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Neue digitale Dokumentationsmethoden
Unter Einsatz modernster Technik und Grabungsmethoden wurden bisher 1,2 % der Siedlungsfläche durch Ausgrabungen untersucht. Die stratigraphischen Grabungen werden unter Einsatz von digitaler Photogrammetrie und 3D Laser Scannern digital dokumentiert. Sämtliche Daten werden innerhalb eines Geographischen Informationssystems kombiniert und analysiert. Dieses Verfahren wurde von Michael Doneus, Luftbildarchiv, Institut für Ur- und Frühgeschichte, und Wolfgang Neubauer, VIAS, entwickelt und in Schwarzenbach kontinuierlich verbessert. Um bei der Vielzahl der Befunde aus verschiedenen Perioden den Überblick zu wahren und um die weiteren Analysen zu erleichtern, werden die einzelnen ergrabenen Stratigraphischen Einheiten entsprechend ihrer zeitlichen Abfolge in einem sequentiellen Diagramm, der sog. Harris-Matrix dargestellt.
Ausschnitt aus der Harris Matrix von Schwarzenbach/S3
Diese stratigraphische Sequenz ist definiert als „die Abfolge der Ablagerungen und Oberflächen im Ablauf der Zeit auf einer archäologischen Fundstelle“. Dabei wird jede bei der Grabung feststellbare Ablagerung und jeder erkennbare menschliche Eingriff mit einer Nummer bezeichnet und in der Reihenfolge seiner Entstehung in Form dieser Matrix dokumentiert. So können mithilfe von C14-Daten und mit typologischen Vergleichen der Funde, die Aktivitäten auf einer Fundstelle zeitlich eingeordnet werden. Mit Hilfe der weiteren Analysen der Proben und der Funde kann damit aus den statischen Befunden der Ausgrabung ein lebendiges Bild der Aktivitäten und des Lebens der urgeschichtlichen Menschen gezeichnet werden.
Gesamte Matrix von S3 mit Periodisierung und Plänen zu einzelnen Siedlungsphasen
Grabungsdokumentation mittels 3D Scanner
In Kooperation mit der Firma Riegl LMS, Horn konnte 2002 erstmals mit 3D Laser Scanning Technologie gearbeitet werden. Terrestrische 3D Laser Scanner ermöglichen eine rasche Erfassung einer großen Anzahl von Datenpunkten von gescannten Oberflächen im Raum. Sie eignen sich daher hervorragend für die hochauflösende Messung von digitalen Geländemodellen. Da die Dokumentation der Topographie einzelner Stratifikationseinheiten (single surface mapping) ein wesentlicher Arbeitsschritt in der stratigraphischen Dokumentation ist, war eine weitere Beschleunigung des digitalen Dokumentationsablaufs zu erwarten.
Der Laser Scanner misst die Distanz zu einem Zielpunkt gemeinsam mit dem Horizontal- und Vertikalwinkel. Im Gegensatz zur Totalstation muss der Laser Scanner nicht auf einen Zielpunkt oder einen Reflektor ausgerichtet werden, sondern scannt mit einem vorbestimmten Winkel den gesamten Sichtbereich des Instruments (100 x 400 gon). Der Messstrahl wird dabei mit einem rotierenden Spiegel in der Vertikalen bewegt während dem sich das gesamte Gerät horizontal um seine Achse dreht. Neben der Distanz wird auch die relative Reflexionsintensität des zurückkehrenden Signals, als auch für jeden gemessenen 3D-Punkt ein RGB-Farbwert gespeichert. Die primären Messdaten eines Scans ist eine 3D-Punktwolke im relativen Koordinaten System des Geräts. Normalerweise sind mehrere Scans notwendig um auch Bereich die von einem einzelnen Standpunkt nicht sichtbar sind zu erfassen. Diese verschiedenen Scans müssen dann in ein gemeinsames Koordinatesystem transferiert werden. Die erfolgt über mindestens vier Passpunkte die jeweils in zwei aufeinander folgenden oder in allen Scans sichtbar sind. Sind die absoluten Koordinaten der Passpunkte bekannt kann die Punktwolke in absolute Koordinaten transformiert werden. Die Daten können als ASCII-Datei in das GIS eingelesen werden und mit den anderen Daten kombiniert werden.
Laserscanner im Einsatz während der Grabung
Der Vorteil dieses Vorgehens ist die rasche und hochauflösende Dokumentation im Bereich von einigen Zentimetern der Grabungsoberflächen. Für die Dokumentation von Schnitt 6 wurde ein 3D Laserscanner kombiniert mit einer digitalen Kamera systematisch eingesetzt. Dadurch ließ sich die digitale Dokumentation einer single surface weiter beschleunigen. Gerade für steinige Grabungsflächen lassen sich detaillierte topographische Modelle (DEM) der Schichtoberflächen mit Auflösungen im Zentimeterbereich erstellen. Von besonderer Bedeutung ist auch die gleichzeitige Beschleunigung der Dokumentation um das fünffache im Vergleich zur Aufnahme mit der Totalstation. Die in Schwarzenbach begonnen Entwicklungen zur 3D Dokumentation stratigraphischer Grabungen sollen auf den folgenden Grabungen weitergeführt werden. Dabei ist vor allem eine Portierung der bisher programmierten Software in aktuelle Versionen der GIS Software notwendig. Ein weiterer wesentlicher Entwicklungsschritt ist die Anbindung des 3D Laser Scanners und die automatisierte Weiterverarbeitung der Daten. Diese Entwicklungen könnten vor allem im Bereich der Rettungsarchäologie eine wesentliche Erleichterung und Kostenersparnis bringen.
3D-Darstellung der Oberfläche einzelner Stratifikationseinheiten, Texturierung mit rektifiziertem digitalem Photo und Punktdarstellung der eingemessenen Funde.