Abstract Digitalisation is changing society and the sciences. In the future, it will increasingly affect Finnish archaeology and the preservation of cultural heritage data as a cross-cutting factor for materials and work practices. The research focused on the current state and characteristics of the digitalisation of both global and Finnish archaeology. This study is the first doctoral dissertation that discusses the digitalisation of Finnish archaeology. Technologisation and computerisation of archaeology have been going on for decades, but even in a global context, the concept of digitalisation is rarely attached to archaeological discussion of these trends. In this study, archaeology is examined through an interdisciplinary conceptual (theoretical) framework, which allowed comparison of the characteristics of digitalisation between global and Finnish archaeology. The aim was also to recognise digital development goals that may be either shared between various disciplines or specific to the field of archaeology. Archaeology was studied by utilising a variety of data sources and case examples. The answers to questions regarding digital development needs can be generalised to Finnish archaeology in its entirety. The evolution towards digitalisation of global archaeology is a consequence of the development of information technologies. The internal development of discipline and emerging needs have also contributed to it. Archaeological concepts and paradigms related to digital transition are partly internal and continuously evolving. Technological development is uneven at the global level: there are trailblazers who already utilise the latest technologies. These trailblazers are currently developing digital infrastructures of various sizes, even transnationally. This trend is common in various disciplines, and during research work, it was identified as a predominant trend of international archaeology. The internationally-recognised digital development goals of archaeology have not been widely discussed in Finland. Important areas of development include guidelines and best practices for digitality, understanding the importance of digital management and the digital data life-cycle, creating opportunities for the digitalisation of archaeological projects and processes, and providing access to original data collections. / Tiivistelmä Digitalisaatio muokkaa yhteiskuntaa ja tieteitä. Se tulee vaikuttamaan yhä kattavammin Suomen arkeologiaan ja kulttuuriperinnön säilyttämiseen aineistot ja työkäytännöt läpileikkaavana tekijänä. Väitöstutkimuksessa kartoitettiin globaalin ja suomalaisen arkeologian digitalisoitumisen nykytilaa ja ominaispiirteitä. Tutkimus on ensimmäinen arkeologian digitalisaatiota käsittelevä väitöskirja Suomessa. Arkeologian teknologisoituminen ja tietokoneistuminen on jatkunut jo vuosikymmeniä, mutta yleismaailmallisestikin tämä kehityskulku liitetään aiheen tiimoilta käytävässä arkeologisessa keskustelussa vain harvoin digitalisaatio-käsitteeseen. Tutkimuksessa arkeologiaa tarkastellaan tieteidenvälisen käsitteellisteoreettisen viitekehyksen kautta, mikä mahdollisti globaalin ja Suomen arkeologian digitalisoitumisen ominaispiirteiden vertailun. Tutkimuksessa kartoitettiin sekä tieteenaloille yhteisiä että arkeologian alalla todennettuja digitaalisia kehittämiskohteita. Arkeologiaa tutkittiin erilaisten aineistolähteitä ja esimerkkitapauksia hyödyntäen. Digitaalisiin kysymyksiin saadut vastaukset ja digitaaliset kehittämistarpeet ovat yleistettävissä koskemaan koko suomalaista arkeologiaa. Globaali arkeologian kehitys kohti digitalisaatiota tapahtuu sekä yleisen informaatioteknologisen kehityksen että tieteenalan sisäisen kehityksen ja muotoutuvien tarpeiden myötä. Digitalisaatioon liittyvät käsitteet ja paradigmat ovat osin tieteen sisäisiä ja jatkuvasti uudelleenmuotoutuvia. Teknologisoitumisen kehityskulku on arkeologian globaalilla tasolla epätasainen: on olemassa edelläkävijätahoja, jotka hyödyntävät uusimpia teknologioita. Edelläkävijät kehittävät parhaillaan vaihtelevan laajuisia, jopa valtioiden välisiä, digitaalisia infrastruktuureja. Tämä kehityskulku on eri tieteiden aloille yhteinen, ja se tunnistettiin tutkimuksen teon aikana vallitsevaksi trendiksi kansainvälisessä arkeologiassa. Kansainvälisesti arkeologiassa todennetut kehittämiskohteet eivät ole olleet juuri esillä Suomessa. Tärkeitä kehittämisen aihealueita ovat digitaalisuuteen liittyvät ohjeet ja käytännöt, digitaalisen aineistonhallinnan ja elinkaaren merkityksen ymmärtäminen, projekteille ja prosesseille suunnattujen digitalisoitumismahdollisuuksien luominen ja niiden hyödyntäminen sekä alkuperäisten dataoriginaalien saatavuuden kehittäminen.

