Coraz większe upowszechnienie informatyki oraz, w szczególności, technologii geoprzestrzennych znacząco wpływa na metodologie wszystkich dyscyplin zajmujących się badaniem terytorium. W najprzeróżniejszych ich działach często bowiem są stosowane systemy informacji przestrzennej (lub systemy informacji geograficznej, Geographic Information System, GIS), czyli systematyczne i uporządkowane zbiory danych łączące specyficzną informację z dokładną lokalizacją geograficzną i dokładnymi rozmiarami, definiowanymi w ramach systemu odniesienia lokalnego lub, najczęściej, globalnego.
Geomatyka (połączenie terminów „geodezja” i „informatyka”) jest właśnie nauką zajmującą się zbieraniem i opracowywaniem informacji geograficznej; obejmuje wszystkie techniki pomiaru i opisu oraz metrycznego odtworzenia informacji. Skala opisu może być przeróżna: od pojedynczego artefaktu, także o małych rozmiarach, po całą planetę. Ta, do której będziemy się odwoływać w dalszym ciągu artykułu, jest skalą regionalną, odpowiednią do tego, by wpisać dane miejsce w terytorium, w którym się znajduje. Techniki geomatyczne najczęściej stosowane w badaniach na skalę regionalną to teledetekcja i fotogrametria. Pozwalają one na dokonywanie pomiarów bez fizycznego kontaktu z badanym przedmiotem oraz na pozyskiwanie informacji przestrzennej na podstawie zdjęć naziemnych, lotniczych lub satelitarnych.
Studium krajobrazu, oraz ogólniej – terytorium, może korzystać z geomatyki i dostarczanych przez nią danych. Jeśli się zgodzimy, że krajobraz jest formą odbieraną przez podmiot, wówczas będzie on w pierwszej kolejności zbiorem relacji przestrzennych dających się, przynajmniej w części, zmierzyć i metrycznie opisać. Jeśli krajobraz jest kontekstem, środowiskowym i społecznym, wówczas jego pomiar ma znaczenie dla studium danego miejsca niezależnie od konkretnej dyscypliny. Z tego powodu systemy informacji przestrzennej coraz częściej są punktem styczności różnych dyscyplin badających krajobraz do celów nie tylko urbanistycznych, lecz także socjologicznych i historyczno-archeologicznych.
Metryczny opis krajobrazu może się ukonkretnić w postaci różnych typów modeli cyfrowych. Na przykład za pomocą cyfrowego modelu terenu (DEM – Digital Elevation Model) można stworzyć prawdziwy model trójwymiarowy opisujący, nawet z wysokim stopniem szczegółowości, ukształtowanie powierzchni pewnego obszaru, zatem rozciągłość i wysokość naturalnych form terenu oraz antropogenicznych obiektów obecnych w danym miejscu. Opis krajobrazu może się także przełożyć na mapy tematyczne opracowane pod kątem możliwości zagospodarowania terytorium oraz na częstotliwość występowania zasobów. Opis ten może też być wieloczasowy, czyli może zdawać sprawę z ewolucji w czasie obserwowanych parametrów. Dodatkową zaletą systemu jest możliwość tworzenia dokładnych modeli pozwalających na całościową wizję terytorium, na których można symulować scenariusze i sprawdzać rezultaty projektowych rozwiązań.
Modelowanie obecnego krajobrazu może zatem stanowić punkt wyjścia do badań polegających na odtworzeniu historycznego rozwoju terytorium oraz cywilizacji, które w nim się rozwijały i tworzyły. Przykładem takiego wykorzystania wspomnianych narzędzi jest projekt badawczy Ebla Chora, koordynowany przez uniwersytet La Sapienza we współpracy z uniwersytetem w Bolonii. Polega on na tym, że bada się kształtowanie i ewolucję organizacji państwowej Ebli, wprawdzie wychodząc od wielkiej liczby znalezisk archeologicznych, lecz także przy równoczesnym przekonaniu, że kluczem do zrozumienia dynamiki formowania się starożytnego państwa jest badanie kontekstu środowiskowego i krajobrazowego, w który wpisuje się miejsce1.
