Title
Nedestruktivna karakterizacija arheoloških keramičkih artefakata i utvrđivanje njihovog porekla statističkim metodama prepoznavanja oblika
Creator
Gajić-Kvaščev, Maja, 1973-
Copyright date
2012
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 18.03.2013.
Other responsibilities
mentor
Jančić-Heinemann, Radmila, 1965-
član komisije
Aleksić, Radoslav R., 1952-
član komisije
Pocajt, Viktor, 1965-
član komisije
Đurović, Željko, 1964-
član komisije
Lončar, Boris, 1968-
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Tehnološko-metalurški fakultet
Alternative title
Non-destructive characterisation of archaeological ceramic artefacts and sourcing the origin using pattern recognition methods
Publisher
Beograd : [M. Gajić-Kvaščev]
Format
PDF/A (206 listova)
description
Hemija i hemijska tehnologija / Chemistry and chemical technology
Abstract (sr)
Arheološka keramika se može izučavati u kontekstu porekla
proizvodnje ili tehnologije izrade, kao i distribucije određenih vrsta
posuda ili čitavih grupa. Ovakve studije porekla imaju na raspolaganju
čitav arsenal različitih tehnika (kako analitičkih, tako i statističkih) da
bi došle do odgovora na postavljena arheološka pitanja. Posebno mesto
u dugoj listi analitičkih tehnika pripada nedestruktivnim analizama kao
što su IC ili Ramanska spektroskopija, PIXE ili XRD. Među njima se
posebno izdvaja, kao najčešće korišćena energetski disperzivna
rendgenska fluorescentna (EDXRF) spektrometrija, koja se pokazala
efikasna i pogodna za izučavanje porekla arheološke keramike. Tokom
poslednjih deset godina, upotreba prenosnih XRF (pXRF), terenskih
(fpXRF) ili ručnih (hh)XRF spektrometara značajno je povećana. Takvi
instrumenti i tehnike postali su pristupačni za mnoge primene koje
generišu brze rezultate što podrazumeva njihovo gotovo trenutno
tumačenje i donošenje odluke.
Imajući ovo u vidu, kao i činjenicu da su sistematska analitička
ispitivanja keramika vinčanske kulture vrlo sporadična, cilj ovog
istraživanja bio je da se ispita mogućnost korišćenja informacija o
elementranom hemijskom sastavu keramičkih predmeta generisanih
pEDXRF spektrometrijskom analizom za klasifikaciju. Kako keramika
vinčanske kulture ima važnu ulogu u svetskoj arheologiji, izučavanje
njenog porekla, sa što je moguće više aspekata je od velikog značaja.
II
Posebno pitanje koje se tokom ovih istraživanja nametnulo je da li se
metode prepoznavanja oblika mogu uspešno primeniti na podacima
dobijenim EDXRF analitičkom metodom. Fokus ove studije je bio na
nedestruktivnoj karakterizaciji keramičkih predmeta iskopanih na tri
neolitska lokaliteta: Vinča - Belo Brdo kod Beograda, Pločnik kod
Prokuplja i Bubanj kod Niša i njihova klasifikacija prema elementarnom
sastavu i dobro definisanom poreklu. Trideset tri fragmenta sa lokaliteta
Vinča, 27 različitih fragmenata sa lokaliteta Pločnik i 15 ostataka sa
lokaliteta Bubanj organizovani su u tri grupe. Osnovna karakteristika
grupe bila je dobro definisano poreklo svakog pripadnika (na osnovu
arheoloških razmatranja). Ovakav pristup je odabran, jer su u
arheometrijskim istraživanjima moguća dva različita pristupa za
utvrđivanje porekla proizvodnje: poređenje sa glinom ili sa artefaktima
poznatog porekla.
U okviru disertacije potpuno je razvijen i testiran postupak
donošenja odluke o poreklu čiji je cilj da se klasifikuju nepoznati
komadi keramike na osnovu njihovih elementarnog sastava određenog
korišćenjem pEDXRF spektrometrije. Dakle, analitička ispitivanja
praćena primenom metoda prepoznavanja oblika na dobijene rezultate,
iskorišćena su za klasifikaciju (a samim tim i utvrđivanje porekla), ali i
ekstrakciju najdiskriminantnijih obeležja. Kako predstavljaju
najznačajniji deo postupka utvrđivanja porekla, testirane su mogućnosti
dve metode za redukciju dimenzija: jedna od njih je analiza glavnih
komponenti (PCA) i druga koja je zasnovana na matricama rasejanja.
