Strona używa plików cookies więcej

Nauka

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.

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 541 800,00 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 WiFi. Drugi ze skanerów to także innowacja rozpowszechniona w ostatnim czasie. Jest to skaner mobilny Mantis-Vision F6 Short Range (SR), oparty 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.

Efekt skanowania fragmentu stanowiska środkowopaleolitycznego Pietraszyn 49a, pow. Racibórz, za pomocą skanera mobilnego Mantis-Vision
Efekt skanowania fragmentu stanowiska środkowopaleolitycznego Pietraszyn 49a, pow. Racibórz, za pomocą skanera mobilnego Mantis-Vision, fot. Archiwum prywatne
Widok tego samego fragmentu stanowiska po nałożeniu tekstury na chmurę uzyskaną za pomocą skanera stacjonarnego Faro Focus S150+
Widok tego samego fragmentu stanowiska po nałożeniu tekstury na chmurę uzyskaną za pomocą skanera stacjonarnego Faro Focus S150+, fot. Archiwum prywatne

– 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.

Wykorzystanie skanera mobilnego Mantis-Vision
Wykorzystanie skanera mobilnego Mantis-Vision, fot. Archiwum prywatne

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.

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

– Chcemy np. zrozumieć związki kultury z naturą, poznać warunki życia ludzi na przestrzeni wieków w obrębie zmieniającej się tkanki miejskiej, czy poszerzenia wiedzy 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.

W 2019 roku Uniwersytet Wrocławski znalazł się w gronie 10 najlepszych polskich uczelni, która rozpoczęła przygodę w projekcie „Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza”. Od tego czasu ruszyły projekty, konkursy i inicjatywy, które w ciągu najbliższych sześciu lat mają zamienić UWr w światową placówkę badawczą. Jednym z takich przedsięwzięć jest konkurs na finansowanie aparatury naukowo-badawczej z Funduszu Aparatury Badawczej.

Dodane przez: Małgorzata Jurkiewicz

12 sty 2022

ostatnia modyfikacja: 18 sty 2022