Projekti1 | Arkeologiset tutkimukset

FT Kari Uotila ja FM Jouko Pukkila / Muuritutkimus ky

MUINAISJÄÄNNÖKSESTÄ MALLINNOKSEKSI

On tulevaisuuden arkeologian ja sen oppihistorian tutkimuksen tehtävä selvittää mikä merkitys käynnissä olevalla digitaali-virtuaaliarkeologian kehityksellä todella tulee olemaan arkeologialle tieteenä. Monet aallossa mukana olevat tutkijat ovat valmiit näkemään virtuaaliarkeologian tämän hetken merkittävimpänä globaalina metodologisena uutuutena. Voidaan tietysti kysyä missä määrin on kyse vain uusista teknisistä "leluista" ja hauskoista värikkäistä kuvista, kuten monet epäilijät ajattelevat.

Tosiasia on kuitenkin se, että uusien laitteiden – kuten takymetrit, GPS-paikantimet tai keilaskannerit – avulla voidaan ensinnäkin tutkia kohteita jotka ovat olleet aikaisemmin esimerkiksi tarkan dokumentoinnin ulottumattomissa. Toiseksi uuden tekniikan hyötykäyttö tuo selviä kustannussäästöjä jolloin arkeologiset voimavarat voidaan suunnata tutkimustyöhön nykyisen rutiinityön sijaan. Kolmanneksi uudet ohjelmistot mahdollistavat menneisyyden analysoinnin (GIS) ja myös analyysin tulosten esittämisen (CAD-virtuaalimallit) uudella kuvallisella tavalla.

Arkeologinen tutkimuskohde muuttuu uuden tekniikan myötä kaksiulotteisista kartoista kolmi- tai neliulotteiseksi maailmaksi, jossa arkeologien ja lähitieteiden metodit menneisyyden hahmottamiseen joutuvat kokonaan uusien haasteiden eteen. Rautakautisen jokilaakson – kuten Raisiojokilaakson - tutkimuksessa ei voida jäädä pelkkien kalmistojen tai rakennusjäännösten tasolle vaan analyysiin ja mallintamiseen on otettava mukaan tiedot viljelyksistä, vesistöistä, metsistä ja koko ympäröivästä maailmasta. Mallinnosvaiheessa on lisäksi tutkittava miltä ehkä polttokenttäkalmisto näytti 1000-luvulla tai millainen oli rautakauden Mullin talon pihapiiri ja kymmeniä muita yleensä tutkimuksessa sivuutettavia kysymyksiä, jotka on yleensä jätetty taiteilijoiden kuvituksen varaan. Koko virtuaaliarkeologian tutkimuksen ydin on kysymys siitä missä on arkeologisen tiedon ja oletuksen raja ja kysymys siitä kuka tätä rajatietoa voi ja saa käyttää ja valvoa.

GIS ja 3D-mallinnos Kalanti-hankkeessa

Kevättalvesta 2001 käynnistynyt Kalannin muinaismaisemien mallinnoshanke oli erityisen kiinnostava, sillä työryhmä Petteri Alho, Jouko Pukkila, Carita Tulkki ja Kari Uotila edustivat sopivasti paikkatieto- ja mallinnosohjelmistojen käyttöön tottuneita tutkijoita ja kaikilla asianosaisilla oli aikaisempaa kokemusta vastaavista hankkeista. Kalantia-hankkeen alusta alkaen asetettiin tavoitteeksi yhdistää toimivalla ja yksinkertaisella tavalla maastotietokanta, paikkatieto-analyysit ja laajojen alueiden mallintaminen kolmiulotteisesti. Toinen lähtökohta oli se, että käytetyiksi ohjelmistoiksi valikoituvat yleisesti käytössä olevat ohjelmistot MapInfo, Idrisi, Autocad ja 3DstudioMax. Tässä kohdin ajatuksena oli se, että yleisesti käytössä olevat yliopistolliset ja kaupalliset ohjelmat olisivat paras pohja kehittää asiaa pitkäjänteisesti ja myös tuottaa tuloksia, jotka ovat siirrettävissä muihin hankkeisiin ja muiden tutkijoiden käyttöön.