Pokazano je da je redukcija dimenzija zasnovana na matricama
rasejanja efikasniji metod za klasifikaciju. U daljem postupku
klasifikacije, projektovana su dva linearna klasifikatora na osnovu
željenog izlaza, čime je postignuto da 7 od 8 nepoznatih uzoraka iz
skupa za testiranje bude korektno klasifikovano.
Na osnovu potvrđenih rezultata, zaključak je da, uprkos
ograničenjima koja su tipična za primenjenu analitičku tehniku,
elementarni sastav može biti nosilac informacija o poreklu. Uz pomoć
III
nove, potpuno razvijene procedure, keramički predmeti se mogu
klasifikovati na osnovu njihovog elementarnog sastava i poznatog
porekla.
Abstract (en)
Archaeological ceramics can be studied in the context of origin of
production or production technologies, as well as the distribution of
specific ware types or whole assemblages. The provenience studies have
at their disposal an arsenal of different techniques, both analytical and
statistical to arrive at answers to archaeological issues. Special place in
a long list of analytical techniques belongs to non-destructive analyses
performed using IR or Raman spectroscopy, PIXE or XRD, but one that
have been most commonly used is energy dispersive X-ray fluorescence
(EDXRF) spectrometry proven to be efficient and suitable for
archaeological ceramics provenience studies. During the past ten years
the use of portable XRF (pXRF), field-portable (fpXRF) or hand-held
(hh)XRF spectrometers has increased significantly. Such instruments
and techniques become affordable for many applications that generate
fast results which imply almost immediate interpretation and decision.
Guided by this and the fact that systematic analytical
examinations of archaeological ceramics from the Vinča culture are very
obscure, the objective of this research was to examine the possibility of
using information of ceramic chemical characteristics derived by
pEDXRF spectrometry for classification. As the ceramics belonging to
the Vinča culture play an important role in global archaeology, it is of
great importance to study as many aspects of their provenience as
possible. Another question arises whether pattern recognition methods
can be applied to the data obtained by EDXRF analytical method. The
focus of this study was on non-destructive characterisation of ceramic
V
findings excavated at three Neolithic sites: Vinča-Belo Brdo near
Belgrade, Pločnik near Prokuplje, and Bubanj near Niš, and their
classification according to elemental compositions and well-known
provenance. Thirty-three pottery sherds from the site of Vinča, 27
different fragments from the site of Pločnik, and 15 pottery sherds from
the site of Bubanj were organised in three sample assemblages. The
main characteristic of the ceramic assemblages was their well-known
provenance (on the basis of archaeological reasons). Such an approach
was selected since in archaeometry research, two different approaches
can be followed to determine the origin of production: comparison with
the clay or with the artefacts of well-known provenance.
A fully-developed decision-making procedure is proposed with
main goal to classify unknown ceramic findings based on their
elemental compositions derived by pEDXRF spectrometry and wellknown
provenance. So, analytical examinations were followed by
application of pattern recognition methods to the obtained results as
part of the decision-making procedure developed and improved to
classification (and consequently sourcing) purpose and to extract the
most discriminant features. As it is a major part of decision-making
procedure, the possibilities of two dimension reduction methods were
tested: one of them is principal component analysis (PCA) and the
second scattering matrices-based dimension reduction. Scattering
matrices-based dimension reduction was found to be the more efficient
method for the purpose. Further, two linear classifiers, designed based
on the desired output allowed for 7 of 8 unknown samples from the test
set to be correctly classified.
Based on the validated results, the conclusion is that despite the
constraints typical of the applied analytical technique, the elemental
composition can be considered as viable information in provenience
studies. With a fully-developed procedure, ceramic artefacts can be
classified based on their elemental composition and well-known
provenance.
