Remote sensing in de archeologie

Bron: www.kennislink.nl
Door Elise van der Horst


In het Limburgse luchtruim zweeft een klein vliegtuigje met een speciale missie: het opsporen van de verdedigingslinie rondom het Genneperhuis. Speciale camera’s maken foto’s van het landschap. ’Niets bijzonders,’ zou je denken, ‘dat doet Google ook’. Maar deze camera’s fotograferen wat wij met ons blote oog niet kunnen zien: nabij-infrarood licht dat bomen en planten uitstralen. Als de vliegtuigjes weer veilig aan de grond zijn, worden de foto’s met behulp van de computer geanalyseerd. Op de kleurige landschapsfoto’s zijn de kronkelige patronen van de linie te ontwaren. Archeologische sporen, gevonden zonder dat er een schep aan te pas komt.

Archeologisch vooronderzoek
Het heeft altijd tot de verbeelding gesproken: hoe weten archeologen nou waar ze moeten graven? Normaal gesproken wordt een opgraving vooraf gegaan door een uitgebreid ‘bureau-onderzoek’ naar o.a. archieven en historische documenten. Na dit bureau-onderzoek gaat men het veld in om steekproefsgewijs grondboringen te verrichten. Op vaste afstanden van elkaar zetten archeologen de boor in de grond om vermoede vondsten te bevestigen of te ontkrachten. Het nadeel is dat booronderzoek redelijk arbeidsintensief is, en er soms archeologische sporen over het hoofd worden gezien. Met ‘remote-sensing’ (letterlijk ‘op afstand waarnemen’) kan dit vooronderzoek mogelijk een stuk efficiënter worden aangepakt.

Multispectrale luchtfotografie
Maar hoe kan je dan aan de hand van luchtfoto’s archeologische sporen onder de grond zichtbaar maken? Dat zit zo: bomen en planten stralen een onzichtbaar licht uit dat we ‘nabij-infrarood’ noemen. Stel nou dat de bodem erg droog is, of juist te nat, dan heeft dit invloed op de aard van het nabij-infrarode licht dat de gewassen die daar groeien uitstralen. Ook als de plantenwortels niet voldoende ruimte krijgen om te groeien, omdat zij bijvoorbeeld belemmerd worden door archeologische sporen in de grond, heeft dit invloed op het nabij-infrarode licht dat de planten uitstralen. Op deze manier zijn patronen waar te nemen in de vegetatie waardoor we archeologische sporen in een vroeg stadium van het onderzoek kunnen ontdekken.

“Multispectrale luchtfotografie is geen vervanging van het verkennende booronderzoek van archeologen. Het is bedoeld om het archeologische vooronderzoek efficiënter te maken”, benadrukt Rick Ghauharali van VB Ecoflight, een bedrijf gespecialiseerd in remote-sensing technieken. “Zeker wanneer er grote gebieden moeten worden onderzocht kan multispectrale luchtfotografie helpen om gericht booronderzoek te plannen, en zo ook eventueel grote gebieden van onderzoek uit te sluiten.”

Speuren naar de Limes
Momenteel werkt VB Ecoflight aan het opsporen van de Limes (Romeinse grensweg) bij Odijk en Bunnik met behulp van multispectrale luchtfotografie. Stel nou dat er zich een Romeinse weg bevindt onder de oppervlakte van het veld, dan heeft de weg het lokale milieu van de wortels daar beïnvloed. Dit zal dan zichtbaar zijn op de foto’s. De verwachtingen zijn hooggespannen, want een mogelijke vondst van de Limes bij Odijk en Bunnik is historisch gezien van groot belang; namelijk het bepalen van de exacte grens van het Romeinse rijk.

Er zit echter ook een kanttekening aan deze methode. Wat als de vegetatie in kwestie niet diep wortelt, maar de archeologische resten wel diep liggen? “Dan zie je op de multispectrale foto’s inderdaad geen verkleuring,” zegt Rick. “Maar elke situatie vraagt om een specifieke benadering. Wanneer je de aard kent van de archeologie waar je naar zoekt, weet je ook welke remote-sensing techniek je het best kunt inzetten.”

