Inventoinnin suunnittelu: kartta-analyysi ja GIS

1
Inventoinnin suunnittelu kartta-analyysi ja GIS

• 7.12.2005
• Tuija Kirkinen

2
arkeologia ja spatiaalisuus

• arkeologia tutkii materiaalista kulttuuria jossa
  löydöillä, rakenteilla ja erilaisilla fyysisillä
  jäänteillä on aina tietty sijainti
• arkeologisten ilmiöiden sijainti on harvoin
  satunnainen
• arkeologin tavoitteena on tunnistaa ilmiöihin,
  niiden sijaintiin ja levintään liittyviä
  ominaisuuksia ja säännönmukaisuuksia sekä yrittää
  ymmärtää, mitkä prosessit ovat havaitun
  levintämallin tuottaneet
• muinaisjäännössuojelun tarpeiden takia
  sijaintitietoa tallennettu jo pitkään

3
Terminologiaa..

• kartta-analyysi, kartografiset menetelmät
• kartografia, oppi karttojen valmistuksesta ja
  käytöstä
• humanistisissa tieteissä yleensä tarkoitettu
  erilaisten levintäkarttojen ja atlasten
  tuottamista ja tutkimista
• korologiset menetelmät
• viitataan rajatun maantieteellisen alueen
  tutkimista korostavaan maantieteen oppisuuntaan
  sekä erilaisten levintäilmiöiden (pääasiassa
  kasvien ja eläinten) tutkimiseen
• kasvitieteessä Suomessa 1920-luvulta lähtien
• spatiaaliset menetelmät
• pohjautuu maantieteessä 1960-70 luvuilla
  kehitettyihin menetelmiin New Geography,
  kvantitatiiviset menetelmät
• sp. analyysit termiä käytetään myös rajatummin
  tarkoittamaan yhtä tilastotieteen osa-aluetta
  (geostatistics), jossa analyysit perustuvat
  oletukseen ilmiöiden spatiaalisesta
  autokorrelaatiosta tai riippuvuudesta
• paikkatietomenetelmät (GIS)
• pohjautuu pitkälti spatiaalisiin menetelmiin

4
Kartografisten menetelmien historia arkeologiassa

• arkeologiassa pitkät juuret 1800-1900 lukujen
  vaihteeseen (levintäkartat perinneaineistojen
  keruu 1800-luvun jälkipuoliskolta lähtien)

Tallgren 1931
5
Kartografisten menetelmien historia arkeologiassa
(2)

• erilaisten ilmiöiden levinneisyyksiä kartoittava
  nk. historiallis-maantieteellinen metodi
  omaksuttiin 1870-luvulla samanaikaisesti sekä
  arkeologiaan että kansanrunoudentutkimukseen.
  Kaarle Krohnin toiminnan myötä tämä suomalainen
  metodi nousi sittemmin kansainväliseen
  maineeseen
• 1900-luvulla arkeologiassa keskeiseksi
  muodostunut kulttuurihistoriallinen koulukunta
  kiinnitti huomiota alueellisesti ja ajallisesti
  rajattuihin kulttuureihin sekä identifioi näitä
  kulttuurialueita pääasiassa kulttuureille
  tyypillisten löytöjen levintäkarttojen avulla ?
  Kulttuurien tutkimuksessa laajojen atlasten
  tuottaminen

6
Kartografisten menetelmien historia arkeologiassa
(3)

• maantieteen spatiaalinen koulukunta ?
  arkeologiaan spatial archaeology 1970-luvulla
• site catchment analyysi (esim. Vita-Finzi
  Higgs 1970), asutushistorialliset tutkimukset,
  tilastollisten menetelmien soveltaminen (esim.
  Hodder Orton 1976)
• kvantitatiiviset menetelmät ? kiinnostus
  tietotekniikkaan
• ? GIS 1980-luvulta lähtien alussa nimenomaan
  muinaisjäännösten sijaintia ennustavien mallien
  laatiminen

7
Ennustavan mallintamisen historiaa

• GIS arkeologien käyttöön 1980-luvulla yhteistyö
  USAssa ja Kanadassa armeijan GIS-asiantuntijoiden
  kanssa
• Mj-hallinnon apuvälineenä mm. Hollannissa
• Runsaasti projekteja ja kokemuksia, julkaisuja
• Allen all (eds.) 1990 Interpreting Space GIS
  and Archaeology
• Westcott Brandon (eds.) 1999 Practical
  Applications of GIS
• CAAn julkaisut
• internetissä hakusanalla predictive modelling
• AHDS GIS Guide to Good Practice
  http//ads.ahds.ac.uk/project/goodguides/gis/