Authors Key words
pEDXRF spektrometrija, prepoznavanje oblika, redukcija dimenzija,
selekcija i ekstrakcija obeležja, neuralne mreže radijalne osnove
klasifikacija, kulturno nasleđe, neolitska keramika
Authors Key words
pEDXRF spectrometry, Pattern recognition, Dimension reduction,
Feature selection and extraction, Radial basis neural network
Classification, Cultural Heritage, Neolithic ceramics
Classification
66.017/.018
Subject
Arheološki nalazi - Keramika
Subject
Ispitivanje materijala - Statistička analiza
Type
Tekst
Abstract (sr)
Arheološka keramika se može izučavati u kontekstu porekla
proizvodnje ili tehnologije izrade, kao i distribucije određenih vrsta
posuda ili čitavih grupa. Ovakve studije porekla imaju na raspolaganju
čitav arsenal različitih tehnika (kako analitičkih, tako i statističkih) da
bi došle do odgovora na postavljena arheološka pitanja. Posebno mesto
u dugoj listi analitičkih tehnika pripada nedestruktivnim analizama kao
što su IC ili Ramanska spektroskopija, PIXE ili XRD. Među njima se
posebno izdvaja, kao najčešće korišćena energetski disperzivna
rendgenska fluorescentna (EDXRF) spektrometrija, koja se pokazala
efikasna i pogodna za izučavanje porekla arheološke keramike. Tokom
poslednjih deset godina, upotreba prenosnih XRF (pXRF), terenskih
(fpXRF) ili ručnih (hh)XRF spektrometara značajno je povećana. Takvi
instrumenti i tehnike postali su pristupačni za mnoge primene koje
generišu brze rezultate što podrazumeva njihovo gotovo trenutno
tumačenje i donošenje odluke.
Imajući ovo u vidu, kao i činjenicu da su sistematska analitička
ispitivanja keramika vinčanske kulture vrlo sporadična, cilj ovog
istraživanja bio je da se ispita mogućnost korišćenja informacija o
elementranom hemijskom sastavu keramičkih predmeta generisanih
pEDXRF spektrometrijskom analizom za klasifikaciju. Kako keramika
vinčanske kulture ima važnu ulogu u svetskoj arheologiji, izučavanje
njenog porekla, sa što je moguće više aspekata je od velikog značaja.
II
Posebno pitanje koje se tokom ovih istraživanja nametnulo je da li se
metode prepoznavanja oblika mogu uspešno primeniti na podacima
dobijenim EDXRF analitičkom metodom. Fokus ove studije je bio na
nedestruktivnoj karakterizaciji keramičkih predmeta iskopanih na tri
neolitska lokaliteta: Vinča - Belo Brdo kod Beograda, Pločnik kod
Prokuplja i Bubanj kod Niša i njihova klasifikacija prema elementarnom
sastavu i dobro definisanom poreklu. Trideset tri fragmenta sa lokaliteta
Vinča, 27 različitih fragmenata sa lokaliteta Pločnik i 15 ostataka sa
lokaliteta Bubanj organizovani su u tri grupe. Osnovna karakteristika
grupe bila je dobro definisano poreklo svakog pripadnika (na osnovu
arheoloških razmatranja). Ovakav pristup je odabran, jer su u
arheometrijskim istraživanjima moguća dva različita pristupa za
utvrđivanje porekla proizvodnje: poređenje sa glinom ili sa artefaktima
poznatog porekla.
U okviru disertacije potpuno je razvijen i testiran postupak
donošenja odluke o poreklu čiji je cilj da se klasifikuju nepoznati
komadi keramike na osnovu njihovih elementarnog sastava određenog
korišćenjem pEDXRF spektrometrije. Dakle, analitička ispitivanja
praćena primenom metoda prepoznavanja oblika na dobijene rezultate,
iskorišćena su za klasifikaciju (a samim tim i utvrđivanje porekla), ali i
ekstrakciju najdiskriminantnijih obeležja. Kako predstavljaju
najznačajniji deo postupka utvrđivanja porekla, testirane su mogućnosti
dve metode za redukciju dimenzija: jedna od njih je analiza glavnih
komponenti (PCA) i druga koja je zasnovana na matricama rasejanja.
Pokazano je da je redukcija dimenzija zasnovana na matricama
rasejanja efikasniji metod za klasifikaciju. U daljem postupku
klasifikacije, projektovana su dva linearna klasifikatora na osnovu
željenog izlaza, čime je postignuto da 7 od 8 nepoznatih uzoraka iz
skupa za testiranje bude korektno klasifikovano.
Na osnovu potvrđenih rezultata, zaključak je da, uprkos
ograničenjima koja su tipična za primenjenu analitičku tehniku,
elementarni sastav može biti nosilac informacija o poreklu. Uz pomoć
III
nove, potpuno razvijene procedure, keramički predmeti se mogu
klasifikovati na osnovu njihovog elementarnog sastava i poznatog
porekla.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.