MAPPA Project: Metodologie Applicate alla Predittività del Potenziale Archeol...Progetto Mappa
Il progetto MAPPA nasce dalla sinergia di intenti tra un gruppo di ricerca multidisciplinare e gli obiettivi di sostegno allo sviluppo e alla ricerca della Regione Toscana e coinvolge i dipartimenti di Scienze Archeologiche, Scienze della Terra e Matematica dell’ateneo pisano, il Comune di Pisa e gli enti di tutela del patrimonio archeologico. Il progetto MAPPA, che si svolgerà nel corso del biennio 2011-2013 ed è la logica conseguenza di un percorso iniziato da alcuni anni che ha portato alla realizzazione del primo GIS archeologico urbano di Pisa e al suo sviluppo nell’ambito dello studio della città medievale, si pone l’obiettivo primario di studiare strumenti di calcolo predittivo del potenziale archeologico di un’area urbana (case study: Pisa) e di applicarli in ambiente GIS, attraverso un gruppo di ricerca composto da archeologici, geologi e matematici, e quello secondario di creare banche dati fruibili ed aperte dei dati archeologici (open digital archaeological archive). Da un punto di vista geografico si è scelto di operare su una scala che non si limitasse al tessuto cittadino in senso. Questo ha portato alla necessità di operare sui dati propri della realtà territoriale come quelli geomorfologici, idrografici, toponomastici, ecc., e su quelli propri della componente urbana, come la complessa e diacronica stratificazione archeologica, gli edifici, presenti o scomparsi, la viabilità, le ipotesi ricostruttive di storici e archeologi, ecc.. La complessità e l’eterogeneità dei dati (geologici, archeologici, storici, da fotografie aeree, ecc.), e la difficoltà di operare con dati archeologici multitemporali e multiscala, ha costretto ad una particolare attenzione nelle scelta di un modello che fosse in grado di tradurre, senza perdita di informazioni, la documentazione grafica ed alfanumerica atta a descrivere la realtà archeologica urbana. Logica conseguenza di questa scelta è stata la particolare attenzione rivolta all’acquisizione ed archiviazione dei dati grezzi, archeografici, essenziali per le successive fasi di analisi spaziale e geostatistica. L’elaborazione di uno specifico algoritmo e della sua applicazione in ambiente GIS consentirà di orientarsi in maniera sempre più netta verso la realizzazione di un Archaeological Information System capace di definire la specificità della pratica archeologica. Contestualmente, il progetto punta a creare uno strumento funzionale sia agli Enti di Tutela e di pianificazione, sia agli Enti di Ricerca, rivolgendo la propria attenzione agli ambiti universitari e alle esigenze della società civile in tutti quei contesti dove il bene archeologico incrocia la realtà quotidiana (edilizia, imprenditoria pubblica e privata, grandi opere, ecc…). I dati prodotti saranno così distribuiti in forma aperta tramite webGIS.
Una MAPPA per la città. Metodologie Applicate alla Predittività del Potenzial...Progetto Mappa
Un mese prima della partenza ufficiale del progetto, obiettivi e finalità di Mappa vengono presentate in anteprima alla Giornata di studi “Sotto la superficie - archeologia urbana a Pisa” tenutasi il 3 giugno 2011 al centro espositivo San Michele degli Scalzi (Pisa), organizzata dalla Virtual Heritage Network Italia in collaborazione con la Soprintendenza per i Beni Archeologici della Toscana.
The representation of archaeological-architectonical record of Pisa. Progetto Mappa
Built to last in time, buildings have a lifecycle that may span over many centuries. During this period, they are restored, modified, expanded or demolished. Each of these interventions inevitably leaves traces, which are identified and arranged in a chronological sequence by building archaeologists in order to retrace the history of a building – or of its remains – from the moment in which it was built to present day. In the case of buildings stratification is mainly “vertical”, but its representation through GIS is “horizontal”.
The study we propose was developed on the urban fabric of Pisa’s historical centre for the MAPPA project. The research started from a complete survey of the buildings, carried out using records that detailed the characteristics of the building through all the historical periods attested above ground, from Roman to Contemporary ages, allowing us to check the legibility and the transformations of the building structures. In order to collect the data, a database was created in which each record was defined on the basis of an Urban Architectural Unit (UAU) of belonging, i.e. an element that has its own identity and function in the present-day city. Every Unit is linked to the CAs (Architectural Building) and CFs (Construction) that eventually compose it. The former includes fields related to the name of the building, function, construction type, initial and final chronology and description of the building, the latter describes the function, construction type, and initial and final chronology. Both are linked to the Elevation Record and Building Phase Record. The former provides brief details and links to the drawn and photographic documents, whereas the latter describes each single construction phase in greater detail, through fields regarding construction materials, laying, building techniques, chronology, and description of brackets, putlog holes, supporting arches, portals and windows.
A first novelty is the use of the webGIS to visualise the evidences: UAU, CA and CF feature classes are described with a polygonal graph, and phases with a linear graph. This allowed us not only to compare and crosscheck the data on a larger scale than traditional research, but also to obtain new elements on the way the city has grown, useful to define the archaeological potential of the various areas.
The work carried out within the scope of the MAPPA project offers a second novelty which is currently at its start phase: building archaeology can provide data that are useful to determine buried artefacts. Specifically, they can reconstruct (at least from the late-medieval period) the original heights of the buildings and roads they overlooked, i.e. the height of the below ground level which has changed over the centuries due to the city’s increasing growth.
