Skanery rzucą nowe światło na poziom organizacji społecznej neandertalczyków

Jak najlepiej odwzorować relikty kulturowe lub przyrodnicze, aby stały się „biblioteką danych” wykorzystywaną w projektach naukowych? – takie pytanie zadawali sobie archeolodzy z Uniwersytetu Wrocławskiego. Odpowiedź przyniosły skanery kupione dzięki dofinansowaniu z funduszy Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza.

Skanowanie z użyciem skanera Faro Focus S150+ (fot. Archiwum prywatne)

Wykorzystanie skanera mobilnego Mantis-Vision (fot. Archiwum prywatne)

Jak zapisać obraz lub napis wyryty w skale? Zdjęciem, rysunkiem? Można, ale to zmiana z trzech wymiarów w dwa. A to za mało.

– Wykorzystywany do niedawna sposób dokumentacji rysunkowej reliktów kulturowych lub przyrodniczych, oparty na pomiarze co najwyżej kilkuset punktów w przestrzeni dwuwymiarowej, nie dawał wystarczających możliwości. Technika ta, będąca swoistym kompromisem pomiędzy rzeczywistością a wizją badacza, z naciskiem na to drugie, dostarczała obrazy, które z racji swojego charakteru nie mogły podlegać dalszej obróbce lub reinterpretacji. Rozwiązaniem, które częściowo rekompensowało tę sytuację, było wprowadzenie do zestawu narzędzi modeli tworzonych w oparciu o zbiory fotografii łączonych za pomocą algorytmów fotogrametrycznych. Tutaj jednak stykamy się z wieloma ograniczeniami, jak chociażby czasochłonność oraz trudność w odwzorowaniu dużych i skomplikowanych topograficznie przestrzeni bez utraty informacji. W związku z tym od dawna poszukiwaliśmy możliwości zastosowania w pełni funkcjonalnych skanerów zewnętrznych wykorzystujących laser lub światło strukturalne. Właśnie spełniamy nasze naukowe marzenia – cieszy się profesor Andrzej Wiśniewski z Zakładu Archeologii Epoki Kamienia Instytutu Archeologii Uniwersytetu Wrocławskiego.

Kwota 541 800 zł, uzyskana z funduszy na zakup aparatury badawczej w ramach Inicjatywy Doskonałości – Uczelnia Badawcza na projekt Archeoskan, pozwoliła naukowcom na zakup dwóch skanerów, sprzętu komputerowego oraz specjalistycznego oprogramowania do obróbki danych, które zostały dostarczone przez firmę TPI Sp. z o.o. Jeden ze skanerów to urządzenie laserowe najnowszej generacji, model Faro Focus S150+, działające w trybie stacjonarnym. Jest ono przeznaczone do skanowania na zewnątrz oraz w pomieszczeniach z dużą dokładnością (+/-1 cm) w zasięgu od 0,6 m do 150 m oraz w warunkach bardzo szerokiej różnicy temperatur. To nie jest bez znaczenia np. w pracach archeologicznych prowadzonych zimą. O wydajnym działaniu skanera stanowią parametry szybkości pomiaru: blisko 2 mln punktów w ciągu sekundy. Sprawia to, że schronisko skalne lub budynek może być zeskanowany w ciągu paru godzin. Mimo, że urządzenie ma prosty, dotykowy interfejs, może być zdalnie kontrolowane, ponieważ łączy się ono za pośrednictwem internetu z mobilnym komputerem w ramach „własnej” sieci wi-fi.
Drugi ze skanerów to mobilny Mantis-Vision F6 Short Range (SR) bazujący na technologii światła strukturalnego. Służy do szybkiego skanowania obiektów lub przestrzeni o złożonej budowie, gdzie dotarcie promieni skanera stacjonarnego jest niemożliwe. Ma on wysoką dokładność skanowania rzędu 0,5 mm oraz zasięg od 0,25 m do 0,75 m. W dodatku możemy „na żywo” śledzić proces skanowania na dołączonym tablecie. Daje to możliwość bieżącego kontrolowania pokrycia skanowanej przestrzeni. Do obróbki i łączenia pozyskanych chmur punktów dołączono oprogramowanie Faro Scene i Gexcel Reconstructor, a także Agisoft PhotoScan.

– Jesteśmy już po pilotażowej prezentacji możliwości technicznych skanerów wykorzystanych do wykonania podstawowej dokumentacji fragmentu stanowiska środkowopaleolitycznego Pietraszyn koło Raciborza, datowanego na około 58 tysięcy lat. Pracami pomiarowymi kierował Karol Derejczyk, przedstawiciel firmy TPI. Wyjątkowość stanowiska w Pietraszynie polega m.in. na tym, że pozostałości w postaci skupień odpadów produkcyjnych zachowały się do dziś prawie nienaruszone. Aby dowiedzieć się, czy np. działania, których skutkiem są owe mikro-śmietniki, były czasowo i przestrzennie skoordynowane, potrzebujemy dokładnej dokumentacji – wyjaśnia profesor Wiśniewski i dodaje, że to szalenie istotna kwestia, bo może rzucić nowe światło na poziom organizacji społecznej neandertalczyków.

Podczas próby terenowej wykonano skanowanie całego stanowiska ze wszystkimi wykopami za pomocą skanera Faro Focus. Dodatkowo powierzchnię wykopu, gdzie wystąpił fragment skupienia wyrobów kamiennych z pojedynczymi szczątkami kostnymi mamuta, zeskanowano za pomocą skanera Mantis-Vision, uzyskując bardzo dokładny obraz rozprzestrzeniania obiektów w kontekście warstwy osadów geologicznych.

Obecnie naukowcy dysponują chmurami punktów, które wykorzystają do budowy modeli. Na ich bazie będą prowadzić dalsze obserwacje i analizy układów przestrzennych i stratygraficznych. W najbliższej przyszłości chcą podjąć się również udokumentowania jednej z jaskiń na Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej oraz sekwencji stratygraficznej otwartego stanowiska górnopaleolitycznego na Dolnym Śląsku.

Skanowanie obiektów w projekcie Archeoskan to działanie rozłożone na wiele miesięcy i wiele pomysłów badawczych. We wszystkich skanery są nieodzowne.

– Chcemy np. zrozumieć związki kultury z naturą, poznać warunki życia ludzi na przestrzeni wieków w obrębie zmieniającej się tkanki miejskiej, czy poszerzyć wiedzę na temat przyczyn zmienności obiektów w oparciu o analizy dużych zbiorów danych. Mamy pewność, że wyznaczone zadania spotkają się z zainteresowaniem najmłodszych adeptów archeologii, których otwartość i pomysłowość może stanowić ważne wsparcie w rozwoju badań przy użyciu tego rodzaju technik obrazowania – podkreśla profesor Wiśniewski.

Źródło: Uniwersytet Wrocławski