termini di aree di spazio sociale
(28).
Il
termine “Spazio” sembra indicare un “set” di entità che può
essere associato ad attributi o proprietà, insieme ad una relazione o
relazioni, definite in quel set. Lo spazio risulta essere pertanto la
rete di tutte le fondamentali relazioni spaziali fra differenti entità.
Si può dunque definire “spazio sociale” qualunque rete di relazioni
spaziali che collega ciascun set di “unità sociali”. Queste
unità sociali non sono soltanto set di persone (famiglie, villaggi,
tribù, ecc.) ma anche qualunque set di azioni sociali (prodotte e
riprodotte) realizzatesi in un determinato luogo. Esse possono definirsi
come “Aree di Attività Sociale” (un’area cerimoniale dopo un
rituale, una area per le attività metallurgiche di un villaggio, una
casa, un villaggio, ecc.). Gli
archeologi definiscono le aree di spazio sociale come aree che
presentano una concentrazione di manufatti. Tuttavia, non esiste una
diretta corrispondenza fra gli oggetti osservati in un contesto
archeologico e le attività sociali per il fatto che un’enorme quantità
di trasformazioni possono aver agito sullo stesso contesto. Di
conseguenza, per dividere lo spazio fisico in aree in cui si sono svolte
le azioni sociali, è necessario individuare tra i reperti archeologici,
non soltanto strumenti ma anche elementi o caratteristiche utili per
definire le attività sociali.
Anche
se si pensa ad un GIS come ad un singolo software, esso è in realtà
composto da numerosi e differenti moduli, alcuni dei quali strettamente
collegati fra loro. La parte principale del sistema è il database (Spatial
and Attribute Database), una raccolta di mappe ed informazioni ad
esse associate in forma digitale. Il
database è composto da due elementi: il database spaziale
(spatial database) che
descrive la geografia (forma e posizione) delle caratteristiche del
suolo e il database delle proprietà (attribute
database) che descrive le qualità e le particolarità di queste
caratteristiche. Ad
esempio, una carta geomorfologica con le sue molteplici suddivisioni e/o
colorazioni, che indicano periodi geologici differenti, può essere
considerata un database spaziale. Tutte le varie suddivisioni per ere
geologiche, il tipo di terreno e le pendenze appartengono invece al
database delle proprietà che può essere messo in relazione con quello
spaziale. Un
altro importante strumento del GIS è rappresentato dal sistema di
visualizzazione cartografica (Cartographic
Display System). La maggior parte dei GIS fornisce soltanto una
produzione cartografica di base e confida nell’uso di altri sistemi
software per la stampa di alta qualità.
Idrisi consente una composizione cartografica sullo schermo molto
interattiva e versatile. Esso include la descrizione di molteplici layer
(30) e il posizionamento di numerosi elementi della mappa (un’annotazione,
la barra della scala, la direzione del nord, ecc.). Le mappe create con
Idrisi possono essere salvate per successive visualizzazioni, stampate
con dispositivi Windows compatibili ed esportabili in numerosi formati
grafici. Uno
dei fondamentali componenti di un GIS è il Sistema di Gestione del
Database (Database Management System, DBMS). Questa espressione si riferisce
ad un tipo di software che viene usato per l’immissione, la gestione e
l’analisi dei dati. Attraverso un DBMS è possibile accedere ai dati,
in forma tabellare, e ricavarne schemi e statistiche che forniranno
nuove relazioni tabellari o nuove mappe spaziali. In Idrisi, il DMBS è
fornito dal modulo Database
Workshop. Per
visualizzare, ad esempio, solamente i siti del Paleolitico medio è
necessario aprire un’immagine ed il layer della distribuzione dei
siti. Entrambi dovranno essere messi in relazione con il database
(modulo Link). Una semplice