Kalannin muinaismaisemat hankkeen ensimmäiset tulokset valmistuivat syksyllä 2003 kun SKS:n julkaisemana ilmestyi teos nimeltä "Muinainen Kalanti ja sen naapurit". Kirjan kolmannessa osassa tarkasteltiin Kalannin ja lähialueiden mielenkiintoisimpia esihistoriallisia ja historiallisia kohteita ja niihin liittyvää tutkimustietoa ja myös kirjassa muualla esitettyjä uusia tulkintoja esimerkiksi muinaisista satamapaikoista.

Arkeologisen visualisoinnin kannalta erittäin tärkeä kysymys on maan pinnan muotojen ja myös kasvillisuuden onnistunut mallintaminen. Hyvin usein maaston pinnan muodot unohdetaan sekä menneisyyden että nykyisyyden kolmiulotteisissa mallinnoksissa. Tästä hyvänä esimerkkinä ovat suunnittelijoiden ja graafikoiden laatimat talo-, piha-, kortteli- ja kaupunkimallinnokset, joissa koko kohde on tasaisella pinnalla. Teknisesti tasaiselle pinnalle tehty mallinnos on huomattavan helppoa, mutta ikävä kyllä se antaa lähes aina virheellisen lopputuloksen. Tutkimuksen kannalta tärkein kysymys on kuitenkin se, että tasaiselle pinnalle tehtyjen mallinnosten käyttö esimerkiksi maiseman eri piirteiden hahmottamiseen mallin sisältä käsin on jo lähtökohtaiseksi mahdotonta. On oleellisen tärkeää ajatella, että mallinnoshankkeen alussa tehdään tarkka ja mahdollisimman oikea perusaineiston keruu ja mallinnos. Tällöin mallinnoksen ohella kertyy tarkka paikkatieto – ja suunnitteluaineisto, jota voidaan käyttää myös tulevissa hankkeissa.

Toinen maastomallin korkeusarvoon liittyvä esittämistapa on korkeuden kertominen esim. 2-5 kertaiseksi. Tämä korkeuserojen korostaminen saattaa hyvinkin olla tarpeellista jossain tietyissä maastoanalyyseissä, mutta arkeologiselta kannalta tällaisten visualisointien arviointi ja käyttö jatkotutkimukseen on vaikeaa. Samoin voi ajatella, että suurelle yleisölle ei ehkä voida esittää maastomallia, jossa korkeutta on voimakkaasti korostettu.

Maastomallinnoksiin liittyvä kysymys kasvillisuuden ja erityisesti puuston esittämisestä tai poisjättämisestä on usein keskusteltu asia. Kalanti-kirjassa valittiin se linja, että selvät metsäalueet mallinnetaan muodostamalla maaston korkeuskäyrien päälle puustoverkko, jossa yksittäisten puiden sijaan verkon materiaalivalinnoilla esitettiin erilaisia metsäalueita, joiden korkeus oli vaihtelevasti metsän reunasta nousevana 10-15 m varsinaisen verkon yläpuolella. Puustoverkko oli alla olevaa maastoa jonkin verran suuripiirteisempi ja siinä otettiin huomioon myös laajat kallioalueet .

Kalanti-hanke osoittautui ainakin siihen osallistuneiden mielestä niin kiinnostavaksi, että kehitettyjä menetelmiä ollaan soveltamassa uusissa hankkeissa, joista vuoden 2004 alussa on käynnissä seuraavassa tarkemmin esiteltävä Raisio-joen alueen rautakautinen asutus. Raision lisäksi tutkimuksia ja niihin liittyviä mallinnoksia on tehty esimerkiksi Rauman seudulla.

Mallinnosten lähteet

Kolmiulotteinen mallintaminen edustaa paikkatiedon uusinta visualisointitapaa, jossa virtuaalinen maisema mallinnetaan digitaalisen korkeusmallin ja visualisoitavissa olevan aineiston perusteella. Tämän aineiston yhdistäminen on työlästä, sillä lukuisten kerrosten, teemojen ja muuttujien yhteismitallistaminen on monivaiheinen prosessi. Esimerkiksi kartta-aineisto, jota ei ole suunniteltu visualisointiin, ei aina sellaisenaan sovi ilman muunnoksia aineistoksi.