W obrębie tego projektu zebrano wiele danych, poczynając od pierwszych opracowań kartograficznych sporządzonych przez wojsko francuskie w latach 30. XX wieku, po zdjęcia satelitarne pozyskane w latach 70. i w ostatnich dziesięcioleciach2. Korzystając z technik fotogrametrycznych, utworzono dwa modele cyfrowe terenu: jeden bardziej szczegółowy, odnoszący się do obszaru wykopaliska, drugi bardziej ogólny, dla rozległego obszaru, obejmującego większą część Syrii. Geometryczna rozdzielczość tych opracowań wynosi od pięciu do dziesięciu metrów. Połączenie obrazów i sporządzonych na ich podstawie modeli cyfrowych umożliwia analizę morfologii terenu w kilku celach. Typowe zastosowanie polega na kartowaniu obecnej sieci hydrograficznej i identyfikacji pozostałości po dawnych obiektach w celu odtworzenia dawnego kształtu sieci. Tego rodzaju analizy, w połączeniu z kilkoma opisami naziemnymi i obecnością pozostałości archeologicznych, pozwoliły na rozpoznanie dawnej obecności stałego jeziora w depresji Matkh, endoreicznego basenu położonego na wschód od Ebli, będącego dziś równiną uprawną, na której pozostało jeszcze tylko jedno niewielkie mokradło3. Interpretując zdjęcia, w szczególności ślady erozji, można określić rozmiary jeziora w starożytności, a następnie za pomocą cyfrowego modelu terenu ocenić koty wysokościowe, głębokość i kubaturę. Dane te są o tyle cenne, że umożliwiają szacowanie rocznych opadów potrzebnych do tego, by utrzymać określony poziom jeziora, zatem dostarczają ważnych informacji o zmianach klimatycznych w regionie.
Roślinność jest bez wątpienia charakterystycznym elementem pejzażu. Zachodzące w ciągu tysiącleci zmiany klimatyczne znacząco wpływają na jej skład. Dobrze znana jest pierwszorzędna rola, jaką region ten odegrał w historii uprawy rolnej. Pewne teksty wyryte na tabliczkach odnalezionych w Ebli mówią właśnie o produkcji rolnej4; kolejnych informacji o gatunkach roślin uprawianych w starożytności dostarczają pyłki kwiatów oraz inne znaleziska archeobotaniczne5. Porównanie z rozmieszczeniem obecnie uprawianych gatunków pozwala zrozumieć, jakich upraw zaniechano, jakie zaś utrzymywano6. To ważny element w odtwarzaniu starożytnego klimatu, a więc także starożytnego krajobrazu. W tej perspektywie wykorzystanie wielospektralnych zdjęć satelitarnych, także o średniej rozdzielczości, jak zdjęcia Landsat, drogą klasyfikacji pozwala sporządzić mapę tematyczną głównych typologii upraw na określonym terytorium7. Użycie tych technik ma tę zaletę, że znacznie zmniejsza zasięg badań w terenie – by stworzyć algorytm klasyfikacji, wystarczy bowiem kilka miejsc, w których zebrano i sprawdzono dane dotyczące rodzaju roślinności. Na zdjęciu zostają następnie wyodrębnione i zaklasyfikowane wszystkie powierzchnie wykazujące cechy analogiczne do tych znanych. W ten sposób można rozciągnąć analizę na bardzo rozległe obszary. Pozyskane mapy można wprowadzić do geograficznego systemu informacyjnego, by obliczyć statystyki i przeprowadzić porównania z innymi danymi.
Technika ta może być stosowana także do identyfikacji nowych wykopalisk archeologicznych wokół tych już znanych. W tym celu krzyżowane są informacje z zakresu toponomastyki, zdjęcia satelitarne i modele cyfrowe pozwalające, na przykład, na określenie morfologii tzw. tell, czyli antropogenicznych wzniesień powstałych w wyniku nawarstwienia struktur powstałych w czasie. Oczywiście zawsze trzeba sprawdzić hipotezy w terenie, by potwierdzić rzeczywistą obecność pozostałości archeologicznych, lecz operacje te będą się skupiać na ograniczonych obszarach. W wypadku okolic Ebli zdjęcia satelitarne o wysokiej rozdzielczości, pozyskiwane przez satelity wojskowe w latach 60. XX wieku i obecnie, już nieobjęte tajemnicą wojskową, w połączeniu z opracowaniami kartograficznymi lat 30. okazały się pomocne – zarówno by dokładnie zlokalizować miejsca uprzednio zidentyfikowane, lecz dotąd nieumiejscowione z należytą precyzją, jak i by zidentyfikować nowe, potencjalne. W całości sprawdzono już 85 miejsc, znanych ze sprawozdań lub reportaży z poprzednich ekspedycji, oraz zidentyfikowano kolejnych 708.