MAPPA Project: Metodologie Applicate alla Predittività del Potenziale Archeol...Progetto Mappa
Il progetto MAPPA nasce dalla sinergia di intenti tra un gruppo di ricerca multidisciplinare e gli obiettivi di sostegno allo sviluppo e alla ricerca della Regione Toscana e coinvolge i dipartimenti di Scienze Archeologiche, Scienze della Terra e Matematica dell’ateneo pisano, il Comune di Pisa e gli enti di tutela del patrimonio archeologico. Il progetto MAPPA, che si svolgerà nel corso del biennio 2011-2013 ed è la logica conseguenza di un percorso iniziato da alcuni anni che ha portato alla realizzazione del primo GIS archeologico urbano di Pisa e al suo sviluppo nell’ambito dello studio della città medievale, si pone l’obiettivo primario di studiare strumenti di calcolo predittivo del potenziale archeologico di un’area urbana (case study: Pisa) e di applicarli in ambiente GIS, attraverso un gruppo di ricerca composto da archeologici, geologi e matematici, e quello secondario di creare banche dati fruibili ed aperte dei dati archeologici (open digital archaeological archive). Da un punto di vista geografico si è scelto di operare su una scala che non si limitasse al tessuto cittadino in senso. Questo ha portato alla necessità di operare sui dati propri della realtà territoriale come quelli geomorfologici, idrografici, toponomastici, ecc., e su quelli propri della componente urbana, come la complessa e diacronica stratificazione archeologica, gli edifici, presenti o scomparsi, la viabilità, le ipotesi ricostruttive di storici e archeologi, ecc.. La complessità e l’eterogeneità dei dati (geologici, archeologici, storici, da fotografie aeree, ecc.), e la difficoltà di operare con dati archeologici multitemporali e multiscala, ha costretto ad una particolare attenzione nelle scelta di un modello che fosse in grado di tradurre, senza perdita di informazioni, la documentazione grafica ed alfanumerica atta a descrivere la realtà archeologica urbana. Logica conseguenza di questa scelta è stata la particolare attenzione rivolta all’acquisizione ed archiviazione dei dati grezzi, archeografici, essenziali per le successive fasi di analisi spaziale e geostatistica. L’elaborazione di uno specifico algoritmo e della sua applicazione in ambiente GIS consentirà di orientarsi in maniera sempre più netta verso la realizzazione di un Archaeological Information System capace di definire la specificità della pratica archeologica. Contestualmente, il progetto punta a creare uno strumento funzionale sia agli Enti di Tutela e di pianificazione, sia agli Enti di Ricerca, rivolgendo la propria attenzione agli ambiti universitari e alle esigenze della società civile in tutti quei contesti dove il bene archeologico incrocia la realtà quotidiana (edilizia, imprenditoria pubblica e privata, grandi opere, ecc…). I dati prodotti saranno così distribuiti in forma aperta tramite webGIS.
Una MAPPA per la città. Metodologie Applicate alla Predittività del Potenzial...Progetto Mappa
Un mese prima della partenza ufficiale del progetto, obiettivi e finalità di Mappa vengono presentate in anteprima alla Giornata di studi “Sotto la superficie - archeologia urbana a Pisa” tenutasi il 3 giugno 2011 al centro espositivo San Michele degli Scalzi (Pisa), organizzata dalla Virtual Heritage Network Italia in collaborazione con la Soprintendenza per i Beni Archeologici della Toscana.
The representation of archaeological-architectonical record of Pisa. Progetto Mappa
Built to last in time, buildings have a lifecycle that may span over many centuries. During this period, they are restored, modified, expanded or demolished. Each of these interventions inevitably leaves traces, which are identified and arranged in a chronological sequence by building archaeologists in order to retrace the history of a building – or of its remains – from the moment in which it was built to present day. In the case of buildings stratification is mainly “vertical”, but its representation through GIS is “horizontal”.
The study we propose was developed on the urban fabric of Pisa’s historical centre for the MAPPA project. The research started from a complete survey of the buildings, carried out using records that detailed the characteristics of the building through all the historical periods attested above ground, from Roman to Contemporary ages, allowing us to check the legibility and the transformations of the building structures. In order to collect the data, a database was created in which each record was defined on the basis of an Urban Architectural Unit (UAU) of belonging, i.e. an element that has its own identity and function in the present-day city. Every Unit is linked to the CAs (Architectural Building) and CFs (Construction) that eventually compose it. The former includes fields related to the name of the building, function, construction type, initial and final chronology and description of the building, the latter describes the function, construction type, and initial and final chronology. Both are linked to the Elevation Record and Building Phase Record. The former provides brief details and links to the drawn and photographic documents, whereas the latter describes each single construction phase in greater detail, through fields regarding construction materials, laying, building techniques, chronology, and description of brackets, putlog holes, supporting arches, portals and windows.
A first novelty is the use of the webGIS to visualise the evidences: UAU, CA and CF feature classes are described with a polygonal graph, and phases with a linear graph. This allowed us not only to compare and crosscheck the data on a larger scale than traditional research, but also to obtain new elements on the way the city has grown, useful to define the archaeological potential of the various areas.
The work carried out within the scope of the MAPPA project offers a second novelty which is currently at its start phase: building archaeology can provide data that are useful to determine buried artefacts. Specifically, they can reconstruct (at least from the late-medieval period) the original heights of the buildings and roads they overlooked, i.e. the height of the below ground level which has changed over the centuries due to the city’s increasing growth.
#epicfail? Has Open Source in archaeology failed?Progetto Mappa
And then one day you find ten years have got behind you from the first ArcheoFOSS edition.
The impact of Open Source in archaeology has been surprisingly (?) limited, it have not been part of any radical development in how we conduct archaeology, and in the last years has suffered a loss of appeal among researchers and archaeologists.
The use of open source software should have overcome the limitations dictated by software currently used, leading the use of computer applications in archaeology to match with the goals, needs, and aspirations of archaeologists. Open Source has had the possibility to create computer application not simply derived from proprietary software, but applications create appositely by and for archaeologists. This path was too often neglected. Why?
Two main reasons can be identified.
The first can be viewed in theory ladennes. Open source was a computer science issue, the transposition to archaeology was not associated with a strong theoretical approach. Open Source was not able to propose new development, new forms of doing archaeology, that include new ways, and standards, of handling, processing and modeling information. This is related to the insufficient recognition that the intersection of computer application and archaeology provides new paradigms and/or research venues. Open Source in archaeology goes beyond the mere application of software, in fact, it represents an area where archaeologists can focus on discussion about the nature of archaeological data, their definition, representation and manipulation. ArcheoFOSS seems on the point of losing this battle, just when a new nourishment, in form of a more theoretical approach, is coming from the introduction of open access and open data instances.
