Reconstruction and Visualization of Archaeological Networks

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Datum
2018
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ArXiv-ID
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Angaben zur Forschungsförderung
European Union (EU): 319209
Projekt
NEXUS 1492
Open Access-Veröffentlichung
Open Access Green
Core Facility der Universität Konstanz
Gesperrt bis
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Publikationstyp
Dissertation
Publikationsstatus
Published
Erschienen in
Zusammenfassung

Gegenstand dieser Dissertation sind verschiedene Aspekte der Rekonstruktion und Visualisierung von Netzwerkdaten in einem archäologischen Kontext in der Karibik. Die vorgestellten Methoden können einen Beitrag leisten, Migrations- und Handelswege zu rekonstruieren und die resultierenden Daten zu veranschaulichen.

Die häufig sehr fragmentierten und unvollständigen Datensätze, basierend auf Ausgrabungen und der Analyse von Fundstücken, stellen große Herausforderungen an Archäologen, wenn es darum geht, menschliche Interaktionen in der Vergangenheit zu rekonstruieren. Insbesondere in der Region im Fokus dieser Arbeit, der Karibik, sind vor allem Artefakte aus organischem Material aufgrund der klimatischen Bedingungen kaum erhalten.

In Teil 1 werden optimale Kanurouten zwischen den Inseln der Karibik rekonstruiert, unter Berücksichtigung von Umwelteinflüssen durch Strom, Wind und Wellen. Der Teil beginnt mit einer Analyse der Umwelteinflüsse und ihrer saisonalen Veränderungen mit einem Fokus auf den Strömungsdaten. Hierbei zeigen sich allerdings nur schwache Tendenzen, die von den täglichen Schwankungen überlagert werden.

Zwei existierende Ansätze zur optimalen Routenberechnung von Schiffen werden adaptiert, um der Situation in der Karibik mit vielen Inseln und Strömungsgeschwindigkeiten nahe an der Maximalgeschwindigkeit der Kanus gerecht zu werden. Im Vergleich der Methoden stellt sich die auf Zeitfronten basierende Methode als überlegen in Bezug auf die Rechenzeit heraus. Die Ergebnisse verschiedener Fallstudien mit dem Algorithmus werden vorgestellt.

Um zu evaluieren, inwieweit menschliche Akteure in der Lage sind, die optimalen Routen zu finden, wurde ein Paddelspiel entwickelt, dass es dem Spieler erlaubt, ein Kanu auf verschiedenen Routen zwischen den Inseln der Karibik zu paddeln. Im Rahmen eines zweiwöchigen Wettbewerbs wurden die Routen der Spieler aufgezeichnet und analysiert. Die Spieler waren zwar nicht in der Lage, die optimale Route zu finden; allerdings deutet eine Analyse der Spielzeiten der beiden aktivsten Spieler darauf hin, dass sich die Spieler in der Wahl der Routen kontinuierlich verbessert haben.

In Teil 2 werden Methoden zur Quantifizierung menschlicher Wahrnehmung von Distanzen und Ähnlichkeiten entwickelt und evaluiert mit dem Ziel, diese Distanzmaße für eine Typisierung von Tonscherben einzusetzen. Die entwickelten Methoden werden mit Triadentests, einer etablierten Methode aus dem Bereich der Soziologie, verglichen.

In der ersten Methode (two-dimensional arrangements) werden die Teilnehmer gebeten, Objekte im zweidimensionalen Raum so anzuordnen, dass ihre Abstände den empfundenen Ähnlichkeiten entsprechen.

In der zweiten Methode (multidimensional distance recording, MDR) werden gemeinsam mit dem Teilnehmer mögliche Dimensionen zur Einordnung der Objekte herausgearbeitet und die Objekte in diesen Dimensionen auf kategorischen Skalen, ordinalen Skalen oder der Intervallskala angeordnet. Mit Hilfe der Gower-Distanz können Entfernungen zwischen den Positionen der Objekte berechnet werden.

Die Methoden werden in drei Fallstudien evaluiert.

In Teil 3 der Arbeit wird ein theoretisches, NP-vollständiges Problem aus dem Bereich des Graphenzeichnens betrachtet. Die zentrale Frage ist, ob es möglich ist, einen planaren Graphen mit – durch Regionen gekennzeichneten (überlappenden) Clustern – so zu zeichnen, dass
- die Region jedes Clusters genau die Knoten des Clusters enthält,
- eine Kante eine Clustergrenze maximal einmal schneiden darf,
- die Region eines Clusters, der eine Teilmenge eines anderen Clusters ist, innerhalb der Region des enthaltenden Clusters gezeichnet wird und
- jede zusammenhängende Region aus der Schnittmenge von zwei Clustern mindestens einen Knoten enthält.

Es wird gezeigt, dass das Problem NP-schwer bleibt, auch wenn die Clusterung aus zwei Partitionen zusammengesetzt ist. Im Gegenzug wird ein Algorithmus vorgestellt, der das Problem für zwei Partitionen in Linearzeit löst, wenn jeder Cluster und sein Komplement zusammenhängend sind. Für den generellen Fall (ohne die Bedingung der Partitionen) wird ein Polynomialzeit-Algorithmus präsentiert, der unter der Bedingung funktioniert, dass jeder Cluster einen zusammenhängenden Graphen induziert.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Fachgebiet (DDC)
004 Informatik
Schlagwörter
Graph Drawing, Vessel Routing, Computational Archaeology, Cultural Domain Analysis
Konferenz
Rezension
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Forschungsvorhaben
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Zitieren
ISO 690ATHENSTÄDT, Jan C., 2018. Reconstruction and Visualization of Archaeological Networks [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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URL der Originalveröffentl.
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Prüfungsdatum der Dissertation
May 25, 2018
Hochschulschriftenvermerk
Konstanz, Univ., Diss., 2018
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