W badaniach nad krajobrazem wykorzystywane są także tzw. mapy widoczności, czyli mapy podkreślające, które części terytorium są widoczne z pewnych punktów obserwacyjnych, na przykład z murów starożytnej Ebli. Mapy te można stworzyć na podstawie analiz modeli cyfrowych terenu, sprawdzając, czy w danym kierunku linia wzroku napotyka przeszkody czy nie.
Dotąd była mowa o studium przeszłości poprzez ślady, które wydarzenia odcisnęły na kształcie obecnego krajobrazu. Krajobraz jest jednak bytem dynamicznym, w ciągłej interakcji z ludnością, która go obserwuje i nań oddziałuje. Obecny krajobraz zmienia się pod wpływem antropogenicznych działań, lecz także on sam je warunkuje oraz określa ich ostateczne skutki. Pomiar krajobrazu oraz zrozumienie dynamiki rozwoju terytorium są zatem ważne, by przewidzieć przyszłe scenariusze i dokonać bardziej świadomych wyborów. Użycie danych przestrzennych i Systemów Informacji Geograficznej do celów planowania terytorium nie jest niczym nowym, przeciwnie – jest powszechnie stosowaną praktyką. Tutaj chcemy tylko podkreślić, za pomocą przykładu, jaką funkcję mogą pełnić nowe technologie.
Oaza w Fajum, uznana przez niektórych za ogród Egiptu, stanowi ciekawy casus studyjny ze względu na relacje między środowiskiem przyrodniczym a ludzką osadą. Obecny krajobraz, w którym dominują pola uprawne, kanały irygacyjne i małe wioski, wynika z geomorfologii obszaru oraz ze złożonej historii Fajum. Oaza jest bowiem naturalną depresją rozciągającą się na 200 tysiącach hektarów na zachodniej pustyni egipskiej, na południowy zachód od Kairu. Mimo klimatu saharyjskiego i wynikającego stąd niedostatku deszczów, oaza już w czasach starożytnych była intensywnie uprawiana; daleko sięgające melioracje przeprowadzone przez faraonów XII dynastii są pierwszą systematyczną interwencją poświadczoną w źródłach. Szczególna morfologia terytorium pozwala realizować system irygacji, który rozdziela – naturalnym spływem, bez potrzeby mechanicznego podniesienia – wodę Nilu w obrębie oazy. Jezioro Karun, położone w najniższej części naturalnego obniżenia terenu, stanowiło w przeszłości ważny zasób wodny.
Obecny kształt terytorium jest rezultatem ciągłych interwencji, melioracji i regulowania natężenia przepływu wody, które następowały po sobie w ciągu tysiącleci i nadal trwają, a jednocześnie równowaga ekosystemu jest niesłychanie chwiejna. W tym kontekście badanie środowiska ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia aktualnych procesów oraz sformułowania planów rozwoju mogących zapewnić równowagę w wykorzystywaniu zasobów. Z tego powodu oaza w Fajum jest przedmiotem badań prowadzonych przez Wydział Inżynierii Cywilnej, Chemicznej, Środowiskowej i Materiałów Uniwersytetu w Bolonii. Warto zaznaczyć, że wszystkie te inicjatywy powstały we współpracy z Wydziałem Archeologii w celu mapowania wykopaliska w Backchias, usytuowanego na północno-wschodniej granicy oazy9.
Zmiany zachodzące w krajobrazie są szczególnie widoczne na krańcach oazy, gdzie rozległe skrawki pustynnej ziemi, całkowicie wyschłej, są przygotowywane do uprawy. Do lat 60. XX wieku wykopalisko otaczała pustynia. Krajobraz, który można było oglądać z ruin, był pusty i tylko patrząc na zachód, można było zobaczyć uprawy oazy. Dzisiaj natomiast dookoła rozciągają się pola uprawne i jedynie po wschodniej stronie widać pustynne wzniesienia oddzielające oazę od doliny Nilu. Paradoksalnie, obecny krajobraz być może bardziej przypomina starożytny niż ten sprzed stulecia. Znaleziska, jak się wydaje, świadczą o tym, że w chwili jego maksymalnego rozwoju miejsce musiało leżeć w obrębie oazy. Obecna ekspansja upraw i sieci irygacji ma jednak daleko idące konsekwencje dla konserwacji wykopaliska. W ciągu ostatnich lat zauważono bowiem wzrost wilgoci za sprawą zasilania warstwy wodonośnej i pojawienie się chwastów u podnóża murów. Zjawiska te mogą uszkodzić struktury mechanicznym działaniem korzeni oraz zmianami chemicznymi powodowanymi przez sole rozpuszczone w wodzie. Widać zatem, że przemiana krajobrazu oraz, ogólniej, wszelkie działania na tym terytorium potrzebują bacznego monitorowania zarówno na skalę regionalną, jak i węższą, odnoszącą się na przykład do pojedynczej struktury.