The second reason is connected to education and formation. There is an absence of a proper academic curriculum: Open Source skills can’t be relegate solely in post-graduate courses. On the contrary, it’s necessary to provide future archaeologists with a level of competency both in archaeology and computer science such as to enable them to move from one discipline to another with ease, and to generate novel insight. Only proper training can permit them to engage in the development of new IT tools consonant with archaeological interests, and to foster a deeper conceptual understanding of how applications work as a necessary step towards the creation of new ones. The full benefits of Open Source would only be possible if such preparation is in place for archaeologists to reap the benefits themselves.
No one told us when to run, did we miss the starting gun?
The MAPPA Open Data (MOD) archaeological repository (www.mappaproject.org/mod) stores and consider openly accessible all kind of archaeological data from raw data to linked open data produced during the research process, including metadata, and it’s connected with the Journal of Open Archaeological Data for good quality data. Our infrastructure is hosted on GNU/Linux of the Centro Interdipartimentale di Servizi Informatici per l'Area Umanistica (CISIAU) of University of Pisa, is designed on an Open Source LAMP technological platform using an Apache HTTP Server, PHP 5.x scripting language and MySQL Open Source relational database.
The growing volume of openly accessible data has a great impacting factor in the management and preservation of data. Currently, as our main purpose was to persuade the archaeological community of the importance of open data, we use a basic policy for data management: we acquire raw data from archaeologists, and we validate the data from a legal point of view. We published a detailed guide in which are explained the procedures that must be followed to prepare and provide the material to be published. In compliance with the laws, published documents are not expected to contain the personal data of natural persons who have not previously agreed to their publication, whether they are authors or third parties mentioned inside the records. Specific disclaimers have been prepared and can be downloaded to help authors correctly collect the authorisations needed to put their material online. Once validated the data, we embed metadata to each dataset describing all the information regarding the dataset itself, we stored the data in our repository, providing protection. We use a metadata schema for each dataset describing all the information regarding the dataset itself: the structure and format of the digital data, the history of the archaeological investigation, the sources used, the method and the relationship with the physical data. The schema is composed partly from Dublin Core and partly from ISO 19115 metadata core for the geographical section. We don’t describe the quality of data, because we firmly believe that the quality of research data must be responsibility of researchers in a sort of open peer review method.
Preservation should ensure the authenticity, reliability and logical integrity of data in perpetuity. The solutions we adopt are: normalization, i.e. migration to widely supported open standards; version migration, i.e. migration through successive versions of a format, in many cases it’s the only option for preserving proprietary formats that don’t migrate to open standards (this is practical where the software using proprietary formats is widely used within a research community); format migration, i.e. migration to other formats for dissemination; refreshment media, i.e. migration between media which leave data unchanged. Finally, strongly pushing towards reuse, because reuse itself aids preservat
Aprire la professione: Open Data e modelli predittivi al servizio dell'archeo...Progetto Mappa
La professione archeologica non può limitarsi ad essere ancella dell'edilizia e dei lavori pubblici, come la crisi di questi anni sta dimostrando. Deve invece inventare nuove forme professionali innovative. Lo sviluppo degli open data può favorire la nascita di queste nuove professionalità archeologiche? Noi pensiamo di si: nel futuro si parlerà di Open Data Archaeologists, cioè di archeologi specializzati nella gestione e nell'analisi dei dati aperti, nell'applicazione del paradigma dei Big Data all'archeologia e di archeologi specializzati in modelli predittivi, ossia in forme di tutela diagnostica atte a meglio preservare e comprendere il patrimonio archeologico sepolto.
@MappaProject: un approccio computazionale innovativo per l’archeologia itali...Progetto Mappa
Il progetto MAPPA, conclusosi a fine giugno 2013, ha visto lavorare assieme un team di archeologi, geologi, matematici. La finalità principale del progetto è stata quella di studiare strumenti di calcolo predittivo applicabili al potenziale archeologico di un’area urbana e di creare un prodotto funzionale alla tutela, alla ricerca e alla governance della città e del suo patrimonio sepolto.
La strategia del Progetto si è basata su due capisaldi:
- apertura dei prodotti della ricerca attraverso una politica open access, apertura dei dati della ricerca attraverso la realizzazione del primo archivio open data dell’archeologia italiana;
- realizzazione della carta di potenziale archeologico dell’area urbana di Pisa sviluppata attraverso un modello predittivo, con l’ambizione di diventare un modello replicabile per la tutela del patrimonio sepolto e per la ricerca archeologica.
Per fare Open Data siamo partiti dallo studio legale degli aspetti connessi all’apertura dei dati e dalla necessità di garantire chi produce i dati archeologici: questi derivano sempre e comunque da un’attività di ricerca (essendo dati non replicabili) e quindi ne deve essere rispettata la paternità intellettuale attraverso l’apposizione di DOI e l’uso di licenze appropriate (CC-BY; CC-BY-SA). Per quanto riguarda la carta di potenziale siamo partiti dalla disamina dei principali modelli predittivi conosciuti in letteratura, legati sia alla pianificazione territoriale, sia alla ricerca. I modelli predittivi attualmente si basano su modelli statistici e/o geostatistici. La nostra idea è stata quella di utilizzare un modello predittivo matematico. Un modello statistico evidenzia, infatti, la maggiore o minore probabilità dell’avverarsi di un determinato fenomeno, mentre un modello matematico cerca di ricostruire, formalizzandone le regole di base, le modalità del verificarsi o meno di un certo fenomeno. Nel nostro caso il calcolo del Potenziale archeologico di un’area urbana. Il modello realizzato dal Progetto MAPPA è basato su sull’algoritmo di PageRank adeguatamente modificato fino a trasformarlo nell’algoritmo MAPPA. Tutte le fasi del progetto sono state caratterizzate da una capillare azione di comunicazione sia scientifica, sia sociale. Accanto alla pubblicazione di tutti i prodotti scientifici in modo aperto attraverso politiche open access sia tradizionali, sia interattive, come il webGIS, e alla partecipazione a convegni nazionali e internazionali, è stata fatta una forte comunicazione via web tramite il nostro sito (www.mappaproject.org) e sui social network, promuovendo forme di racconto meno convenzionali come i video di Opening the Past e più tradizionale con la presenza a convegni e incontri non strettamente scientifici. Attualmente, il Laboratorio MAPPA porta avanti e sviluppa le tematiche del progetto indirizzandosi verso l’analisi computazionale automatizzata di grandi quantità di dati, i cosiddetti Big Data, e verso i Linked Open Data.
