Back to all Post

Archaeo Air: Metode aeriene pasive și active aplicate în cercetarea siturilor arheologice din județul Sălaj

Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău derulează de câțiva ani, în parteneriat cu alte instituții din țară,  dar și autonom, o serie de proiecte și demersuri care au ca scop principal documentarea multidisciplinară a siturilor arheologice de pe teritoriul județului Sălaj. Proiectul Pixels for Heritage despre care am mai vorbit,  proiect derulat în parteneriat cu Institutul Național al Patrimoniului, a dezvoltat de curând o platformă de cercetare finanțată de Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău numită Archaeo Cloud, având ca direcție de lucru documentarea non-invazivă, aeriană a mai multor situri arheologice reperate, în special a celor care prezintă elemente interpretabile din acest punct de vedere la suprafața solului. Înainte de toate, să definim succint aceste metode, atât ca principiu de funcționare, cât și ca aplicabilitate în sfera arheologiei. După cum sugerează și titlul, aceste metode se împart în metode active și metode pasive. Diferențele majore dintre ele vor fi reliefate în rândurile de mai jos.

 Fotografia aeriană

Prima și cea mai utilizată metodă este fotografia aeriană de la medie și joasă altitudine. Perspectiva aeriană însoțește cercetarea arheologică de mult timp, o perspectivă de sus a siturilor arheologice fiind apreciate de către cercetători încă din faza de pionierat a acestei metode. Este o metodă pasivă, dat fiind faptul că înregistrarea datelor nu implică o metodă puls-răspuns, ci doar înregistrarea fotografică a suprafeței supusă cercetării. Metodele timpurii au vizat ridicarea baloanelor cu aer cald de care erau atașate camere fotografice sau zmeie care permiteau atașarea unei infrastructuri foto. Evoluția fotografiei aeriene (aplicate în arheologie) este direct legată de evoluția aviației militare din timpul Primului și celui De-al Doilea Război Mondial, tehnica fiind integrată studiilor mai largi care permit analizarea atât a organizării spațiale a siturilor arheologice, cât și a relației mai extinse cu peisajul geomorfologic și topografic (landscape). Primele efecte tridimensionale au fost obținute prin combinarea fotografiilor verticale cu cele oblice (cele doua metode de fotografiere a suprafeței terestre) fiind obținut astfel un efect stereoscopic.

Istoricul problematicii fotografiilor aeriene aplicate asupra unor situri arheologice pe teritoriul Județului Sălaj începe în 1943 când, cu ajutorul Aviației Maghiare, în contextul ocupației Horthyste, arheologul Aladár Radnóti realizează un set de fotografii aeriene oblice și verticale, având ca subiect o serie de castre auxiliare, precum și elementele de fortificație ale frontierei romane din arealul Munților Meseș. Ulterior, fotografii aeriene au mai fost realizate la Porolissum în 1985, respectiv castrului auxiliar de la Românași (com. Românași) în 1996, în preambulul cercetărilor arheologice.

Fig. 1. Castru auxiliar de la Porolissum fotografiat în 1943 de către Aviația Maghiară (© Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău).

Fig. 2. Castrul auxiliar de la Porolissum într-o fotografie oblică din 1985 (© Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău)

Fig. 3. Castrul auxiliar de la Românași într-o fotografie oblică din 1996 (© Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău)

Evoluția tehnologică, precum și dezvoltarea semi-independentă a domeniului arheologiei aeriene, a dus în ultimele decenii la îmbunătățirea analizelor digitale privind indicii vegetali sau de altă natură, devenind o metodă aproape nelipsită în analizele intra-situ sau extra-situ. Din acest punct de vedere există cinci indici prin care un set de fotografii aeriene sunt analizate în vederea identificării structurilor arheologice.

Prima dintre ele urmărește umbra pe care o structură păstrată la suprafață, precum un val de pământ sau un zid mai proeminent, o lasă. Aceste urme se numesc în literatura de specialitate shadowmarks. A doua metodă presupune analizarea indicilor vegetali. Astfel, din punct de vedere arheologic, culturile agricole sau vegetația în general pot indica structuri arheologice. Spre exemplu, acolo unde subsolul conține reminiscențe de fundații din piatră, plantele se dezvoltă mai greu, fiind subdezvoltate în comparație cu cele de lângă zid. În cazul opus, acolo unde există un șanț, iar fosfații din sol, precum și surplusul de apă stocat, este mai mare, vegetația se dezvoltă mai rapid și mai bine față de cea din jur. Din aer, aceste urme – cropmarks – indică trasee de zid sau șanțuri.

Fig. 4. Anatomia indicilor vegetali – cropmarks.

            În perioada iernii, variația îngheț-dezgheț pe suprafața solului poate indica de asemenea existența unor complexe arheologice care rețin mai bine apa față de zonele învecinate. Aceste analize utilizează ceea ce se numește frostmarks. În unele cazuri, indicii solului conțin o diferență între cei naturali, geologici și cei antropici. Aceste urme se numesc soilmarks. De reținut faptul că diferitele tipuri de structuri reacționează în mod variat la acumularea apei pluviale, astfel, dacă fotografia aeriană este realizată în momentul oportun, nivelul diferit al acumulării poate indica existența unor structuri arheologice în subsol.

            Aceste metode au fost aplicate recent și în cadrul câtorva cercetări interdisciplinare din Județul Sălaj, unele dintre metode fiind utile atât pentru identificare de noi situri, cât și pentru o documentare din acest punct de vedere a unor complexe arheologice consacrate.