Historyczna seria zdjęć satelitarnych Landsat dostarcza całościowej wizji oazy, poczynając od lat 70. XX wieku aż po współczesność, nadaje się zatem szczególnie do prowadzenia monitoringu na skalę regionalną. Są to zdjęcia wielospektralne, czyli zapisujące nie tylko światło widzialne dla ludzkiego oka, lecz także podczerwień. Informacja w podczerwieni jest bardzo przydatna w badaniach nad roślinnością, gdyż liście szczególnie dobrze odbijają tę część spektrum elektromagnetycznego. Na podstawie zdjęć wielospektralnych można zatem sporządzić odpowiednie indeksy roślinności, za pomocą których można identyfikować powierzchnie pokryte rozmaitą roślinnością na podstawie ustalonych wartości progowych indeksu. Powtarzając prawie automatycznie tę operację na zdjęciach pozyskiwanych w różnych latach i zestawiając wyniki każdej próby, można monitorować zmiany zachodzące na terytorium, a w szczególności ocenić ekspansję obszarów uprawnych.
Niewątpliwie rozszerzenie areału upraw odpowiada potrzebie zwiększenia produkcji w celu wspierania gospodarczego rozwoju państwa. Nieuchronne oddziaływanie na środowisko tych ingerencji pociąga jednak za sobą konieczność poszukiwania zrównoważonych rozwiązań, które nie powodowałyby uszczerbku zasobów10. Problemem typowym dla suchych stref klimatycznych jest intensywna ewapotranspiracja, często powodująca zjawisko wtórnego zasolenia nawadnianych gleb. Ścieki odprowadzane są następnie do jeziora Karun poprzez sieć kanałów drenażowych. W ciągu ubiegłego stulecia wysokie stężenie soli w doprowadzanych ściekach spowodowało stopniowy wzrost zasolenia jeziora, co z kolei miało znaczne konsekwencje dla fauny i rybołówstwa. Także w tym wypadku teledetekcja może dostarczyć dodatkowych narzędzi badawczych wspomagających tradycyjne techniki monitorowania in situ ekosystemu jeziornego. Zdjęcia wielospektralne pozwalają bowiem ocenić niektóre parametry jakości wody, takie jak mętność, obecność chlorofilu, poprzez stosowanie modeli empirycznych. Jest to zbiór danych wieloczasowych mogących dostarczyć punktów oparcia dla decyzji o zarządzaniu terytorium.
Przykłady studyjne chory w Ebli oraz oazy w Fajum pozwoliły zarysować małą panoramę wkładu nowych technologii geomatyki, w szczególności teledetekcji, w badania nad terytorium i kształtowaniu krajobrazu. Do tradycyjnych metod topograficznych dochodzą możliwości, jakie oferują dziś modelowanie trójwymiarowe oraz informacje tematyczne wydobyte ze zdjęć, które osiągnęły obecnie bardzo wysoki poziom szczegółowości. Geograficzne systemy informacyjne integrujące te informacje nie powinny być jednak rozumiane jedynie jako archiwum danych, lecz jako wspólna podstawa interdyscyplinarnego zrozumienia terytorium w przekonaniu, że zrozumienie to umożliwi pozyskiwanie głębszej wiedzy o przeszłości, waloryzację teraźniejszości oraz mniej zawodne planowanie przyszłości. Wszystko to oczywiście potrzebuje ujęcia wielodyscyplinarnego, w którym system informacji geograficznej, w zintegrowany sposób zarządzając mnogością heterogenicznych danych, stanowi skuteczne narzędzie analizy dla różnych dyscyplin i ciągle wzbogaca się o wyniki przez nie uzyskane.