Meneillään olevassa Raision mallinnoksessa käytettävä visuaalinen aineisto kootaan eri lähteistä, jotka voi ryhmitellä seuraavasti:

Kartta-aineisto

Peruskartat
Peruskartta kuvaa ympäristön nykytilaa muutaman vuoden tai korkeintaan vuosikymmenen tarkkuudella. Tilaisuuden tullen on käytetty myös kuntien mittausosastojen tuottamia karttoja. Huomiota on kiinnitetty erityisesti suuria maansiirtotöitä vaatineisiin kohteisiin, kuten tiet, nykyinen rakennuskanta ja hiekkakuopat, sillä ne näkyvät mallinnosten pohjana käytetyssä maastotietokannan korkeuskäyrästössä käyrien katkeiluna, joka vaikuttaa lopputulokseen.

Vanhat kartat
Peruskartoissa ilmenneitä, maansiirrosta ja rakentamisesta aiheutuneita muutoksia edeltävä tilanne on usein ennallistettavissa vanhempien karttojen avulla. Karttoja päällekkäin tarkastelemalla on maisemassa tapahtuneita muutoksia mahdollista hahmottaa 1600-luvulle saakka, jonne asti ulottuvat muutamat maakirjakartat. Vanhojen karttojen sisältöä tulkitessa on muistettava, että niihin ei ole koottu kaikkea ympäristödataa, vaan lopputulos vastaa paremminkin kartoittavan tahon tarpeita. Esimerkiksi isojakokartoissa on hyvin huolellisesti dokumentoitu verottajaa kiinnostanut kylien maanjako, pelto- ja niittymaiden sijainti, kun taas suurin piirtein samanikäiseen Kuninkaankartastoon ei peltoja ole edes merkitty, vaan huomio on kiinnitetty topografian kuvaamiseen kuten sotilaiden laatimissa kartoissa yleensäkin. Vanhoista kartoista on hahmotettu mm. asutuksen sijainnin ominaisuuksia, tieverkoston ja peltoalan muutoksia, kuivattujen järvien sijaintia ja muotoa sekä joki- ja purouomien laajuutta.

Maaperäkartat
Maaperäkartoista voi olla apua esimerkiksi kivikautisten asuinpaikkojen tai pelto- tai kaskiviljelylle soveliaimpien maalajien jäljittämisessä. Ongelma on se, että maaperäkartoissa ilmaistaan vain yleisin maalaji ja sekin tietyllä syvyydellä maanpinnasta, jolloin esimerkiksi ohut pintamaakerros ei näy niissä eikä pienialaisia maalajiesiintymiä myöskään ole merkitty. Tilannetta korjaavat agrogeologisten karttojen pintamaalajeja kuvaavat tiedot, mutta näiden karttojen kattavuus on rajallinen. Maaperäkarttojen tietoja on käytetty esimerkiksi historiallista kartoista havaittujen, sittemmin kuivattujen järvien laajuuden selvittämiseen, jota ei voi peruskarttojen avulla tehdä.

Digitaaliset korkeusmallit (Digital Elevation Models)
Digitaalisia korkeusmalleja käytetään varsinaisen mallinnoksen runkona, mutta myös analyysivaiheessa. Mallinnoksissa käytetään vektorimuotoista aineistoa, GIS-analyysien aineisto on rasterimuotoista, jossa yksi pikseli vastaa 25x25 metrin kokoista aluetta luonnossa (korkeusmalli 25). Tämä tarkkuus ei aina ole riittävä, jolloin analyysin tarpeisiin on maastotietokannan vektoriaineiston perusteella interpoloitu tarvittava alue pienemmällä pikselikoolla. Korkeusmallien avulla on selvitetty mm. maankohoamisen vaikutusta ympäristöön rajatulla alueella, muinaisjäännösten suhdetta eri rantavaiheisiin sekä maaston viettosuuntia.

Arkeologinen tieoaines

Muinaisjäännökset
Mallinnettavan alueen muinaisjäännöskanta – niin esihistoriallinen kuin historiallinen – pyrittiin selvittämään pääasiassa arkistolähteitä käyttäen mahdollisimman kattavasti. Huomio kiinnitettiin sijainnin lisäksi muinaisjäännösten luonteeseen, ajoitukseen ja joissain tapauksissa myös laajuuteen. Tarvittaessa näitä tietoja on täydennetty maastokäynneillä. Myös kohteiden tutkimushistoriaan perehtymällä arvioitiin lähteiden arvoa. Kerätyt tiedot siirrettiin taulukkomuotoon, jossa kustakin muinaisjäännöksestä kerätty ominaisuustieto linkitettiin koordinaattitiedon avulla karttoihin ja muuhun aineistoon.

