QuantumGIS programma – darbarīks arheologiem

Kā zināms, Ģeogrāfiskās informācijas sistēmas (ĢIS) piedāvā plašas iespējas apkopot, apstrādāt un attēlot arheoloģiskos pētījumos iegūtos telpiskos datus. Komerciālās ĢIS programmu paketes – ArcGIS, Mapinfo u.c. – mēdz būt dārgas, turklāt piedāvā risinājumus, kas arheologu vajadzībām, iespējams, ir pārāk sarežģīti. Toties pēdējos gados entuziasti attīstījuši arī bezmaksas programmas, kas veic līdzīgas funkcijas. Šobrīd viena no spēcīgākajām bezmaksas ĢIS programmām ir QuantumGIS jeb QGIS. Vēl pirms dažiem gadiem QGIS bija primitīvs rīks, kas „uzkārās” pie mazākās kļūmes. Tagad jau tas sasniedzis tādu brieduma pakāpi, ka ļauj veikt lielu daļu operāciju, kas nepieciešamas arheoloģiskos pētījumos iegūto telpisko datu apstrādei.

Šobrīd (t.i., 2010. g. nogalē) aktuālā  versija „Windows” videi ir „QGIS 1.5.0.”: http://www.qgis.org/wiki/Download. Ir izstrādātas arī rokasgrāmatas angliski, vāciski un krieviski (http://www.qgis.org/en/documentation/manuals.html). Turklāt programmas interfeisu kāds laipni iztulkojis latviski (lai arī nepilnīgi).

Šajā īsajā ievadā nav iespējams aplūkot visas QGIS programmas piedāvātās iespējas. Mērķis ir iepazīstināt ar pamatfunkcijām, kuras jāapgūst, lai GIS sistēmā varētu aplūkot ieskenētas kartes vai plānus, atzīmēt tajās atradumu vietas un arheoloģiskos objektus, kā arī eksportēt iegūto „skatu” kā attēla failu ievietošanai ekspedīcijas pārskatā.

QGIS programmā, un līdzīgi arī citās GIS programmās, telpiskie dati tiek izvietoti slāņos, kurus var parādīt vai paslēpt, un kuru secību var mainīt – līdzīgi kā Coreldraw un citās plaši pazīstamās grafikas programmās. Taču te arī līdzība beidzas. GIS sistēmā galvenais fails ir „projekts” (.qgs), kurš izvieto slāņos datus, kas glabājas atsevišķos failos. Projektā ievietotie slāņi var būt gan rastra faili (.jpg, .tif, utt.), gan vektoru faili (.shp).

Izveidojot jaunu projektu, svarīgi iestatīt koordinātu sistēmu (rīkjoslā izvēlas „Iestatījumi” > „Projekta īpašības” > „Koordinātu sistēma”). Tiek piedāvāts garš koordinātu sistēmu saraksts. Ja telpiski jāpiesaista, piemēram, kāds Latvijas topogrāfiskās kartes fragments, kur tiek izmantota Latvijas koordinātu sistēma („LKS-92” jeb „ETRS89 / TM Baltic93”), tad no saraksta, sadaļā „Projicētās koordinātu sistēmas” un tās apakšsadaļā „Transverse Mercator”, jāizvēlas „ETRS89 / TM Baltic93”. Ja šajā projektā tiek izmantoti vienīgi dati ar lokālo (t.i. paša izveidotu) koordinātu sistēmu, piemēram, izrakumu laukumu plāni, tad būtībā ir vienalga, kādu projicēto koordinātu sistēmu iestata – kaut vai to pašu Latvijas koordinātu sistēmu.

Lai GIS programma varētu pareizi attēlot rastra failu, piemēram, ieskenētu topogrāfisko karti vai izrakumu laukuma plānu, to nepieciešams „telpiski piesaistīt” (angl. georeference) kādai koordinātu sistēmai. Tas ļauj programmai to pareizi izvietot attiecībā pret pārējo telpisko informāciju. Šai operācijai domāts spraudnis „Telpiskā piesaiste” (rīkjoslā izvēlas „Spraudņi” > „Telpiskā piesaiste”).

Lai karti vai plānu varētu telpiski piesaistīt, jāatzīmē punkti šajā kartē, kuru koordinātas ir zināmas: piemēram, izrakuma laukuma kvadrātu stūri vai kilometra rūtiņu stūri kartē. Izvēlas funkciju „Add point” (rīkjoslā izvēlas „Rediģēt” > „Add point”). Parādās krustiņš, kuru pārbīda uz attiecīgo punktu kartē, tad noklikšķina un ievada x un y koordinātas. Vēlams piefiksēt vismaz četrus šādus punktus. Tad jāizvēlas transformācijas opcijas, no kurām svarīgākais ir transformācijas veids (spraudņa rīkjoslā izvēlas „Transformation settings” > „Transformation type”). Ja kartē vai plānā ziemeļi ir precīzi uz augšu, tad lieto vienkāršāko transformāciju – „Lineāra”. Ja ir kaut neliela novirze no šīs orientācijas, tad labāk izvēlēties „Helmerta” transformāciju. Kad punkti atlikti un opcijas iestatītas, veic telpiskās piesaistes procesu (rīkjoslā izvēlas „Fails” > „Start georeferencing”). Šī procesa rezultātā attiecīgajam rastra failam tiek izveidots mazais brālītis – .wld fails ar tādu pašu nosaukumu. Tajā norādīta informācija (teksta formātā), kas ļauj to pareizi izvietot attiecībā pret pārējiem telpiskajiem datiem.