Abstract High energy prices and new environmental policies have made geothermal energy increasingly popular. The EU, including Finland, aims to increase the use of renewable energy resources and reduce carbon emissions. Geothermal energy pile foundations, so-called energy piles, are considered a viable alternative technology for producing energy instead of traditional methods. Geothermal heat pump systems are economically efficient and renewable environmentally friendly energy production systems in which the ground acts as a heat source in winter and as a heat sink in summer. Energy piles are economical systems, as they act as dual-purpose structures in energy production and load transfer from buildings to the ground, avoiding extra expenses in ground boring solely for energy production. However, use of ground heat exchangers (GHE) for energy production in energy piles can result in temperature variations in the pile shaft and surrounding soil, in turn affecting the thermo-mechanical behaviour of pile shaft and soil in both structural and geotechnical terms. Despite large numbers of energy piles being installed, there is still a lack of reliable information and experience about the thermo-mechanical behaviour of these structures and their energy efficiency in cold climates. This thesis investigated the efficiency performance of energy pile foundations and their productivity in cold climates by considering different groundwater flow effects and short-term imbalanced seasonal thermal loadings. The structural and geotechnical bearing capacity of different types of energy piles fitted with GHEs were also evaluated, using numerical models, and the possibility of collapse due to use of thermal systems was examined. Use of the model to compare the performance of different GHEs in terms of their efficiency revealed that at a particular fluid flow rate, double U-tube systems had greater productivity than other systems tested. The results also indicated that using energy piles under medium groundwater flow can improve the productivity of systems by around 20% compared with saturated conditions with no groundwater flow. It was also concluded that in a design context, the structural bearing capacity of piles needs to be reduced due to the additional thermal stresses induced by heating/cooling pile operations. / Tiivistelmä Kasvaneet energiakustannukset ja kiristyneet ympäristösäädökset ovat lisänneet geotermisten energiaratkaisujen suosiota. EU, mukaan lukien Suomi, on asettanut tavoitteekseen lisätä uusiutuvien energialähteiden käyttöä ja vähentää hiilidioksidipäästöjä. Geotermistä energiaa hyödyntävä paaluperustukset, niin kutsutut energiapaalut, tarjoavat uudenlaisen teknologian vähäpäästöisen energian tuottamiseen. Geotermiset lämpöpumppujärjestelmät, maalämpöpumput, ovat taloudellisia ja ympäristöystävällisiä energiantuotantomenetelmiä, jotka talviaikaan siirtävät maaperään varastoitunutta energiaa rakennuksen lämmittämiseen ja vastaavasti jäähdyttävät rakennusta kesällä siirtämällä lämpöä maaperään. Energiapaalujen taloudellisuus syntyy siitä, että ne pystyvät palvelemaan rakennusta kahdessa roolissa. Ne ovat osa rakennuksen energiajärjestelmää ja toimivat samalla myös kantavana rakenteena, joka siirtää rakennuksen kuormia perustuksilta maaperään. Lämpöpumppujärjestelmän kytkeminen paaluihin voi johtaa lämpötilan vaihteluun paaluissa sekä niitä ympäröivässä maaperässä, mikä puolestaan vaikuttaa paalujen ja maaperän lämpömekaanisiin, rakenteellisiin sekä geoteknisiin ominaisuuksiin. Vaikka energiapaaluja on asennettu jo paljon, ei paalujen lämpömekaanisesta käyttäytymisestä tai energiatehokkuudesta kylmien ilmastojen alueilla ole vielä paljoa tutkittua tietoa. Tässä väitöstutkimuksessa selvitettiin numeerisesti energiapaalujen rakennuspaikan pohjaolosuhteista riippuvaa tuottopotentiaalia Skandinaavisissa olosuhteissa ja ilmastossa. Tarkastelut kohdistuivat erityisesti pohjavesivirtauksen sekä vuodenaikojen ja ilman lämpötilan vaihtelun vaikutuksiin. Tutkimuksessa arvioitiin myös paalujen lämpötilan vaihtelujen vaikutuksia paalujen geoteknisiin ja rakenteellisiin ominaisuuksia sekä kestävyyteen. Numeeristen simulaatiotulosten perusteella betonipaaluun asennetun U-putkirakenteen avulla saavutetaan paras tuottopotentiaali. Tulokset osoittivat, että kohtalainen pohjaveden virtaus parantaa systeemin tuottoa noin 20 % verrattuna tilanteeseen, jossa vedellä kyllästetyssä maassa ei tapahdu pohjaveden virtausta. Analyysitulokset osoittavat myös, että paalujen lämpötilavaihteluista aiheutuvat lisäjännitykset vähentävät paalujen kantokykyä, mikä tulee ottaa huomioon paalujen mitoituksessa.