Vignette archeoViz (fr)

archeoViz est une application dédiée à l’archéologie. Elle permet de visualiser, d’explorer interactivement, et d’exposer et communiquer rapidement sur le web des données archéologiques de terrain. Elle propose des visualisations en 3D et 2D, génère des coupes et des cartes des restes archéologiques, permet de réaliser des statistiques spatiales simples (enveloppes convexes, surfaces de régression, estimation de densité par noyau en 2D), et de visualiser une chronologie interactive des fouilles d’un site. archeoViz peut être utilisée localement ou déployée sur un serveur, soit en chargeant des données via l’interface, soit en lançant l’application avec un jeu de donnée spécifique. L’interface est disponible en anglais, français, italien, et portugais.

Installation

archeoViz peut être employée de deux manières:

Locale

Le package peut être installé depuis le CRAN:

La version de développement peut être télécharée depuis GitHub:

Après quoi, chargez le package et lancez l’application avec:

Déployée

Pour déployer archeoViz sur votre Shiny server, téléchargez premièrement le package:

Puis, rendez-vous à https://<your-shiny-server>/archeoviz-main.

Pour paramétrer l’application avec vos données et préférences, éditez le fichier app.R situé à la racine du répertoire de l’application:

Les valeurs possibles pour le paramètre set.theme sont illustrées sur cette page. La langue de l’application peut être définie avec le paramètre lang.

Démonstration

Des instances de démonstration de l’application sont déployées sur le Shiny server d’Huma Num:

Des cas d’applications à divers sites archéologiques sont rassemblés sur le Portail archeoViz.

Recommandations communautaires

Signaler un bug

Si vous rencontrez un bug, ouvrez une issue en indiquant tous les détails nécessaires pour le reproduire.

Suggérer un changement

Les suggestions de modifications sont bienvenues. Les demandes peuvent concerner des fonctions additionnelles, des modifications dans la documentation, des exemples additionnels, de nouvelles fonctionnalités, etc. Elles peuvent être faite en ouvrant une issue ou, mieux encore, en employant une pull requests et le modèle GitHub Fork and Pull.

Utilisation

Considérant les restes archéologiques d’un site donné, archeoViz est conçu pour réduire les freins techniques à la réalisation de trois objectifs:

N.B.: par conséquent, archeoViz n’est pas destiné à se substituer à des outils d’analyse plus sophistiqués (e.g., SIG, packages statistiques, etc.)

Données

Il existe trois manières d’introduire des données dans archeoViz:

  1. en chargeant des tableaux à partir de l’onglet “Données”,
  2. en employant le générateur de données aléatoire dans l’onglet “Données”;
  3. en paramétrant la fonction archeoViz avant de lancer l’application.

Par chargement de tableaux

Des tableaux pour trois types de données peuvent être chargés à partir de l’onglet “Données”:

  • un tableau “objects” (requis), à propos des objets;
  • un tableau “refits” (optionnel), à propos des relations de remontage;
  • un tableau “timeline” (optionnel), à propos des carrés du site et des années où ils ont été fouillés.

Les tableaux doivent être au format .csv et la première ligne doit contenir les noms des variables (le symbole séparateur du csv peut être défini dans l’interface). Les contenus au format html sont autorisés. Cela permet notamment d’introduire références vers des ressources complémentaires du jeu de données (par .ex l’identifiant unique de l’objets dans une autre base de données, ou ceux des concepts d’ontologies employés pour décrire l’objet, etc.).

Tableau objets

Chaque ligne décrit un objet et doit comporter les variables obligatoires suivantes :

  • id : valeur alphanumérique, identifiant unique de l’objet
  • xmin : valeur numérique, coordonnée de l’objet en axe X (en cm)
  • ymin : valeur numérique, coordonnée de l’objet en axe Y (en cm)
  • zmin : valeur numérique, coordonnée de l’objet en axe Z (valeur positive de profondeur en cm)
  • layer : valeur alphanumérique, identifiant de la couche de l’objet
  • object_type : valeur alphanumérique, catégorie de l’objet

De plus, des variables optionnelles sont possibles:

  • square_x : valeur alphanumérique, identifiant du carré de l’objet en axe X
  • square_y : valeur alphanumérique, identifiant du carré de l’objet en axe Y
  • year : valeur numérique, année de fouille de l’objet
  • xmax : valeur numérique, lorsque la localisation de l’objet en X est comprise dans un intervalle de coordonnées
  • ymax : valeur numérique, lorsque la localisation de l’objet en Y est comprise dans un intervalle de coordonnées
  • zmax : valeur numérique, lorsque la localisation de l’objet en Z est comprise dans un intervalle de coordonnées
  • object_edit : nombre non limité de variables additionnelles décrivant l’objet (les noms de colonnes doivent commencer par object_ et avoir des suffixes différents

Les labels des carrés du carroyage :

  • sont ordonnés alpha-numériquement ;
  • ne sont pas affichés, afin d’éviter des affichages erronés, si le nombbre de labels ne correspond pas exactement au nombre total de carrés de 100 cm pouvant être définis dans l’intervalle des coordonnées minimales et maximales contenues dans les variables xmin et ymin ;
  • peuvent être complétés avec les paramètres add.x.square.labels et add.y.square.labels de la fonction archeoViz() afin d’ajouter les labels manquants (respectivement, sur les axes X et Y du carroyage).