Il complesso lavoro fatto dal Progetto MAPPA dall'Open Access del suo webGIS (MAPPAgis) alla realizzazione dell'archivio Open Data dell'archeologia italiana, alla realizzazione della carta di Potenziale Archeologica di un'area urbana elaborata grazie ad un apposito modello matematico (l'algoritmo MAPPA).
Quello che si presenta è l'applicazione del progetto MAPPA al medioevo, ma potrebbe essere ugualmente applicato ad altri periodi storici, e ne dimostra l'efficacia. Nell’ultimo decennio sono stati prodotti una grande mole di dati archeologici, spesso in formato digitale, che sono andati ad aggiungersi alle sterminate documentazioni analogiche di scavo prodotte negli ultimi 40 anni, spesso al solo scopo di giacere inutilizzati negli archivi. Assistiamo al paradosso di possedere potenti strumenti di calcolo informatico, ma pochi dati da processare, di produrre con costi molto elevati nuovi dati, per farne un uso limitato nel migliore dei casi a pochi o pochissimi riutilizzi. È uno spreco sia in termini economici, sia per la ricerca, sia per la tutela. In questo intervento cercherò di dimostrare come un approccio collaborativo tra tutti gli operatori archeologici (professionisti, funzionari, ricercatori) che porti alla condivisione di grandi quantità di dati aperti (big data), da poter riutilizzare liberamente attraverso l’uso di analisi spaziali, analisi statistiche e modelli predittivi, possa portare l’archeologia medievale verso nuovi modelli interpretativi e filoni di ricerca, basati sempre più sulla fonte archeologica, e verso un approccio più scientifico che consenta di verificare compiutamente le ipotesi prodotte. Per dimostrarlo mi servirò del caso studio di Pisa, dove il progetto Mappa (www.mappaproject.org) ha dapprima reso disponibili sia alla semplice consultazione (tramite il webGIS MappaGIS), sia al riuso come open data (tramite il MOD, Mappa Open Data) una grande quantità di dati, quindi ha realizzato un modello matematico per il calcolo predittivo del potenziale archeologico che fosse pensato da e per gli archeologi e servisse sia per la tutela, sia per la ricerca. Proprio attraverso il processamento di grandi quantità di dati e l’applicazione dei modelli predittivi è stata possibile una nuova lettura archeologica della città medievale.
Managing the future: new frontiers in Italian Open ArchaeologyProgetto Mappa
The MAPPA - Methodologies Applied to the Predictivity of Archaeological Potential – project (University of Pisa) is a research project aimed at the creation of a replicable predictive model of a map of archaeological potential in an urban area. The starting point has been a well‐organized data archive, so the research group focused on developing a webGIS and the Open Data application. The webGIS (MAPPAgis) offers the archaeological information layer, the building archaeology layers, the historical mapping layer and the geomorphological layer. The optimization of MAPPAgis is intrinsically linked to the MOD (MAPPA Open Data), the first Italian archaeological open data archive, that collects datasets of archaeological raw data and preliminary reports. Through the use of spatial and geostatistical analysis, the cooperation with geologists to analyze the ancient surrounding environment and with mathematicians to elaborate a specific algorithm, we realized a predictive mathematical model. Using the same criteria as those for assigning importance to web pages by search engines, we identified the relations that exist among finds, both in spatial and in functional terms. All these open products have a strong impact on archaeological heritage protection, territorial planning and historical knowledge.
Mathematical models for the determination of archaeological potentialProgetto Mappa
The Department of Archaeological Science of the University of Pisa is undertaking the MAPPA project, which is a research project in which archaeologists, geologists, mathematicians will study predictive modelling tools applied to the archaeological potential of an urban area. The project main objectives are:
- Enhancing the development in archaeological research by fostering collaboration among different sectors and by developing a common langua¬ge.
- Creating a model that may be applied to all urban centres in order to facilitate land use decisions. Within this con¬text, we propose predictive mathe¬matical models, which will have an impact on archaeological he-ritage protection, territorial planning and historical knowledge.
- Making raw data from archaeological in¬vestigations available. The project proposes that after acknowledging au¬thorship of the data, the latter shall be made publicly available and easy to consult.
Based on the discussions between the mathematical, archaeological and geological teams, an analogy arose between the criteria used for attri¬buting archaeological potential and those used for assigning importance to web pages by search en¬gines. Indeed, the key issue of the archaeological interpretation process, from an abstract viewpoint, is the identification of the relations that exist among finds, both in spatial terms and in functional terms. In other words, the presen¬ce of a particular find near another that has already been discovered could strengthen or weaken the pro¬bability that they will form a more complex structu¬re, and so strengthen or weaken the archaeological potential of the area itself. This is exactly the crite¬ria upon which page ranking algorithms are based, whereby each web page attributes importance to the web pages it points to (via a link) and, in turn, recei¬ves importance from the web pages it receives a link from.
In order to adapt a page rank model to the determi¬nation of archaeological potential, variants need to be created:
- A three-dimensional grid will model the subsurface of the urban area. A single cell plays the role of a web page, and its importance will be the archaeological potential;
- The information available for a cell will be used in a relative manner to build the elements of the matrix that, like in page rank models, assigns the transfer of importance among cells, and in an abso¬lute manner, providing the absolute value of the archaeological potential;
- The matrix controlling the transfer of importance will be constructed on the basis of categories used for classifying the archaeological finds. The categories characterise the geometry of the distribution of importance;
- Geological information will be used in a binary manner, allowing to exclude certain cells from the calculation of archaeological potential.
