Arc-Team s.n.c. open research (sharing results)

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1 Arc-Team s.n.c. open research (sharing results) Alessandro Bezzi, Luca Bezzi, Rupert Gietl Sommario. Con questo contributo si intendono presentare alcuni progetti aperti, svolti da Arc-Team s.n.c. tra la fine del 2007 e l inizio del 2008, in modo da condividere i risultati ottenuti (in un ottica di open research ) e creare-ampliare una comunità di utenti e sviluppatori che da una parte si avvalga liberamente dei risultati raggiunti e dall altra contribuisca attivamente al miglioramento dei progetti stessi. Tra le ricerche presentate vi saranno quelle riguardanti la condivisione di strumenti, di know-how e di dati. Abstract. With this contribute we would like to present some of Arc-Team s open projects, to share the results we achieved, using an open research point of view. The idea is to create/improve a users and developers community to share ideas and experiences and to reach better results. Different researches will be presented, regarding the sharing of instruments, know-how and data. 1. Premessa Ormai da diversi anni Arc-Team s.n.c. promuove l utilizzo di software libero (Free e Open Source) all interno del mondo archeologico. Grazie all esperienza maturata sul campo è stato possibile sviluppare uno strumento come ArcheOS, che con la versione 2.0 è in grado di offrire una stabile e potente piattaforma software, capace di soddisfare le differenti esigenze della disciplina archeologica (dallo scavo d emergenza alla ricerca più speculativa). ArcheOS è però solo uno dei progetti aperti che Arc-Team s.n.c. conduce nell ambito della sua attività. Di seguito verranno presentati alcuni di questi progetti, riguardanti la condivisione di strumenti, di conoscenza e di dati ArcheOS 2. Condivisione di strumenti (software) Il progetto ArcheOS 1 (acronimo di Archaeological Operating System) ha come obbiettivo la creazione di un sistema operativo libero (GNU/Linux) interamente dedicato alla ricerca archeologica. Allo stato attuale ArcheOS v è basato su Ubuntu Gutsy (v. 7.10) ed è corredato da software Free e Open Source accuratamente testato e selezionato per soddisfare le principali necessità di un qualsiasi progetto archeologico (dalla fase di scavo o di studio fino a quelle di pubblicazione). Arc-Team s.n.c. 1 Per il sistema ArcheOS si rimanda agli articoli: Bezzi et alii 2005a e Bezzi et alii 2007.

2 160 ARC-TEAM S.N.C. OPEN RESEARCH Dal punto di vista tecnico ArcheOS rappresenta una distribuzione live. Questa caratteristica rende l intero sistema particolarmente adatto ai principianti, in quanto ne consente un utilizzo on the fly, cioè virtuale. È quindi possibile per l utente testare lo strumento prima di installarlo sul proprio computer, semplicemente usando un supporto removibile (DVD, chiavetta USB, ecc.) e la memoria RAM. Per un uso professionale di ArcheOS è invece consigliabile l installazione sul proprio PC. In questo modo è possibile sfruttare completamente tutte le potenzialità della suite di software che il sistema offre. Nella tabella seguente sono riportati i principali programmi di ArcheOS v. 2.0, divisi per categoria. Tab. 1. Software contenuti in ArcheOS v.2.0 TIPOLOGIA SOFTWARE VERSIONE CAD AutoQ3D 1.36b QCAD Database PostgreSQL - PostGIS 8.1 phppgadmin OpenOffice.org Base 2.3 GIS GRASS OpenJUMP 1.2 D SAGA 2.0b QGIS 0.9 udig 1.1-RC12 GPS GpsDrive Graphic 3D Blender 2.44 MakeHuman Graphic raster enblend 3.0 GIMP rc3 GQview Gwenview Graphic vector Inkscape 0.45 (Continua alla pagina successiva)