Par génération de données aléatoires

À des fins de démonstration, il est possible d’employer des données aléatoirement générées. Déplacer le curseur sur une valeur supérieure à 0, dans l’onglet “Données”, active cette fonctionnalité (replacer le curseur sur 0 la désactive). Des données d’objets, de remontage, et de chronologie de la fouille sont alors générés, permettant de tester toutes les fonctionnalités d’archeoViz.

Par paramétrage de la fonction

La fonction de lancement d’archeoViz() peut être exécutée sans définir de paramètres:

ou en employant les paramètres objects.df, refits.df, timeline.df afin de charger des données relatives, respectivement, aux objets, aux remontages, et à la chronologie.

Sous-sélection de données

Après que les données soient chargées, des sous-sélection peuvent être réalisées en employant les options du menu gauche de l’interface. Plusieurs paramètres sont possibles: le mode de localisation, les catégories des objets, et la définition de sous-groupes de données.

Par mode de localisation

La localisation des objets archéologiques peut avoir été enregistrée de différentes manières, plus ou moins précises: comme des points (coordonnées xyz), sur des lignes, des plans, ou au sein de volumes (intervalles de valeurs x, y et/ou z). Dans archeoViz, une distinction est faite entre les localisations exactes (les points) et les autres types de localisations vagues (lignes, plans, volumes). Les boutons permettent de sélectionner le sous-ensemble de données correspondant à l’un, l’autre, ou les deux modes de localisation.

Par catégorie d’objet

Des sous-ensembles de données peuvent être définis à partir des catégories des objets, en employant les champs “Variable” et “Valeurs”. Après que l’une des variables ait été sélectionnée (“object_type” ou une autre “object_” variable possible), ses valeurs apparaissent en dessous et peuvent être sélectionnées en cochant les items. La sélection doit être validée en cliquant sur le bouton “Valider”. Cette sélection détermine les données qui seront présentées dans les graphiques et tableaux.

Sous-groupes de données

Il est, de plus, possible de préciser si les couleurs doivent être définies en fonction des couches ou en fonction de la variable objet sélectionnée.

Des sous-groupes de données peuvent être définies de deux manières: soit par couche ou en fonction de la variable “object_” sélectionnée. Cette option détermine l’application des couleurs dans les graphiques 3D et 2D et les sous-groupes de données auxquels sont appliqués les calculs de surface de régression et d’enveloppes convexes.

Par objet

Dans les onglets “Vue 3D”, “Carte”, “Section X” et “Section Y”, cliquer sur un point active l’affichage d’informations à son sujet dans le tableau présent sous la visualisation.

Remontages

Les remontages sont généralement enregistrés de deux manières par les archéologues:

  1. par ensemble d’objets remontant entre eux: en employant alors un tableau à deux colonnes où une ligne correspond à un objet. La première colonne contient l’identifiant unique de l’objet et la deuxième colonne contient l’identifiant unique de l’ensemble d’objets remontant entre eux auquel l’objet considéré appartient.
  2. par relation de remontage: en employant alors un tableau à deux colonnes où une ligne correspond à une relation de remontage. La première colonne contient l’identifiant unique du premier objet et la deuxième colonne contient l’identifiant unique du deuxième objet.

Bien que la seconde structure de donnée soit plus précise, c’est la première qui est le plus fréquemment employée.

Ces deux structures de données sont traitées différement dans archeoViz:

Visualisations interactives

Les visualisations dans les onglets “Vue 3D”, “Carte”, “Section X” et “Section Y” sont générées à l’aide de la librairie plotly. Toutes ces visualisations sont dynamiques et sont surmontées d’une barre de menu comportant plusieurs options (générer un fichier image, zoomer, déplacer le point de vue, etc.). Davantage de détails sont disponibles sur le site de plotly.

Cliquer sur un item de la légende modifie l’affichage:

Cette fonctionnalité permet de définir les couches devant être affichées. De plus, la taille des points peut être ajustée, ainsi que l’affichage ou non des relations de remontage.

Sorties graphiques

Plusieurs sorties graphiques peuvent être générées dans archeoViz.

Statistiques spatiales

archeoViz comporte quelques fonctionnalités d’analyse spatiale, destinées à usage simple et exploratoire.

Surfaces de régression

Dans l’onglet “Vue 3D”, cliquer sur “Calculer les surfaces” puis “Valider” affiche les surfaces de régression associées à chaque sous-ensemble de points (couche), comportant au moins 100 points. Les surfaces sont calculées grâce au modèle additif généralisé implémenté dans le package mgcv.