Archaeological predictive model of an urban area. The study case of Pisa, ItalyProgetto Mappa
The Department of Archaeological Science of the University of Pisa is undertaking a research project aimed at the creation of a predictive model for urban areas. The case study is the town of Pisa, but the aim is to realize a replicable model useful for similar urban areas. Through the use of spatial and geostatistical analysis, the cooperation with geologists to analyse to ancient surrounding environment and with mathematicians to elaborate a specific algorithm, we want to realize an Archaeological Information System able to define the specific nature of archaeological practice. Pisa’s AIS was developed to manage heterogeneous data, which drawn the urban archaeological complexity, and to develop effective predictive tools, working on an intermediate scale which allows to analyse how the geographic space have influenced the economical, political and logistic choices. This has led to the need to work with both topographical (geomorphologic, hydrographical, toponymic data, etc.) and urban data (archaeological stratifications, buildings, road network, hypotheses of historians and archaeologists, etc.), combining inter-site analysis and archaeological excavation GIS’ resources. To combine multi-temporal and multi-scale data, it was necessary to provide for digital data conversion and georeferencering of archaeological excavation data acquired at different times and different scales and the integration and overlap of data obtained with different techniques and diverse topographical reliability and precision. The particular attention to the aspect of management of the archaeological raw data, that is all the excavation and fieldwork recording (planning of context, context recording sheet, photographs, findings quantification sheet), suggested the necessity to realize an open digital archive and to provide possible standardization of digital formats, metadata records and archaeological data recording, so as to allow the comparison between the data.
Preservation, dissemination, cooperation. Free and open archaeology: the new ...Progetto Mappa
This paper want to present the philosophy behind the open digital archaeological archive of Mappaproject Pisa (MAPPAopenData).
The Archive will contain the digital archaeographic data (raw data or primary data) produced by the archaeologists in Pisa. Gathering the digital archaeographic data in a single location that may be freely accessed via the web means preserving this data. Publishing, disseminating and allowing data to be copied means increasing the chances of preserving the data. It is also important to share them within a short time limit: data grow old and it is better to make them immediately available when the scientific community is more methodologically in tune with whoever has produced the data. A further level of innovation consists in making the academic archaeological community accept such a revolutionary instrument.
The innovative path that intends being taken is to consider archaeography (whether associated to research structures or professionals working in this sector) always and in any case a research activity since it produces unique and unrepeatable data. Consequently sharing the raw data will be considered a scientific publication, through the use of specific copyright/copyleft licences. The open digital archive goes hand in hand with data publication and the protection of the individuals who have collected the data. Finally, sharing means being able to analyse the data and generate new archaeological interpretations, allowing research to grow with a collaborative approach.
The open digital archive intends delivering bottom-up initiatives that will involve the entire archaeological community, forcing it to change habits and to impose necessary standards. In other words, therefore, the project will lead to a real progress in the diffusion of data and democratisation of research.
#epicfail? Has Open Source in archaeology failed?Progetto Mappa
And then one day you find ten years have got behind you from the first ArcheoFOSS edition.
The impact of Open Source in archaeology has been surprisingly (?) limited, it have not been part of any radical development in how we conduct archaeology, and in the last years has suffered a loss of appeal among researchers and archaeologists.
The use of open source software should have overcome the limitations dictated by software currently used, leading the use of computer applications in archaeology to match with the goals, needs, and aspirations of archaeologists. Open Source has had the possibility to create computer application not simply derived from proprietary software, but applications create appositely by and for archaeologists. This path was too often neglected. Why?
Two main reasons can be identified.
The first can be viewed in theory ladennes. Open source was a computer science issue, the transposition to archaeology was not associated with a strong theoretical approach. Open Source was not able to propose new development, new forms of doing archaeology, that include new ways, and standards, of handling, processing and modeling information. This is related to the insufficient recognition that the intersection of computer application and archaeology provides new paradigms and/or research venues. Open Source in archaeology goes beyond the mere application of software, in fact, it represents an area where archaeologists can focus on discussion about the nature of archaeological data, their definition, representation and manipulation. ArcheoFOSS seems on the point of losing this battle, just when a new nourishment, in form of a more theoretical approach, is coming from the introduction of open access and open data instances.
The second reason is connected to education and formation. There is an absence of a proper academic curriculum: Open Source skills can’t be relegate solely in post-graduate courses. On the contrary, it’s necessary to provide future archaeologists with a level of competency both in archaeology and computer science such as to enable them to move from one discipline to another with ease, and to generate novel insight. Only proper training can permit them to engage in the development of new IT tools consonant with archaeological interests, and to foster a deeper conceptual understanding of how applications work as a necessary step towards the creation of new ones. The full benefits of Open Source would only be possible if such preparation is in place for archaeologists to reap the benefits themselves.
No one told us when to run, did we miss the starting gun?
The MAPPA Open Data (MOD) archaeological repository (www.mappaproject.org/mod) stores and consider openly accessible all kind of archaeological data from raw data to linked open data produced during the research process, including metadata, and it’s connected with the Journal of Open Archaeological Data for good quality data. Our infrastructure is hosted on GNU/Linux of the Centro Interdipartimentale di Servizi Informatici per l'Area Umanistica (CISIAU) of University of Pisa, is designed on an Open Source LAMP technological platform using an Apache HTTP Server, PHP 5.x scripting language and MySQL Open Source relational database.
The growing volume of openly accessible data has a great impacting factor in the management and preservation of data. Currently, as our main purpose was to persuade the archaeological community of the importance of open data, we use a basic policy for data management: we acquire raw data from archaeologists, and we validate the data from a legal point of view. We published a detailed guide in which are explained the procedures that must be followed to prepare and provide the material to be published. In compliance with the laws, published documents are not expected to contain the personal data of natural persons who have not previously agreed to their publication, whether they are authors or third parties mentioned inside the records. Specific disclaimers have been prepared and can be downloaded to help authors correctly collect the authorisations needed to put their material online. Once validated the data, we embed metadata to each dataset describing all the information regarding the dataset itself, we stored the data in our repository, providing protection. We use a metadata schema for each dataset describing all the information regarding the dataset itself: the structure and format of the digital data, the history of the archaeological investigation, the sources used, the method and the relationship with the physical data. The schema is composed partly from Dublin Core and partly from ISO 19115 metadata core for the geographical section. We don’t describe the quality of data, because we firmly believe that the quality of research data must be responsibility of researchers in a sort of open peer review method.