3 CONDIVISIONE DI STRUMENTI (SOFTWARE) 161 (Continua dalla pagina precedente) Internet Mozilla Firefox Nvu Thunderbird Earth3D Laser scan MeshLab Scanalyze ScanView 1.21 Office Kontact OpenOffice.org 2.3 Scribus Photogrammetry E-FOTO jsvr 0.5b Stereo 0.2b Statistics R Voxel ParaView VRML White dune WebGIS p.mapper Sarebbe troppo dispersivo, in questa sede, indicare tutte le possibilità che un sistema come ArcheOS offre. Basti a rendere l idea un breve elenco, peraltro intuibile dalla tabella soprastante. Con ArcheOS si possono svolgere lavori di disegno tecnico attraverso software CAD (QCAD), oppure di ricostruzione tridimensionale (AutoQ3D). Ben coperto è anche il campo dei database, con programmi altamente professionali come PostgreSQL. Lo stesso vale per i GIS, dove troviamo software particolarmente adatti per una documentazione di scavo (OpenJUMP) (fig. 1), oppure più completi, corredati da tutti i tool necessari ad analisi territoriali più raffinate (è il caso di GRASS 2 ) (fig. 2). Per la grafica tridimensionale ci si può affidare a Blender, un progetto maturo che può vantare anni di sviluppo alle spalle. La grafica raster e quella vettoriale sono invece coperte rispettivamente da GIMP e da Inkscape (quest ultimo molto utile anche in fase di stampa per l elaborazione di layout). Per 2 Per maggiori informazioni sul software GRASS e sul suo utilizzo in archeologia si vedano gli articoli: Bezzi et alii 2005b e Barton et alii 2007.

4 162 ARC-TEAM S.N.C. OPEN RESEARCH Fig. 1. ArcheOS v. 2.0: esempio di GIS 2D. Fig. 2. ArcheOS v. 2.0: esempio di GIS 3D. i lavori più complessi, come ad esempio quelli in cui è previsto l utilizzo di un laser scan, sono presenti software come MeshLab (fig. 3) e Scanalyze, mentre la fotogrammetria è supportata da E-FOTO (per foto aeree) e Stereo (attualmente in fase di ulteriore sviluppo). Persino un campo di nicchia come quello della ricostruzione prospettica è garantito dal software jsvr.

5 CONDIVISIONE DI STRUMENTI (SOFTWARE) 163 Fig. 3. ArcheOS v. 2.0: visualizzazione di dati da scansioni laser. Per lavori di statistica di alto livello ci si può affidare a R, mentre per i WebGIS è stato selezionato uno strumento intuitivo come p.mapper. Inoltre, nel caso si volessero superare i limiti di una rappresentazione tridimensionale del record archeologico, si può sperimentare il campo della grafica volumetrica 3 con un programma di visualizzazione scientifica come ParaView (fig. 4). Ovviamente la grande potenzialità di uno strumento aperto come ArcheOS sta anche nel fatto di poter combinare assieme alcuni di questi programmi per arrivare ad analisi più complesse (è l esempio di GRASS-R-PostgreSQL). Il sistema ArcheOS è rilasciato sotto licenza GPL ed è gratuitamente scaricabile dal sito ove si rimanda anche per informazioni più dettagliate sul progetto Progetti hardware Nel tentativo di risolvere le sempre diverse problematiche che ogni nuova campagna archeologica comporta, Arc-Team s.n.c. si è recentemente rivolta anche alla sperimentazione sul lato hardware. Anche in questo caso i progetti presi in esame sono riconducibili all ambito open source, in quanto schemi, disegni e documentazione delle componenti fondamentali sono rilasciati (dai rispettivi sviluppatori) con licenze libere, allo stesso modo del software eventualmente necessario. Ovviamente le sperimentazioni riguardanti un campo tanto vasto spaziano da progetti relativamente semplici (come un dispositivo per caricare batterie attraverso l energia solare, pensato per i cantieri privi di impianti elettrici) a progetti 3 Sulla grafica volumetrica in archeologia si rimanda agli articoli: Bezzi et alii 2006 e Losier, Pouliot, Fortin 2007.