Enveloppes convexes

Cliquer sur “Calculer les enveloppes” puis “Valider”, dans l’onglet “Vue 3D”, affiche les enveloppes convexes associées à chaque sous-ensemble de points (couches), comportant au moins 20 points. Les enveloppes sont calculées en employant le package cxhull.

Estimation 2D de densité par noyau

Dans l’onglet “Plan”, cocher la case “Calculer la densité” et cliquer sur “Valider” génère un plan comportant des lignes de contour représentant la densité des points. La densité peut être calculée pour l’ensemble des points ou par couche (comportant au moins 30 points). L’estimation bidimensionnelle de densité par noyau est calculée avec la fonction kde2d du package MASS (à travers le package ggplot2).

Reproductibilité

archeoViz est, par définition, une application interactive. Toutefois, plusieurs fonctionnalités permettent de garantir la reproductibilité et la communicabilité à des tiers du résultat d’interactions avec l’application.

Paramètres avancés

La fonction archeoViz() admet de nombreux paramètres optionnels, relatifs à:

Carroyage

  • square.size : numérique. Taille (longueur et largeur) en centimètre des carrés du carroyage. La valeur par défaut est 100 cm.
  • reverse.axis.values : caractères. Nom de l’axe ou des axes à inverser (une combinaison de ‘x’, ‘y’, ‘z’).
  • reverse.square.names : caractères. Nom de l’axe ou des axes pour lesquels inverser l’ordre des labels de carrés (une combinaison de ‘x’, ‘y’, ‘z’).
  • add.x.square.labels : caractères. Labels de carrés additionnels pour l’axe ‘x’.
  • add.y.square.labels : caractères. Labels de carrés additionnels pour l’axe ‘y’.

Pré-sélection des paramètres

  • class.variable : caractères. Au lancement de l’application, nom de la variable à pré-sélectionner.
  • class.values : caractères. Au lancement de l’application, nom des valeurs à pré-sélectionner.
  • default.group : caractères. Au lancement de l’application, pré-sélection de la variable à employer pour grouper les données (soit “by.layer” ou “by.variable”).
  • location.mode : caractères. Au lancement de l’application, pré-sélection du ou des modes de localisation à afficher (soit “exact”, “fuzzy”, ou “exact.fuzzy”).
  • map.z.val : numérique. Au lancement de l’application, valeurs minimale et maximale des coordonnées Z à présélectionner dans la visualisation en plan.
  • map.density : caractères. Au lancement de l’application, calculer et afficher ou non les courbes de densité dans la visualisation en plan (soit “no”, “overall”, ou “by.variable”).
  • map.refits : TRUE ou FALSE. Afficher ou non les remontages dans la visualisation en plan.
  • plot3d.hulls : TRUE ou FALSE. Au lancement de l’application, calculer et afficher ou non les enveloppes convexes dans la visualisation 3D.
  • plot3d.surfaces : TRUE ou FALSE. Au lancement de l’application, calculer et afficher ou non les surfaces de régression dans la visualisation 3D.
  • plot3d.refits : TRUE ou FALSE. Au lancement de l’application, afficher ou non les remontages dans la visualisation 3D.
  • sectionX.x.val : numérique. Au lancement de l’application, valeurs minimale et maximale des coordonnées X à présélectionner dans la visualisation en section X.
  • sectionX.y.val : numérique. Au lancement de l’application, valeurs minimale et maximale des coordonnées Y à présélectionner dans la visualisation en section X.
  • sectionX.refits : TRUE ou FALSE. Au lancement de l’application, afficher ou non les remontages dans la visualisation en section X.
  • sectionY.x.val : numérique. Au lancement de l’application, valeurs minimale et maximale des coordonnées X à présélectionner dans la visualisation en section Y.
  • sectionY.y.val : numérique. Au lancement de l’application, valeurs minimale et maximale des coordonnées Y à présélectionner dans la visualisation en section Y.
  • sectionY.refits : TRUE ou FALSE. Au lancement de l’application, afficher ou non les remontages dans la visualisation en section Y.
  • camera.center : numérique. Au lancement de l’application, coordonnées du point vers lequel la caméra est orientée dans la visualisation 3D (valeurs par défaut: x=0, y=0, z=0).
  • camera.eye : numérique. Au lancement de l’application, coordonnées de la position de la caméra dans la visualisation 3D (valeurs par défaut: x=1.25, y=1.25, z=1.25).

Affichage réactif des visualisations

  • run.plots : TRUE ou FALSE. Si les visualisations doivent, ou non, être immédiatement calculées et affichées (sans nécessiter un clic sur les boutons de l’interface).

Remerciements

L’application et le package archeoViz sont développés et maintenus par Sébastien Plutniak. Arthur Coulon, Solène Denis, Olivier Marlet, et Thomas Perrin ont testé et soutenu ce projet durant ses premières étapes. Renata Araujo et Sara Giardino ont traduit l’application respectivement en portugais et en italien.

Références