Preservation should ensure the authenticity, reliability and logical integrity of data in perpetuity. The solutions we adopt are: normalization, i.e. migration to widely supported open standards; version migration, i.e. migration through successive versions of a format, in many cases it’s the only option for preserving proprietary formats that don’t migrate to open standards (this is practical where the software using proprietary formats is widely used within a research community); format migration, i.e. migration to other formats for dissemination; refreshment media, i.e. migration between media which leave data unchanged. Finally, strongly pushing towards reuse, because reuse itself aids preservat
Aprire la professione: Open Data e modelli predittivi al servizio dell'archeo...Progetto Mappa
La professione archeologica non può limitarsi ad essere ancella dell'edilizia e dei lavori pubblici, come la crisi di questi anni sta dimostrando. Deve invece inventare nuove forme professionali innovative. Lo sviluppo degli open data può favorire la nascita di queste nuove professionalità archeologiche? Noi pensiamo di si: nel futuro si parlerà di Open Data Archaeologists, cioè di archeologi specializzati nella gestione e nell'analisi dei dati aperti, nell'applicazione del paradigma dei Big Data all'archeologia e di archeologi specializzati in modelli predittivi, ossia in forme di tutela diagnostica atte a meglio preservare e comprendere il patrimonio archeologico sepolto.
@MappaProject: un approccio computazionale innovativo per l’archeologia itali...Progetto Mappa
Il progetto MAPPA, conclusosi a fine giugno 2013, ha visto lavorare assieme un team di archeologi, geologi, matematici. La finalità principale del progetto è stata quella di studiare strumenti di calcolo predittivo applicabili al potenziale archeologico di un’area urbana e di creare un prodotto funzionale alla tutela, alla ricerca e alla governance della città e del suo patrimonio sepolto.
La strategia del Progetto si è basata su due capisaldi:
- apertura dei prodotti della ricerca attraverso una politica open access, apertura dei dati della ricerca attraverso la realizzazione del primo archivio open data dell’archeologia italiana;
- realizzazione della carta di potenziale archeologico dell’area urbana di Pisa sviluppata attraverso un modello predittivo, con l’ambizione di diventare un modello replicabile per la tutela del patrimonio sepolto e per la ricerca archeologica.
Per fare Open Data siamo partiti dallo studio legale degli aspetti connessi all’apertura dei dati e dalla necessità di garantire chi produce i dati archeologici: questi derivano sempre e comunque da un’attività di ricerca (essendo dati non replicabili) e quindi ne deve essere rispettata la paternità intellettuale attraverso l’apposizione di DOI e l’uso di licenze appropriate (CC-BY; CC-BY-SA). Per quanto riguarda la carta di potenziale siamo partiti dalla disamina dei principali modelli predittivi conosciuti in letteratura, legati sia alla pianificazione territoriale, sia alla ricerca. I modelli predittivi attualmente si basano su modelli statistici e/o geostatistici. La nostra idea è stata quella di utilizzare un modello predittivo matematico. Un modello statistico evidenzia, infatti, la maggiore o minore probabilità dell’avverarsi di un determinato fenomeno, mentre un modello matematico cerca di ricostruire, formalizzandone le regole di base, le modalità del verificarsi o meno di un certo fenomeno. Nel nostro caso il calcolo del Potenziale archeologico di un’area urbana. Il modello realizzato dal Progetto MAPPA è basato su sull’algoritmo di PageRank adeguatamente modificato fino a trasformarlo nell’algoritmo MAPPA. Tutte le fasi del progetto sono state caratterizzate da una capillare azione di comunicazione sia scientifica, sia sociale. Accanto alla pubblicazione di tutti i prodotti scientifici in modo aperto attraverso politiche open access sia tradizionali, sia interattive, come il webGIS, e alla partecipazione a convegni nazionali e internazionali, è stata fatta una forte comunicazione via web tramite il nostro sito (www.mappaproject.org) e sui social network, promuovendo forme di racconto meno convenzionali come i video di Opening the Past e più tradizionale con la presenza a convegni e incontri non strettamente scientifici. Attualmente, il Laboratorio MAPPA porta avanti e sviluppa le tematiche del progetto indirizzandosi verso l’analisi computazionale automatizzata di grandi quantità di dati, i cosiddetti Big Data, e verso i Linked Open Data.
Il complesso lavoro fatto dal Progetto MAPPA dall'Open Access del suo webGIS (MAPPAgis) alla realizzazione dell'archivio Open Data dell'archeologia italiana, alla realizzazione della carta di Potenziale Archeologica di un'area urbana elaborata grazie ad un apposito modello matematico (l'algoritmo MAPPA).
Quello che si presenta è l'applicazione del progetto MAPPA al medioevo, ma potrebbe essere ugualmente applicato ad altri periodi storici, e ne dimostra l'efficacia. Nell’ultimo decennio sono stati prodotti una grande mole di dati archeologici, spesso in formato digitale, che sono andati ad aggiungersi alle sterminate documentazioni analogiche di scavo prodotte negli ultimi 40 anni, spesso al solo scopo di giacere inutilizzati negli archivi. Assistiamo al paradosso di possedere potenti strumenti di calcolo informatico, ma pochi dati da processare, di produrre con costi molto elevati nuovi dati, per farne un uso limitato nel migliore dei casi a pochi o pochissimi riutilizzi. È uno spreco sia in termini economici, sia per la ricerca, sia per la tutela. In questo intervento cercherò di dimostrare come un approccio collaborativo tra tutti gli operatori archeologici (professionisti, funzionari, ricercatori) che porti alla condivisione di grandi quantità di dati aperti (big data), da poter riutilizzare liberamente attraverso l’uso di analisi spaziali, analisi statistiche e modelli predittivi, possa portare l’archeologia medievale verso nuovi modelli interpretativi e filoni di ricerca, basati sempre più sulla fonte archeologica, e verso un approccio più scientifico che consenta di verificare compiutamente le ipotesi prodotte. Per dimostrarlo mi servirò del caso studio di Pisa, dove il progetto Mappa (www.mappaproject.org) ha dapprima reso disponibili sia alla semplice consultazione (tramite il webGIS MappaGIS), sia al riuso come open data (tramite il MOD, Mappa Open Data) una grande quantità di dati, quindi ha realizzato un modello matematico per il calcolo predittivo del potenziale archeologico che fosse pensato da e per gli archeologi e servisse sia per la tutela, sia per la ricerca. Proprio attraverso il processamento di grandi quantità di dati e l’applicazione dei modelli predittivi è stata possibile una nuova lettura archeologica della città medievale.