interrogazione sul DBMS fornirà una nuova tabella nel database, con
soltanto i siti ricercati, che verranno visualizzati sulla mappa. In
questo caso si otterrà una carta di fase. Per
convertire le informazioni di una mappa cartacea in formato digitale si
possono usare due distinti sistemi di digitalizzazione. Nei più comuni
metodi di digitalizzazione la mappa viene “agganciata” (attraverso
le coordinate geografiche di almeno due angoli della carta) alla
tavoletta del digitalizzatore. Per mezzo di una penna ottica o di un puck
(un particolare mouse) vengono “ricalcati” gli elementi che
interessano: curve di livello, strade, confini amministrativi, corsi
d’acqua, ecc. L’altro
sistema fa invece uso di uno scanner, uno strumento con funzioni simili
ad una normale fotocopiatrice. Utilizzando il digitalizzatore otterremo
una rappresentazione vettoriale della mappa, mentre usando uno scanner
otterremo una rappresentazione raster in formato bitmap (BMP). Idrisi
incorpora un modulo, il Digitizer,
che consente una vera e propria operazione di digitalizzazione; con il
mouse infatti possono essere “ricalcati” gli elementi di una
qualsiasi mappa visualizzata sullo schermo: il risultato sarà un nuovo
file vettoriale. Con
la rappresentazione vettoriale ogni elemento è definito da una punto o
da una serie di punti che uniti insieme possono formare una linea o un
poligono. Così, ad esempio, la distribuzione dei siti viene
rappresentata da una serie di singoli punti, il percorso di un fiume da
una linea o da un poligono e la suddivisione delle proprietà terriere
da poligoni chiusi. I punti vengono codificati con due numeri che
rappresentano le coordinate x, y presi da sistemi geografici come quello
della latitudine/longitudine o dal sistema Universale Trasversale di
Mercatore. Con
la rappresentazione raster invece, l’immagine risulta composta da una
griglia, suddivisa da una serie di celle (pixel) nelle quali vengono
registrati gli attributi di quel punto. Ciascuna cella contiene un
valore numerico che può indicare un attributo qualitativo o
quantitativo. Per esempio, una cella con valore 6 potrebbe indicare che
quel punto è formato da un suolo di tipo 6 (un attributo qualitativo),
oppure che si trova a 6 metri sopra il livello del mare (un attributo
qualitativo). Fra
gli strumenti analitici di un GIS il più importante è il Database
Query. Interrogare il database permette semplicemente di
visualizzare le informazioni già memorizzate e restituirle in diverse
rappresentazioni. Ad esempio, per vedere le aree residenziali che si trovano
su terreni facilmente soggetti ad erosione, si procederà nella seguente
maniera. La prima immagine, che mostra non soltanto le aree
residenziali, deve essere reclassificata (modulo Reclass).
Per questa operazione è necessario assegnare a tutte le aree
residenziali il valore di 1, mentre a tutte le altre aree il valore di
0. A questo punto verrà visualizzato un nuovo layer contenente le sole
aree residenziali. Il
layer che si ottiene è di tipo booleano (o logico), in quanto mostra
solamente le relazioni di vero (1) o falso (0); in questo caso il nuovo
layer mostrerà soltanto quelle aree che soddisfano la condizione di 1
(vero = area residenziale) e non quelle che non la soddisfano (0 = area
non residenziale). Una volta creato questo nuovo layer, la stessa
reclassificazione verrà fatta con il layer geologico (1 = terreni
facilmente erodibili / 0 = gli altri terreni). Le due condizioni che
abbiamo così ottenuto, layer delle aree residenziali e dei terreni
erodibili, possono essere associate in un unico layer usando il modulo Overlay. Un
altro importante strumento analitico di Idrisi è la Map
Algebra, che permette di combinare matematicamente layer differenti.