8
Kartta-analyysi inventoinnissa

• Muinaisjäännösten sijaintia ennustavien mallien
  laatiminen alueenkäyttöä koskevien hypoteesien
  muotoileminen
• Maastotyöskentely (valmistelu ja toteuttaminen)
• informaation kokoaminen karttapohjalle
  (yleisöilmoitukset, kaavoitusalueet..)
• maastossa käytettävien karttojen työstäminen
• maastotyöskentelyn suunnittelu (logistiikka,
  havaintomahdollisuudet)
• tiedonkeruu maastossa
• Jälkityöt (mj-rekisteri, kartat)
• Tutkimus

9
Kartta-analyysin voi tehdä

• Manuaalisesti
• lähdemateriaalina paperikartat, arkistolähteet,
  muinaisjäännösluettelot
• muinaisjäännösten sijainnin kannalta keskeiset
  ympäristötekijät ja tiedot paikannetaan kartalta

• GISin avulla
• lähdemateriaalina digitaaliset kartat,
  tietokannat
• muinaisjäännösten sijainnin kannalta keskeiset
  ympäristötekijät luokitellaan digitaalisessa
  muodossa olevista paikkatietoaineistoista

10
Kartta-analyysin voi tehdä

• Manuaalisesti
• esim. halutun vedenpinnankorkeuden merkitseminen
  korkeuskäyrien avulla
• tiedot kootaan joko paperikartalle tai
  päällekkäin asetettaville kalvoille

• GISin avulla
• esim. halutun vedenpinnankorkeuden määrittely
  korkeusmallin avulla
• eri aineistojen luokitukset yhdistetään yhdeksi
  karttatasoksi

11
Menetelmien vahvuudet

• Manuaalinen
• alhaiset materiaalikustannukset
• aineistot valmiita tuotteita (säästää aikaa)
• ei edellytä GIS-ohjelmistojen opettelua /
  hankkimista (säästää aikaa / rahaa)

• GIS
• runsaampi lähdemateriaali käytettävissä (esim.
  maaperän ravinteikkuutta kuvaavat pisteaineistot)
• mittakaava- ja projektiomuunnokset helppoja
  (historiallisen ajan kartat, ilmakuvat)
• ? johtaa käytännössä laajemman lähdemateriaalin
  käyttöön

12
Menetelmien vahvuudet (2)

• Manuaalinen

• GIS
• aineistojen käsittely nopeaa ja monipuolista ?
  mahdollistaa vaihtoehtoisten mallien tuottamisen
• kartat kenttätyöskentelyä varten, raportteihin,
  julkaisuihin, webiin ja näyttelyihin samasta
  paikkatietokannasta tuotetaan erilaisia
  visualisointeja

13
Menetelmien heikkoudet

• Manuaalinen
• hitaus ? ei käytännössä mahdollisuutta testata
  erilaisia vaihtoehtoja
• eri mittakaavoissa ja karttaprojektioissa olevien
  aineistojen yhdistäminen vaikeaa
• mm. pistemuotoiset aineistot jäävät
  hyödyntämättä

• GIS
• aineistot GISin kallein osa
• minimiveloitus 98 eur
• kartat 10-80 eur / aineisto / karttalehti
• aineistojen numeeristaminen (digitointi,
  skannaus) vie aikaa (maksaa)
• (yleisemminkin resurssointi osaaminen,
  laitteistot, ohjelmistot)
• digitaalisten aineistojen arkistointi

14
Tilanne Suomessa

• Pääosa inventoinneista suunnitellaan
  manuaalisesti
• arkeologeilla hyvää GIS osaamista (tutkimus,
  kenttätyödokumentointi)
• asutushistoriallisia tutkimuksia ja
  luonnonmaantieteellistä suuntautumista voisi
  hyödyntää
• hyviä digitaalisia aineistoja MUTTA ongelmana
  hinta- ja käyttöoikeuspolitiikka
• Hankkeet edenneet toistaiseksi lähinnä
  opinnäytetöiden puitteissa ongelmia
  resursoinnissa, mallien testaamisessa (kenttätyöt)