Managing the future: new frontiers in Italian Open ArchaeologyProgetto Mappa
The MAPPA - Methodologies Applied to the Predictivity of Archaeological Potential – project (University of Pisa) is a research project aimed at the creation of a replicable predictive model of a map of archaeological potential in an urban area. The starting point has been a well‐organized data archive, so the research group focused on developing a webGIS and the Open Data application. The webGIS (MAPPAgis) offers the archaeological information layer, the building archaeology layers, the historical mapping layer and the geomorphological layer. The optimization of MAPPAgis is intrinsically linked to the MOD (MAPPA Open Data), the first Italian archaeological open data archive, that collects datasets of archaeological raw data and preliminary reports. Through the use of spatial and geostatistical analysis, the cooperation with geologists to analyze the ancient surrounding environment and with mathematicians to elaborate a specific algorithm, we realized a predictive mathematical model. Using the same criteria as those for assigning importance to web pages by search engines, we identified the relations that exist among finds, both in spatial and in functional terms. All these open products have a strong impact on archaeological heritage protection, territorial planning and historical knowledge.
Mathematical models for the determination of archaeological potentialProgetto Mappa
The Department of Archaeological Science of the University of Pisa is undertaking the MAPPA project, which is a research project in which archaeologists, geologists, mathematicians will study predictive modelling tools applied to the archaeological potential of an urban area. The project main objectives are:
- Enhancing the development in archaeological research by fostering collaboration among different sectors and by developing a common langua¬ge.
- Creating a model that may be applied to all urban centres in order to facilitate land use decisions. Within this con¬text, we propose predictive mathe¬matical models, which will have an impact on archaeological he-ritage protection, territorial planning and historical knowledge.
- Making raw data from archaeological in¬vestigations available. The project proposes that after acknowledging au¬thorship of the data, the latter shall be made publicly available and easy to consult.
Based on the discussions between the mathematical, archaeological and geological teams, an analogy arose between the criteria used for attri¬buting archaeological potential and those used for assigning importance to web pages by search en¬gines. Indeed, the key issue of the archaeological interpretation process, from an abstract viewpoint, is the identification of the relations that exist among finds, both in spatial terms and in functional terms. In other words, the presen¬ce of a particular find near another that has already been discovered could strengthen or weaken the pro¬bability that they will form a more complex structu¬re, and so strengthen or weaken the archaeological potential of the area itself. This is exactly the crite¬ria upon which page ranking algorithms are based, whereby each web page attributes importance to the web pages it points to (via a link) and, in turn, recei¬ves importance from the web pages it receives a link from.
In order to adapt a page rank model to the determi¬nation of archaeological potential, variants need to be created:
- A three-dimensional grid will model the subsurface of the urban area. A single cell plays the role of a web page, and its importance will be the archaeological potential;
- The information available for a cell will be used in a relative manner to build the elements of the matrix that, like in page rank models, assigns the transfer of importance among cells, and in an abso¬lute manner, providing the absolute value of the archaeological potential;
- The matrix controlling the transfer of importance will be constructed on the basis of categories used for classifying the archaeological finds. The categories characterise the geometry of the distribution of importance;
- Geological information will be used in a binary manner, allowing to exclude certain cells from the calculation of archaeological potential.
Archaeological predictive model of an urban area. The study case of Pisa, ItalyProgetto Mappa
The Department of Archaeological Science of the University of Pisa is undertaking a research project aimed at the creation of a predictive model for urban areas. The case study is the town of Pisa, but the aim is to realize a replicable model useful for similar urban areas. Through the use of spatial and geostatistical analysis, the cooperation with geologists to analyse to ancient surrounding environment and with mathematicians to elaborate a specific algorithm, we want to realize an Archaeological Information System able to define the specific nature of archaeological practice. Pisa’s AIS was developed to manage heterogeneous data, which drawn the urban archaeological complexity, and to develop effective predictive tools, working on an intermediate scale which allows to analyse how the geographic space have influenced the economical, political and logistic choices. This has led to the need to work with both topographical (geomorphologic, hydrographical, toponymic data, etc.) and urban data (archaeological stratifications, buildings, road network, hypotheses of historians and archaeologists, etc.), combining inter-site analysis and archaeological excavation GIS’ resources. To combine multi-temporal and multi-scale data, it was necessary to provide for digital data conversion and georeferencering of archaeological excavation data acquired at different times and different scales and the integration and overlap of data obtained with different techniques and diverse topographical reliability and precision. The particular attention to the aspect of management of the archaeological raw data, that is all the excavation and fieldwork recording (planning of context, context recording sheet, photographs, findings quantification sheet), suggested the necessity to realize an open digital archive and to provide possible standardization of digital formats, metadata records and archaeological data recording, so as to allow the comparison between the data.
Preservation, dissemination, cooperation. Free and open archaeology: the new ...Progetto Mappa
This paper want to present the philosophy behind the open digital archaeological archive of Mappaproject Pisa (MAPPAopenData).
The Archive will contain the digital archaeographic data (raw data or primary data) produced by the archaeologists in Pisa. Gathering the digital archaeographic data in a single location that may be freely accessed via the web means preserving this data. Publishing, disseminating and allowing data to be copied means increasing the chances of preserving the data. It is also important to share them within a short time limit: data grow old and it is better to make them immediately available when the scientific community is more methodologically in tune with whoever has produced the data. A further level of innovation consists in making the academic archaeological community accept such a revolutionary instrument.