Muinaisjäännösten perusteella tehtiin myös oletuksia seikoista, joille ei voi osoittaa arkeologisia todisteita ilman kaivauksia. Esimerkki tällaisesta oletuksesta on se, että kalmisto osoittaa asutusta ja asutuksen kestoa, vaikkei asuinpaikkaa tunnettaisikaan. Koska tämä ei sellaisenaan anna riittävästi tietoa, jotta asutusta voitaisiin mallinnoksessa esittää, täydennettiin tietoja niistä samantyyppisistä, samanaikaisista ja mielellään myös samaan kulttuuripiiriin kuuluvista kohteista, joista on saatavissa arkeologista tutkimustietoa. Muinaisjäännösten käyttöperiodi ilmaiseman asutusvaiheen keston arvioitiin vaikuttavan kohteen ympäristössä näkyviin ihmistoiminnan jälkiin sitä enemmän, mitä pitkäkestoisemmasta käyttöjaksosta oli kyse. Varmuudella pääteltävä käyttöperiodi on tietenkin riippuvainen tehtyjen tutkimusten laadusta ja laajuudesta. Laajempien alueiden analyysissa kiinnitettiin huomio myös eri muinaisjäännösten perusteella hahmotettavaan asutuksen syntyyn, volyymiin sekä sijainnin muutoksiin.

Historiallinen tutkimusaineisto

Analyysivaiheessa on käytetty myös historiallista lähdeaineistoa, pääasiassa asutuksen sijaintiin ja ikään sekä elinkeinoihin liittyvää. Aineisto on koottu lähinnä paikallishistorioista, erilaisista teematutkimuksista ja artikkeleista.

Luonnontieteellinen tutkimusaineisto

Arkeologinen tutkimus käyttää apunaan runsaasti luonnontieteen menetelmin saatuja tuloksia joita on hyödynnetty myös mallinnosten teossa. Näitä ovat esimerkiksi siitepölyanalyysien tulokset, joita on käytetty viljelyhistorian selvittämisessä sekä geologien rannansiirtymistä käsittelevät tutkimukset. Aineistoa on kuitenkin saatavissa vain joiltakin alueilta ja ongelmia aiheuttaa myös se, ettei aina voi osoittaa arkeologisesti siitepölystössä näkyvää viljelyvaihetta ja sen todennäköisesti edellyttämää asutusta. Toisaalta esimerkiksi varhaisin kaskiviljelys oli pienialaista ja kierto pitkä, joten viljapölystön avulla ei aina tavoiteta vanhinta vaihetta..

Kirjallisuutta

Alho, Petteri - Pukkila, Jouko – Tulkki, Carita & Uotila, Kari 2003: Menneisyyden maiseman visualisointi tietokoneella. Muinainen Kalanti ja sen naapurit. SKS 825. Toim. Veijo Kaitanen, Esa Laukkanen ja Kari Uotila. Hämeenlinna.

Uotila, Kari - Alho, Petteri - Pukkila, Jouko & Tulkki, Carita 2002: Changes in Natural and Human Landscape from 500 BC to 1500 AD - Modeling large landscape areas in prehistoric and medieval South-West Finland. Niccolucci, F. and Hermon, S. (eds.) Multimedia Communication for Cultural Heritage. Proceedings of the workshop held in Prato, 1 October 2001. Budapest: Archaeolingua,.

Uotila, Kari - Alho, Petteri - Pukkila, Jouko & Tulkki, Carita 2003: Modeling Natural and Human Landscape in Prehistoric and Medieval Southwest Finland from 500 BC to 1500 AD - Computer Based Visualization. The Digital Heritage of Archaeology, CAA2002. BAR, International Series. Edited Martin Doerr & Apostolos Sarris

Laitilan mallinnoskuvat n. 7 megan jpg-kuvina.
kuva_100 jpg-muodossa
kuva_500 jpg-muodossa
kuva_1000 jpg-muodossa
kuva_1500 jpg-muodossa .

medieval cross

medieval ring