15
Ennustava mallinnus Suomessa

• Asutus- ja maankäyttömallit
• Kirkinen 1994, Mikkola 1996, Kylli 2000, Mökkönen
  2000
• Koivikko (nyk. Leino) 1999 Etelä-Saimaan
  vedenalaiset asuinpaikat kivikautisten
  kohteiden inventointi ja topografisen mallin
  rakennus
• Mökkönen, Teemu kaupunkiarkeologiset
  inventoinnit MVlle http//www.nba.fi/fi/kaupunkia
  rkeologia
• Perttola, Wesa 2005 Lapinrauniot ja ennustava
  mallintaminen menetelmän alustava kokeilu
  pienellä aineistolla
• Tutkimusalueena 11 kuntaa Itä-Uudenmaan,
  Päijät-Hämeen ja Kymenlaakson maakuntien alueelta
• Mallin perustana tunnettujen lapinraunioiden
  sijainti (induktiivinen malli)
• 55 röykkiökohteesta 54 mallin mukaan parhailla
  alueilla (joka kattaa 23 maapinta-alasta)
• Suppea testi-inventointi (5 päivää)

16
Ennustavan mallin lähtökohtana voi olla

• tunnettujen muinaisjäännösten sijainti suhteessa
  keskeisiin ympäristötekijöihin ? etsitään
  vastaavat alueet
• otanta-alueiden mj-kannan selvittäminen (non site
  data)
• yhteisön alueenvalintaa ja käyttöä koskevat
  hypoteesit (etnografinen, paleoekologinen
  aineisto esim. kaskiviljelylle suotuisat alueet)

17
Esimerkki Ontarion mj-malli suojelun työvälineenä

• Kanada Ontario (N) boreaalisen metsävyöhykkeen
  ennustava malli kattaa 45 milj. hehtaaria
• Ontarion ympäristöministeriön luomat
  toimintalinjat metsäalueiden talouskäytön
  suunnittelun pohjaksi
• hanke käynnistetty 1980-luvun lopulla
• us. julkaisuja (Luke Dalla Bona mm. Practical
  Applications)
• http//modelling.pictographics.com/carpsum.htm

18
Ontario (2)

• Lähdemateriaalit
• topografinen kartta (150 000), maaperäkartta
  (1100 000) ? korkeusmalli, rinteen jyrkkyys ja
  suuntautuminen, vesistöt, valuma-alueet,
  topografia, maaperä
• arkeologiset kohteet
• ilmakuvat
• resoluutio n. 29 x 29 m
• High potential area kattaa n. 16
  maapinta-alasta ja 84 mjstä

19
Case study Taipalsaari 2000

• Arkeologian kenttätutkimuskurssi 2000 /
  Rautakauden ryhmä
• Rautakautisten kohteiden sijaintia ennustava
  malli
• malli perustui aiempiin tutkimuksiin Itä-Suomen
  rautakautisten muinaisjäännösten suhde
  ympäristöönsä (Kirkinen 1994)
• Taipalsaaren inventointi vuodelta 1992

20
Taipalsaari (2)

• Digitaalinen lähdemateriaali
• korkeusmalli (25 ja 50 m resoluutio)
• vesistöt
• maaperä
• hienojakoisten maiden ravinteikkuus (MTT,
  Viljavuuspalvelu Oy)
• moreenimaiden ravinteikkuus (GTK)
• maankäyttö- ja puustotulkinta (satelliittikuva)
• Lisäksi ilmakuvat, historiallisen ajan kartat,
  maastotutkimukset vuodelta 1992

21
Pohdittavaa

• Millaiset kohteet löydettävissä kartta-analyysin
  avulla?
• löydetään tyypillisiä ja runsaslukuisia kohteita
  (sijaintiin vaikuttavat tekijät tunnetaan)
• MUTTA näin inventoija yleensä toimii, vaikkei
  käyttäisi GISiä
• käytettävissä oleva lähdemateriaali
• löydetään kohteita, joiden sijaintiin kartoilla
  esiintyvät muuttujat ovat vaikuttaneet (maaperä,
  topografia, vesistöt)
• MUTTA kartoilta vaikea mallintaa esim.
  pienilmastoa, uskomusmaisemaa, sosiaalista
  verkostoa jne
• resoluutio, laatu
• Kysymys epätyypillisistä kohteista