6 164 ARC-TEAM S.N.C. OPEN RESEARCH Fig. 4. ArcheOS v. 2.0: ricostruzione tridimensionale di un contesto cimiteriale. di media complessità (come uno scanner tridimensionale a riconoscimento ottico) sino ad arrivare a progetti più complicati (come la realizzazione di un drone volante per il telerilevamento). Allo scopo di perseguire un modello di ricerca il più possibile aperto, verranno presto condivisi via internet i risultati ottenuti e le problematiche incontrate nella costruzione e programmazione di questi strumenti. Si intende in questo modo creare un apposito spazio ( open_hardware) in cui far incontrare una possibile comunità di utenti, fornendo, oltre alle indicazioni riguardanti i singoli progetti e i loro sviluppatori, anche alcune considerazioni ed accorgimenti derivati dall esperienza sinora accumulata Il progetto UAVP. Come già accennato, tra i vari progetti in corso di sperimentazione, vi è quello per la costruzione di un drone volante per il telerilevamento (fig. 5). La prima fase di ricerca si è concentrata sull individuazione dell hardware aperto più idoneo per un utilizzo in campo archeologico. Per questo motivo si sono dapprima individuati ed in seguito vagliati, i principali progetti open source riguardanti la costruzione di droni del genere UAV (Unmanned Aerial Veicle). Dopo un attenta analisi si è ristretto il campo a due principali tipi di modelli, riconducibili da una parte al Paparazzi Project, per la creazione di UAV teleguidati (soprattutto di tipo aereomodellistico), e dall altra al progetto UAVP (Universal Aerial Video Platform), più specificatamente concentrato sulla realizzazione di un quadricottero elettrico.

7 CONDIVISIONE DI STRUMENTI (SOFTWARE) 165 Fig. 5. Prototipo UAVP. In seguito ad un ulteriore analisi tecnica dei due progetti, si è optato per il secondo, soprattutto per la sua stabilità e versatilità. Infatti una delle caratteristiche più interessanti del prototipo UAVP è la sua capacità di mantenere un volo stazionario su un punto, qualità che rende possibile un suo utilizzo non solo per ricerche di tipo extra-sito (survey, telerilevamento, ecc.), ma anche intra-sito (documentazione archeologica informatizzata). Per quanto riguarda materialmente la costruzione di un drone di questo genere, si possono individuare quattro momenti fondamentali. Inizialmente bisogna assemblare la parte meccanica, cioè lo scheletro del velivolo. Questa operazione è relativamente semplice e non necessita di conoscenze specifiche. Successivamente bisogna affrontare la componente elettronica, fase in cui sarebbe richiesta una certa pratica nel saldare circuiti e una certa familiarità con concetti quali chip, scheda madre, processore, ecc. (fig. 6) Per questi passaggi più delicati ci siamo avvalsi della preziosa collaborazione di Sergio Tondini, Mauro Martinelli e Wolfgang Mahringer (padre del progetto). Una volta completato l hardware, le cui componenti si possono acquistare via internet in negozi specializzati, è necessario programmarlo, utilizzando il software libero rilasciato insieme al progetto. Infine il drone è pronto per volare, ma non bisogna sottovalutare la tempistica legata all apprendimento della tecnica di volo e alla messa a punto di un sistema per ottenere buone foto aeree. Nel nostro caso il dispositivo di telerilevamento è

8 166 ARC-TEAM S.N.C. OPEN RESEARCH Fig. 6. Prototipo UAVP (dettaglio dei circuiti). composto da una culla munita di servomotori (orientabile sull angolo verticale) e da una fotocamera compatta da 12 megapixel, su cui è montato un chip che converte un segnale radio (proveniente dal radiocomando usato per teleguidare il drone) in un segnale infrarosso che comanda lo scatto delle foto. L obbiettivo principale che ci siamo posti nel momento in cui abbiamo deciso di realizzare un quadricottero UAVP era legato ovviamente all ambito del telerilevamento, ma uno stimolo importante è venuto anche dalla necessità di risolvere specifici problemi (legati a diversi progetti archeologici), impossibili da risolvere mediante il semplice utilizzo di software. La scelta di un hardware libero era invece dettata dalle buone esperienze maturate sin dal 2003 con i programmi liberi e open source, nonchè dagli ottimi risultati raggiunti. Allo stadio attuale il progetto sin qui descritto è ancora nella fase sperimentale, ma i buoni feedback riscontrati nei test di volo fanno ben sperare per le prime prove pratiche sul campo. L utilizzo del prototipo UAVP dovrebbe, in base alla nostra esperienza, risolvere alcuni problemi legati alla documentazione extra-sito ed intra-sito (soprattutto di tipo economico, logistico e di sicurezza sul lavoro). Inoltre grandi potenzialità si possono intravedere anche nel campo della documentazione architettonica, grazie alla possibilità di ottenere buone foto di alzati (non eccessivamente distorte), mantenendo però un approccio che non necessita di un contatto diretto coi monumenti oggetto di indagine. Gli stessi vantaggi si possono riscontrare nell analisi di edifici di difficile accesso (come, ad esempio, i castelli in corona o alcuni siti di alta montagna legati alla Prima Guerra Mondiale), ma è soprattutto nel survey che si possono sfruttare sino in