I moduli della Map Algebra
hanno diverse capacità, che consentono tre differenti gruppi di
operazioni: -
la capacità aritmetica di modificare i valori degli attributi dei dati
per mezzo di una costante (ad esempio, una scala aritmetica) -
la capacità matematica di trasformare i valori degli attributi dei dati
per mezzo di operazioni standard (ad esempio, una funzione
trigonometrica) -
la capacità matematica di combinare (come aggiungere, sottrarre,
moltiplicare o dividere) diversi layer al fine di ottenere un’unica
composizione Per
fare un esempio si potrebbe creare una mappa che indichi il tasso di
scioglimento della neve in aree fittamente coperte di foreste. La
formula sarebbe M= (0.19T + 0.17D), dove M è il tasso di scioglimento
della neve in centimetri giornalieri, T è la temperatura dell’aria e
D la temperatura del punto di condensazione della rugiada. Bisognerà
creare poi i layer della temperatura dell’aria e del punto di
condensazione della rugiada e moltiplicare il layer della temperatura
per 0.19 (un’operazione scalare) ed il layer del punto di
condensazione per 0.17 (un’altra operazione scalare). I due risultati
verranno poi sommati con il modulo overlay. Come
questo esempio ha dimostrato, la possibilità di trattare i layer come
variabili in formule algebriche è una capacità di enorme potenza. Il
terzo gruppo degli strumenti analitici è rappresentato dai Distance
Operators. Idrisi è in grado di valutare la distanza da un
determinato luogo (modulo Distance)
e incorporare effetti di frizione nei calcoli della distanza (modulo Cost). I movimenti attraverso lo spazio comportano dei
costi, in termini di soldi, di tempo o di energia impiegata. Le
frizioni incrementano ovviamente questi costi. Ci possono essere anche
dei casi in cui le frizioni non hanno effetto sul costo del movimento
allo stesso modo in tutte le direzioni. In questo caso il costo di
frizione viene detto anisotropico. Un esempio chiarificatorio è il
movimento attraverso il paesaggio dove le frizioni incontrate sono
dovute alla pendenze. Nel risalire un pendio si incorre infatti in un
costo più alto che scendere per lo stesso ripido pendio. I moduli per
calcolare il costo anisotropico sono Varcost
e Disperse. Altri
moduli e funzioni di Idrisi verranno specificati nei successivi capitoli
dove esporrò i procedimenti che ho seguito per il mio lavoro
(22)
K. Ozawa
- T.
Kato
- H. Tsude,
Detection of beacon networks between ancient hill-forts using a
digital terrain model based GIS, in Computer Applications and
Quantitative Methods in Archaeology, Università di Glasgow, 1994,
pp. 157-161 (23)
D. G. Romano
- O. Tolba,
Remote sensing, GIS and electronic surveying: reconstructing the city
plan and landscape of Roman Corinth, in Computer Applications and
Quantitative Methods in Archaeology, Università di Glasgow, 1994,
pp. 163-174 (24)
G. Alvisi,
La fotografia aerea nell’indagine archeologica, NIS, p. 48 (25)
Il progetto ARCTOS (Archeologia computazionale: metodologie di
visualizzazione e di informazione archeologica su un campione siciliano)
è stato intrapreso al CINECA (Centro Interuniversitario di
Supercalcolo) in collaborazione con la scuola Normale di Pisa e con il
supporto dell’IBM SEMEA. M.
Forte,
Il progetto ARCTOS: verso un GIS multimediale, in “Archeologia
e Calcolatori”, 7, 1996, pp. 179-192 (26)
Il progetto è stato condotto nell’Adriatico centrale dove un team di
archeologi, geografi e storici ha studiato le isole della Dalmazia
centrale (Croazia) per più di dieci anni. Gli obiettivi della ricerca
erano lo studio dell’interazione fra l’uomo e l’ambiente dalla
preistoria ad oggi con risalto per gli schemi dell’insediamento,
colonizzazione, strategie di sussistenza, uso del suolo ed economia
delle comunità antiche. Le ricerche iniziarono nell’isola di Hvar per
passare poi alle isole limitrofe: Brac, Solta, Vis e Palagruza. V.
Gaffney - K.
Ostir - T.
Podobnikar - Z.
Stantic, Spatial analyses, field survey, territories and
mental maps on the island of Brac, in “Archeologia e
Calcolatori”, 7, 1996, pp. 27-41 (27)
Una interessante dimostrazione di ciò è ben esposta
nell’articolo di F.
Nicolucci
- G.
Pardi - T.
Zoppi, Un archivio georeferenziato di insediamenti
archeologici, in “Archeologia e Calcolatori”, 7, 1986, pp.
161-177 (28)
J. Barceló
- M.
Pallarés, A critique of GIS in Archaeology. From visual
seduction to spatial analysis, in “Archeologia e Calcolatori”,
7, 1996, pp. 313-326 (29)
J. R. Eastman,
Idrisi for Windows. User’s Guide version 1.0, Clark Labs for
Cartographic Technology and Geographic Analysis, Clark University,
Worcester (MA USA), May 1995, pp. 2-1, 2-16 (30) Un layer contiene tutte le informazioni relative ad una singola caratteristica. Si può avere un layer che rappresenta il tipo di suolo, un layer dell’idrografia, delle strade, ecc. |
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