Fig. 5. Procesarea unor indici de sol – soilmarks – din cadrul așezării rurale romane de la Sânmihaiu Almașului – Dealul Bogatului (© Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău)

Fig. 6. Procesarea unor indici de sol – soilmarks – din cadrul castrului auxiliar de la Românași (© Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău)

Fig.7. Procesarea unor indici de umbră – shadowmarks – din cadrul fortificației de tip burgus de la Brebi (© Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău)

Scanările fotogrammetrice

           Bazându-se pe multiple seturi de date fotografice oblice și verticale, de la altitudine variabilă, o a doua metodă pasivă care a dat rezultate este fotogrammetria aeriană. Din punct de vedere al principiului de funcționare, fotogrammetria aeriană are aproximativ aceleași etape metodologice ca cea clasică de la sol, diferența constând în faptul că de această dată este utilizată infrastructura UAV – drone, precum și georeferențierea spațială la sol, pentru realizarea cât mai exactă a proiecției geografice.

            Primul pas în realizarea acestor analize este culegerea de date. Acest lucru presupune fotografierea repetată într-o suprapunere ridicată a obiectivului arheologic, setul de date urmând a fi prelucrat într-o serie de softaware-uri dedicate. Prima etapă este o ecuație matematică prin care sunt identificate punctele comune din toate fotografiile integrate, a doua etapă este practic un proces de densificare a acestor puncte, rezultând un nor dens care descrie relieful terenului. Al treilea proces este producerea modelului 3D, practic a scheletului, urmând ca în faza a patra acest model să primească textura corespunzătoare din setul de fotografii.

            Rezultatul final este georeferențiat în baza punctelor topografice înregistrate la sol. Spre deosebire de fotografia aeriană, această metodă permite vizualizarea tridimensională a suprafeței sitului la o rezoluție cu mult mai crescută, permite manipularea digitală a suprafeței, precum și obținerea unui model digital al suprafeței, model a cărui utilitate în vizualizarea structurilor arheologice este de o importanță ridicată. Trebuie să menționăm faptul că, datorită caracteristicilor pasive intrinseci ale metodei (practic tot fotografiere), fotografia aeriană și scanarea fotogrammetrică au o aplicabilitate redusă în zonele împădurite ori unde vegetația este luxuriantă, fiind însă absolut aplicabilă în zonele puțin împădurite și înfrunzite dar, mai ales, în zonele fără vegetație.

            Extragerea informațiilor legate de structurile arheologice beneficiază și de posibilitatea de a manipula lumina dinamică pe suprafața scanării, astfel încât acele shadowmarks să fie observate din mai multe unghiuri.

Fig. 8. Fortificația liniară de frontieră și turnul de supraveghere de la Zalău – Sub Păstaie, vizualizate în etapele de procesare și realizare a modelului digital al suprafeței (© Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău).

Scanările de tip LiDAR aerian

LiDAR sau Light Detection and Ranging este o metodă activă de determinare a intervalelor prin țintirea (ranging) unui obiect sau a unei suprafețe cu fascicole laser și măsurarea timpului necesar ca lumina reflectată să se întoarcă în emițător. Utilizarea lui este folosită în special în sfera producerii 3D a suprafețelor pământului (sau a fundului oceanului) prin măsurarea intervalelor temporare de întoarcere a fasciculelor laser la emițător, precum și prin variația lungimilor de undă. Aplicațiile acestei metode se înscriu atât în sfera terestră, cât și în cea aeriană.

            Senzorul LiDAR, aplicat fie pe un stativ-trepied, fie pe un UAV, avion ușor sau elicopter, utilizează o serie de pulsuri laser care sunt direcționate spre suprafața terestră. Intervalul dus-întors, precum și măsurarea inerțială (IMU în limbajul de specialitate), combinate cu datele GPS, generează nori de puncte extrem de denși utilizați, precum în cazul fotogrammetriei, în crearea de modele digitale ale terenului, având o precizie extrem de înaltă. Aplicabilitatea acestei metode în arheologie și în studiile conexe este de mult timp dovedită, fiind în momentul de față cea mai utilă metodă în studiile de peisaj care urmăresc identificarea de noi situri sau integrarea cercetării într-un areal geografic extins, capacitatea de scanare atingând chiar și 600 ha/zi.

            Poate cel mai important aspect în această direcție este posibilitatea de procesare a norului de puncte în vederea eliminării vegetației, rezultatul finit fiind un model al terenului liber de cupola vegetală (bare ground model), permițând arheologilor să vizualizeze sute de hectare de suprafețe împădurite, fără vegetație, fiind scoase astfel la iveală vestigiile arheologice care, altfel, ar fi poate imposibil de reperat și cartat la această precizie centimetrică.

            Momentan, Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău a realizat o serie de scanări aeriene LiDAR în zona Măgurii Șimleului (aproximativ 625 km/2 de zonă împădurită), fiind în acest moment în curs de analizare.

 

Fig. 9. Structură arheologică identificată prin scanări aeriene de tip LiDAR în zona Măgurii Șimleului (Șimleu Silvaniei, jud. Sălaj).

            Aceste metode non-invazive se înscriu în lunga gamă de posibilități de cercetare aplicată pe care arheologia contemporană le integrează și adaptează în mod continuu. Posibilitatea de accesare a acestor direcții de cercetare permit arheologilor să aibă o imagine mult mai complexă a ceea ce înseamnă dinamica umană în anumite areale, în special scanările pe suprafețe mari fiind baza de pornire pentru orice studiu care are ca subiect evoluția comunităților umane, indiferent de epocă sau spațiu geografic, morfologia lor, precum și diferitele schimbări structurale putând fi surprinse doar de la un nivel macro.

Dr. Horațiu Cociș

Add Your Comment

Muzeul Județean de Istorie și Artă Zalău © 2020. All Rights Reserved
Politica de confidențialitate

X