9 CONDIVISIONE DI CONOSCENZE (KNOW-HOW ) 167 fondo le caratteristiche di questo progetto aperto. Il fatto stesso che vi sia libero accesso agli schemi dei circuiti, rende possibile l implementazione del drone con un ricevitore GPS, aprendo le porte alla possibilità di creare il percorso di volo sul computer per poi registrarlo all interno del quadricottero. Questo consentirebbe al velivolo di spostarsi autonomamente (senza bisogno di essere teleguidato), lasciando all operatore a terra la libertà di concentrarsi sulle immagini raccolte. 3. Condivisione di conoscenze (know-how) Nell ambito della didattica, sin dal 2006 Arc-Team s.n.c. è impegnata nella Aramus Field School 4, un progetto organizzato dall Università di Innsbruck (Institut für Alte Geschichte und Altorientalistik), di Salzburg e di Yerevan. Fig. 7. Digital Archaeological Documentation Project: pagina iniziale. Durante l annuale campagna di scavo, che si svolge per l appunto nei pressi di Aramus (in Armenia), oltre ad occuparsi della documentazione informatizzata, Arc-Team si dedica anche all insegnamento dei vari software liberi utilizzati (ArcheOS). Da questa serie di lezioni (sia pratiche che teoriche) e dalla collaborazione con i dottori Wilfrid Allinger-Csollich, S. Heinsch e Walter Kuntner, è nato nel 2007 il Digital Archaeological Documentation Project (fig. 7), che consiste in una serie di tutorial, gestiti da un sistema wiki, in cui viene illustrato l utilizzo della maggior parte dei software liberi contenuti in ArcheOS. Ogni tutorial è inoltre 4 Sul progetto di insegnamento di software libero nello scavo scuola di Aramus si veda l articolo: Bezzi, Bezzi, Gietl 2006.

10 168 ARC-TEAM S.N.C. OPEN RESEARCH Fig. 8. Digital Archaeological Documentation Project: esempio di un tutorial. corredato da alcuni dati di esempio (messi a disposizione dall Institut für Alte Geschichte und Altorientalistik), in modo da fornire all utente anche la possibilità di esercitarsi a livello pratico (fig. 8). Punti cardine del progetto sono il libero accesso ai tutorial (pensati per gli studenti dell Università di Innsbruck, ma aperti a tutti gli interessati) e la licenza libera (FDL) dei tutorial stessi. Quest ultima caratteristica permette agli utenti, qualora lo desiderino, di avere un ruolo attivo all interno del progetto, avendo la possibilità di correggere i testi, di integrarli o di scriverne di nuovi (seguendo norme comportamentali simili a quelle di Wikipedia, la più grande enciclopedia libera presente su internet). Il vaglio dei nuovi contributi verrà effettuato dal comitato scientifico, il cui compito principale è quello di verificare l effettivo funzionamento del tutorial. Visitando il sito web excavationtutor/home si possono trovare maggiori informazioni riguardanti il progetto. Allo stesso sito si rimanda per eventuali proposte di collaborazione, consigli e suggerimenti. 4. Condivisione di dati Per quanto riguarda la condivisione dei dati, un primo passo è stato fatto con il già citato Digital Archaeological Documentation Project, in cui sono stati condivisi i dati necessari ai diversi tutorial, quasi interamente provenienti dallo scavo di Aramus (Armenia). Il naturale sviluppo di questa iniziativa è il rilascio di tutti i dati raccolti durante le differenti campagne. Tale progetto, di cui al