The innovative path that intends being taken is to consider archaeography (whether associated to research structures or professionals working in this sector) always and in any case a research activity since it produces unique and unrepeatable data. Consequently sharing the raw data will be considered a scientific publication, through the use of specific copyright/copyleft licences. The open digital archive goes hand in hand with data publication and the protection of the individuals who have collected the data. Finally, sharing means being able to analyse the data and generate new archaeological interpretations, allowing research to grow with a collaborative approach.
The open digital archive intends delivering bottom-up initiatives that will involve the entire archaeological community, forcing it to change habits and to impose necessary standards. In other words, therefore, the project will lead to a real progress in the diffusion of data and democratisation of research.
Preservation, dissemination, cooperation. Free and open archaeology: the new ...
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico
1. Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il
potenziale archeologico
Nevio Dubbini*, Gabriele Gattiglia**, M. L. Gualandi**
* Dipartimento di Matematica, Università di Pisa
**Dipartimento di Scienze Archeologiche, Università di Pisa
2. PISA
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 2 di 16
3. OBIETTIVI
Geologia
Archeologia
Matematica
Carta Predittiva del Potenziale
Archeologico
Livelli informativi
Modello matematico
MOD Mappa Open Data
Open Data
Collaborazione
Trasparenza
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 3 di 16
4. OPENING
THE PAST
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 4 di 16
5. DATA
MODEL
SECONDARY DATA
•Dati derivati
PRIMARY DATA
•Cartografia storica
•Dati archeologici
•Dati urbani
•Dati geografici/
geomorfologici
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 5 di 16
6. ARCHAEO
LOGICAL
DATA MODEL
Carta del Potenziale
Archeologico
Livello Informativo Archeologico
Interventi
archeologici
Fasi
Relazioni
preliminari
Attività
US quantificazioni
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 6 di 16
7. MAPPAGIS
MOD
Mappa Open Data
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 7 di 16
8. POTENZIALE • Il potenziale archeologico di un’area rappresenta la
ARCHEOLOGIC probabilità, più o meno alta, che vi sia conservata una
O stratificazione archeologica di minore o maggiore rilevanza.
• Si calcola attraverso l’analisi e lo studio di una serie di dati
storico-archeologici e paleoambientali ricavati da fonti
diverse, con un grado di approssimazione che può variare a
seconda della quantità e della qualità dei dati a disposizione
e delle loro relazioni spaziali e contestuali.
• Il potenziale archeologico di un’area è di per sé un fattore
indipendente da qualsiasi tipo di successivo intervento si
vada a realizzare, che deve essere inteso come fattore di
rischio contingente.
• La cartografia di potenziale archeologico è un modello
predittivo e come tale è consapevolmente creata come
strumento decisionale.
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 8 di 16
9. PARAMETRI
• Tipologia dell’insediamento
• Pluristratificazione del deposito
• Amovibilità/inamovibilità del deposito
archeologico
• Grado di conservazione del deposito
• Profondità del deposito
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 9 di 16
10. MODELLO
MATEMATIC
O
PERCHÉ UN MODELLO
MATEMATICO?
• I modelli matematici possono essere applicati ad
altri centri urbani generalità
• I modelli matematici sono utili nelle predizioni
• La matematica può avere un impatto sulla
pratica archeologica e sulla pianificazione
territoriale
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 10 di 16
11. FORMALIZZAZIONE ALLA BASE DI
UN MODELLO MATEMATICO DI
POTENZIALE
• Ipotesi : se si avesse una conoscenza perfetta
del sottosuolo, allora l’archeologo dovrebbe essere
in grado di assegnare il potenziale in ogni punto
• Un modello matematico è dunque un modo per
stimare il potenziale ogni qualvolta i dati non sono
noti (sempre)
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12. SU QUALI PRINCIPI SI BASA IL
NOSTRO MODELLO
MATEMATICO?
Da un punto di vista astratto
• Un punto chiave è l’identificazione delle
relazioni tra ritrovamenti
• Tali relazioni possono essere spaziali o
funzionali
• Queste relazioni possono rafforzare o indebolire
la probabilità della presenza di una struttura più
complessa rafforzano o indeboliscono il
potenziale archeologico di un’area
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13. PAGE RANK
MODELLI PAGE RANK
• Analogia tra i criteri per attribuire il potenziale
archeologico e quelli per assegnare l’importanza
delle pagine web nei motori di ricerca
• Negli algoritmi page rank le pagine web
- attribuiscono importanza alle pagine web a
cui puntano (mediante un link)
- ricevono importanza dalle pagine web dalle
quali ricevono link
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 13 di 16
14. IL PAGE RANK INTUITIVAMENTE
Una pagina che punta ad altre pagine distribuisce
la sua importanza in parti uguali a quelle pagine
w1 = w2
w2 = 1 / 2w1 + w3
w = 1 / 2 w
3 1
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 14 di
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15. IL MODELLO PAGE RANK PER IL
POTENZIALE ARCHEOLOGICO
• La matrice che controlla il trasferimento di
importanza è costruita sulla base di una
categorizzazione dei ritrovamenti
• Le categorie caratterizzano la geometria della
distribuzione di importanza
• L’informazione geologica è utilizzata per
differenziare alcune zone nel calcolo del potenziale
Progetto MAPPA: un motore di ricerca per il potenziale archeologico 15 di 16
16. REFERENCE
S • Anichini F., Bini M., Fabiani F., Gattiglia G., Giacomelli S., Gualandi
M.L., Pappalardo M., Sarti G. 2011, Definizione dei parametri del
potenziale archeologico di un’area urbana, in MapPapers 2-I, pp.44-46
• Bini D., Dubbini N., Steffè S. 2011, Modelli matematici per la
determinazione del potenziale archeologico, in MapPapers 4-I, pp.68-76
• Bini D., Dubbini N., Steffè S. 2012, Sulle due questioni principali inerenti
le applicazioni dei modelli page rank per la determinazione del potenziale
archeologico, in MapPapers 2-II, pp.39-44
• Anichini F. Fabiani F., Gattiglia G., Gualandi M.L. (a cura di) 2012,
MAPPA, Metodologie Applicate alla Predittività del Potenziale
Archeologico, vol. I, Roma
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