LIDAR en radar
Er is namelijk nog meer technische zegen van boven te verwachten. Dezelfde vliegtuigjes die worden gebruikt voor multispectrale luchtfotografie kunnen ook uitgerust worden met LIDAR. LIDAR, soms ook wel ‘laser altimetrie’ genoemd, maakt gebruik van laserstralen. Deze laser zendt pulsjes uit naar het aardoppervlak. Als je heel nauwkeurig de tijd tussen het zenden en het terug ontvangen van het pulsje meet, kun je uitrekenen wat de afstand is tussen het vliegtuig en het aardoppervlak. Rekening houdend met de hoogte van het vliegtuig, kan men op deze manier de ruimtelijke vormen van het aardoppervlak berekenen. Dit kan met een nauwkeurigheid van 15 centimeter. Deze techniek kan door archeologen worden toegepast bij bijvoorbeeld het opsporen van kreekpatronen en oude waterlopen. Het gaat hierbij puur om het hoogteverschil in het land. Een hoogteverschil dat veelal niet zichtbaar is als je in het veld staat.

LIDAR heeft echter ook een nadeel; de laser-pulsjes gaan bijvoorbeeld slechts gedeeltelijk door de bladeren van bomen heen. De bladeren verzwakken het signaal. Dit fenomeen noemen we ‘laserschaduw’. Je kunt hierdoor eigenlijk niet goed zien wat er zich onder de boom bevindt. “Radar-technieken bieden hiervoor een oplossing”, zegt Rick. “Radar werkt ongeveer op dezelfde manier, alleen dan met radiogolven. Deze radiogolven kunnen wel “door bomen heen kijken”. Deze techniek is in Nederland echter nog niet volledig ingeburgerd.”

Geofysica
Remote-sensing is niet per se beperkt tot waarnemen vanaf grote hoogtes. “Alhoewel dat uiteraard afhankelijk is van je definitie van remote-sensing”, glimlacht Rick. “Er zijn bepaalde technieken in de geofysica die naar mijn mening ook onder remote-sensing vallen maar niet vanuit de lucht gebeuren, maar gewoon op de grond. Zoals bijvoobeeld ‘Ground Penetrating Radar’ ( GPR ), ‘bodemweerstandsmetingen’ en ‘radioactiviteitsmetingen’ (de laatste twee meten beide de samenstelling van de bodem). Net als de eerder genoemde technieken vanuit de lucht, meet je hierbij namelijk ook niet direct het fenomeen waarin je geïnteresseerd bent. Je doet eerst vanaf een kleine afstand metingen, en komt na analyse van je gegevens pas tot interpretatie van je fenomeen.”

Het bodemarchief
Remote sensing geeft ons een kijkje in de grond zonder dat we het bodemarchief hoeven te verstoren. Het nadeel van opgraven is namelijk dat het maar één keer kan. Zodra we de schep in de grond zetten verwoesten we lagen van eeuwenoude archeologische sporen. Niet alleen omdat we de grond omwoelen, maar ook omdat de sporen in aanraking komen met zonlicht, zuurstof en bacteriën. Het beleid vanuit de overheid is daarom archeologie zoveel mogelijk onaangetast te laten zitten in de grond (behoud in situ). Dit is de beste methode van conservering, totdat de techniek ons in de toekomst van nóg betere methodes van opgraven voorziet.

Remote-sensing heeft naast het verhogen van de efficiëntie van het archeologische vooronderzoek dus nog een voordeel: het bodemarchief blijft intact. Zonder te graven kunnen we met behulp van deze technieken uitspraak doen over mogelijke archeologische sporen. We kunnen een kijkje nemen in de grond, zonder de perfecte staat van conservering waarin het nu ligt aan te tasten.