11 BIBLIOGRAFIA 169 momento si sta vagliando la fattibilità e la tempistica, dovrebbe concretizzarsi a seguito della missione conclusiva del Un ulteriore esperimento di condivisione di dati archeologici è attualmente in fase di ultimazione e riguarda, questa volta, la realtà italiana. Si tratta di una collaborazione tra la Soprintendenza per i beni archeologici di Trento e Arc-Team s.n.c. che prevede la divulgazione attraverso internet (con WebGIS e database dedicati) dei dati derivanti dallo scavo dell area cimiteriale della pieve di S. Vigilio in Ossana (TN). Non ci si sofferma oltre su questo caso di studio, in quanto già oggetto di un intervento dedicato. 5. Collaborazioni Come già accennato, lo scopo principale di questo contributo non è solamente la condivisione degli strumenti, dei dati o della conoscenza (oggetto dei progetti presentati), ma anche e soprattutto la condivisione della ricerca stessa. In base alla nostra esperienza siamo fermamente convinti che una ricerca di tipo collaborativo porti a migliori risultati. Proprio su questa convinzione sono basate le collaborazioni che Arc-Team s.n.c. ha avviato o sta avviando in questi anni. Ne sono un esempio la collaborazione col Dipartimento di Scienze Informatiche dell Università di Pisa (per la realizzazione di un sistema di documentazione rapida di contesti cimiteriali) o con il Dott. Maurizio Battisti (per la creazione di un atlante antracologico libero). In conclusione siamo convinti che il vero significato del verbo collaborare sia racchiuso nella massima cinese che recita: Se io do una moneta a te e tu ne dai una a me, ciascuno di noi avrà una moneta a testa; ma se io do un idea a te e tu una a me, allora entrambi avremo due idee a testa. Bibliografia Barton M., Bezzi A., Bezzi L., Francisci D., Gietl R., Neteler M. 2007, GRASS, un potente GIS per archeologi, in Bagnara R., Macchi Jánica G. (a cura di), Atti del I Workshop Open Source, Free Software e Open Format nei processi di ricerca archeologici (Grosseto, 8 maggio 2006), Firenze, pp Bezzi A., Bezzi L., Francisci D., Gietl R. 2005a, ArcheOS 1.0 Akhenaton, the first GNU/Linux live distribution for archaeologists, in Boerner W., Uhlirz S. (a cura di), Kulturelles Erbe und Neue Technologien. Atti del Workshop 10 Archäologie und Computer (Wien, November 2005), Vienna. Bezzi A., Bezzi L., Francisci D., Gietl R. 2005b, L utilizzo di GRASS in archeologia, Geomatic Workbooks, 5. ( workbooks/n5/list.php. Ultimo accesso: ). Bezzi A., Bezzi L., Gietl R. 2006, Aramus 2006, the first international archaeological expedition completely suppored by Free Software, in Boerner W., Uhlirz S. (a cura di), Kulturelles Erbe und Neue Technologien. Atti del Workshop 11 Archäologie und Computer (Wien, Oktober 2006), Vienna. Bezzi A., Bezzi L., Francisci D., Gietl R. 2006, L utilizzo di voxel in campo archeologico, Geomatic Workbooks, 6. ( workbooks/n6/list.php. Ultimo accesso: ).

12 170 ARC-TEAM S.N.C. OPEN RESEARCH Bezzi A., Bezzi L., Francisci D., Gietl R. 2007, ArcheOS Akhenaton: la nuova release della prima distribuzione GNU / Linux per archeologi, in Bagnara R., Macchi Jánica G. (a cura di), Atti del I Workshop Open Source, Free Software e Open Format nei processi di ricerca archeologici (Grosseto, 8 maggio 2006), Firenze, pp Losier L. M., Pouliot J., Fortin M. 2007, 3D geometrical modeling of excavation units at the archaeological site of Tell Acharneh (Syria), Journal of Archaeological Science, 34, pp