GPR v archeológii

 

Archeológia je jeden z odborov, ktorý goeofyzikálne merania často využíva. Gpr merania prinášajú najdetailnejšie informácie o štruktúrach pod povrchom zeme, preto ich využitie v archeológii má svoje prednostné postavenie. Pre archeologické výskumy sa vykonávajú v zásade dva typy gpr meraní - mapovanie gpr anomálií a 3D gpr merania.

 

Čo je mapovanie gpr anomálií.

 

S georadarom sa merajú línie na zemskom povrchu, kde sa za každým malým úsekom pohybu (napríklad 5cm), odmerá a zaznamená odozva podložia na vysokofrekvenčný elektromagnetický impulz (napríklad 500MHz impulz). Vznikne tak súvislý radarový záznam alebo 2D profil, v ktorom vidíme odozvu podložia v tomto vlnovom fyzikálnom svete. Následne je potrebné takýto záznam čo najobjektívnejšie vyhodnotiť, teda odborne interpretovať. Príklady vyhodnotenia sú na nasledujúcich obrázkoch. Dnešné georadary poskytujú možnosť okamžitého vyhodnotenia profilov na obslužných monitoroch. Ak sa v profile objaví jasná štruktúra, ktorú vieme identifikovať ako murivo, krypta, potrubie, šachta, atď..., môžeme polohu anomálie označiť na skúmanej ploche značkou – kolíkom, kriedou a pod. a vieme povedať čo to je, v akej hĺbke to je a aké to má rozmery. 

 

 

 

 

Po systematickom 2D profilovaní skúmanej plochy máme na povrchu veľké množstvo povrchových značiek, ktoré vieme logicky pospájať do celkov a z týchto informácií je možné vytvoriť geometrický plán rozloženia podzemných objektov v podobe mapy. Toto je princíp mapovania gpr anomálií. Na nasledujúcom obrázku je výsledok takého gpr mapovania v obci Gerlachov. Mapa zachytáva zaniknutý kostolík pri zvyšku veže v strede obce.

 

 

 

Čo je 3D gpr meranie a 2,5D vizualizácia.

 

Najlepšia analógia je z oblasti vytvárania obrazov na obrazovke starších televízorov. Jeden obraz je najprv pomocou riadkového rozkladu zosnímaný kamerou riadok po riadku a obdobne je zložený na obrazovke televízora. Premietaním sledu obrázkov sa v našej hlave vytvorí vnem kontinuálneho obrazového deja. Podobným spôsobom sa najprv riadok po riadku alebo línia po línii musí premerať georadarom celá skúmaná plocha. Rozostup línií merania sa volí čo najhustejšie. Potom sa celý set nameraných dát spracuje softvérom v počítači do tzv. priestorovej kocky. V nej sú dointerpolované chýbajúce body v priestore a korigované niektoré javy, pre ktoré sa laikovi zdá gpr záznam ako pohľad na rozsypaný čaj. Grafické výpočty sa zoradia v tenkých rezoch plôch pod sebou. Nakoniec sa spustí kontinuálny pohľad na plochu XY zvrchu, pri ktorom sa ponárame do hĺbky. Takto vznikne 2,5D vizualizácia alebo vnem z 3D gpr merania. Tieto XY rezy sa nazývajú časové snímky. Z rezov, v ktorých sú viditeľné jasné kontúry podzemných objektov, môžeme vytvoriť veľmi objektívnu interpretáciu merania. Interpretácia je zbavená od zjednodušení a subjektivity, ktoré chtiac nechtiac vkladáme do interpretácie pri predchádzajúcom spôsobe merania, teda mapovaní gpr anomálií. Príklad výstupu 2,5D merania je na nasledujúcich obrázkoch vo forme časového snímku v presne určenej hĺbke. Na obrázku vidíme základy zaniknutého kostola. Vľavo je neupravený XY rez 22 x 22 metrovej plochy v hĺbke 1,2 metra, vpravo je tento rez interpretovaný. V tomto konkrétnom prípade sa dajú rozlíšiť aj stavebné fázy prestavby kostola.

 

 

 

Veľkou výhodou 3D gpr merania je, že zachytí všetky viditeľné objekty v skúmanej ploche, teda aj novodobé inžinierske siete, staré chodníky, oplotenia. Veľmi ľahko vieme takéto objekty vyseparovať a interpretovať len to, čo je podstatné pre archeologický výskum. Georadarový 3D prieskum s dostatočnou hustotou línií a vhodnou frekvenciou antény pre vysoké rozlíšenie detailov dokáže identifikovať aj polohy výraznejších menších objektov ako hroby, náhrobné kamene, kazery a podobne. Tu sa musí len dodržať jedna podmienka - rozostup línií paralelných profilov musí byť menší ako najmenší rozmer hľadaného objektu.

 

Čo je 3D vizualizácia gpr merania.

 

Z dát, ktoré sme pozbierali líniovým meraním v teréne pri 3D meraní vieme za istých predpokladov vygenerovať aj plné 3D zobrazenie. Tento softvérový postup spriehľadní určité úrovne gpr signálu, ktoré zodpovedajú bežnému zemskému podkladu, teda relatívne homogénnej pôde a zviditeľní len určité výrazné anomálie,  ktoré prislúchajú napríklad murivám a dutinám. Podzemný objekt so všetkými svojimi časťami „ vystúpi zo šedej hmoty “ v pracovnej priestorovej kocke vo svojej presnej polohe. Vieme ho potom ľubovoľne natáčať a pozrieť z akéhokoľvek uhla pohľadu. Na nasledujúcich obrázkoch sú príklady 3D vizualizácie základov kostola z predchádzajucej 2,5D ilustrácie. Je to surová vizualizácia bez akéhokoľvek umelého zásahu do priestorových dát.  Plnú 3D vizualizáciu z uvedeného príkladu si môžete pozrieť v sekcii Projekty TERRA.

 

 

 

Môže to byť posledný krok, ktorý je užitočný pre archeológiu. My však možeme s priestorovými dátami ďalej pracovať a vytvárať sofistikované priestorové modely. Modelovanie však už nie je prísne exaktná úroveň interpretácie georadarových meraní ale dobre poslúži ako prezentačný výstup so silnou výpovednou hodnotou. Príklad modelovania predchádzajúcej 3D vizualizácie základov kostola je na posledných obrázkoch.

 

 

 

Možnosti gpr merania pre archeológiu tu nekončia. Najšpičkovejšie georadary so 16 až 32-kanánlovými anténnymi poľami MALA MIRA, ktoré asi tak skoro na Slovensku neuvidíme, dokážu previesť súčasne také veľké množstvo paralelných meraní s takou hustotou, že sa v takom prípade výsledok merania právom nazýva True 3D. Takéto meracie súpravy sú zároveň veľmi efektívne. Napríklad premeranie pol hektára plochy je s touto technikou hotové za pár hodín, zatiaľ čo s klasickou gpr aparatúrou to trvá viac dní až týždňov.