Telpiski piesaistītais rastra fails tiek ievietots projektā kā jauns slānis. Dažādas šī slāņa „Īpašības” var mainīt, uzklikšķinot ar labo taustiņu uz attiecīgā slāņa un izvēloties „Īpašības”. Var izmainīt, piemēram, slāņa nosaukumu un caurspīdīguma pakāpi.

Otrs failu veids ir vektordatu faili, kas visbiežāk būs shapefiles jeb šeipfaili (.shp). Patiesībā katru šeipfailu veido vismaz triju failu grupa (.shp, .dbf, .shx).

Lai zīmētu punktus, līnijas vai laukumus, vispirms izveido jaunu šeipfailu  (rīkjoslā izvēlas „Slānis” > „Jauns” > „Jauns Shapefile slānis”). Veidojot jaunu šeipfailu, jāņem vērā, ka šeipfailiem ir trīs paveidi: punkta, līnijas vai poligona. Jāizvēlas attiecīgais: piemēram, ja šeipfails attēlos ar koordinātām fiksētas atradumu vietas, tad lieto punktu šeipfailu, bet ja arheoloģiskā objekta  (kapa bedres utml.) aizņemtā teritorija, tad poligonu šeipfailu. (Tiks prasīts arī, lai izveido vismaz vienu datubāzes lauku, kur tiks izvietota informācija par konkrētajiem objektiem. Piemēram, varētu izveidot lauku „Nr.”, lai katram uzzīmētajam objektam piešķirtu numuru.) Ievada jaunā šeipfaila nosaukumu un norāda folderi, kur tas glabāsies. Šeipfails tiek pievienots projektam kā jauns slānis.

Lai šeipfailā izveidotu objektus, jāaktivizē slāņa rediģēšana (norāda uz attiecīgo slāni, tad rīkjoslā izvēlas „Slānis” > „Pārslēgt rediģēšanu”). Nu var slānī zīmēt objektus: punktus, līnijas vai laukumus – atkarībā no tā, kāda veida šeipfails izveidots. Katrreiz, kad tiek izveidots jauns objekts, tiek prasīts norādīt vērtības iepriekš izveidotajos datubāzes laukos. Slānim piesaistīto datubāzes tabulas saturu var apskatīt un rediģēt, ar labo taustiņu noklikšķinot uz slāņa un izvēloties „Atvērt atribūtu tabulu”. Beidzot rediģēšanu, izmaiņas saglabā un atslēdz rediģēšanas funkciju.

Lai projektam pievienotu iepriekš (piem., citā projektā) izveidotu šeipfailu, rīkjoslā izvēlas „Slānis” > „Pievienot vektordatu slāni”. Šeipfaila attēlošanas opcijas (krāsas, uzrakstus utt.) var izmainīt īpašību logā.

Var rasties nepieciešamība kartē attēlot punktus, kuriem koordinātas jau zināmas, piemēram izrakumu gaitā noteiktas atradumu koordinātas. Šajā gadījumā koordinātu datus var ievadīt, piemēram, uz Excel programmā, izveidojot šāda veida tabuliņu:

Nr. Apraksts Materiāls x y
1. nazis dzelzs 1,27 2,38
2. kniede dzelzs 1,03 0,86
3. sakta bronza 3,05 1,17

Excel lapu saglabā formātā .csv (atdalīts teksts). Pēc tam QGIS programmā izmanto īpašu spraudni (rīkjosla izvēlas „Spraudņi”  > „Atdalīts teksts” > „Pievienot atdalīta teksta slāni”), lai pievienotu šo failu kā slāni. (Laukā „atdalītāja virkne” norāda „;”. Norāda arī laukus, kuros dotas x un y koordinātas.) Pēc tam jauno slāni var saglabāt kā šeipfailu.

Lai QGIS programmā attēloto „skatu” eksportētu kā rastra failu (piemēram, ievietošanai izrakumu pārskata Word failā) vai izdrukātu, izmanto „Drukas veidotāju”. Tas ļauj apskatīt izdrukājamo vai saglabājamo skatu, kāds tas izskatīsies „uz papīra”, mainīt izdrukas vai saglabājamā faila mērogu, pievienot koordinātu tīklu, ziemeļu bultu, mērogjoslu, uzrakstus utt. Kā programmas nepilnību varētu atzīmēt to, ka simboli un teksti drukas veidotājā parādās citā lielumā, nekā tie būs redzami izdrukā vai saglabātajā failā, tāpēc nepieciešams pašam eksperimentēt…

Šobrīd QGIS jau daļēji spēj apstrādāt arī augstuma (3D) datus (Spraudņi „Interpolācija”, „Raster-based terrain analysis”) un piedāvā lietotājam draudzīgu interfeisu GRASS programmas izmantošanai – kura piedāvā vēl daudzas papildus datu apstrādes iespējas.

Ar vārdu sakot, lai veicas ar ĢIS iespēju pielietošanu arheoloģijā…