Sowohl die Prospektion als auch die Dokumentation archäologischer Fundstellen kann mittels sogenannter Unmanned Aerial Vehicles (UAV) flexibel und kostengünstig umgesetzt werden. Nachteilig wirkt sich vor allem die mangelnde Reichweite der UAV aus. Das Poster soll Aufnahmen aus zwei Regionen zeigen, deren spezifische Standortvor- und -nachteile für die Luftbildarchäologie beschreiben (z. B. Bodenarten, Jahreszeit, Größen der einzelnen landwirtschaftlichen Nutzflächen sowie Dichte des Bewuchses) und Unterschiede zwischen den eingesetzten UAV darstellen (Flächenflieger, Multikopter). Zum Einsatz gekommen sind sowohl Flächenflieger (Multiplex Easystar) als auch ein eigenkonstruierter Quadrokopter sowie ein Quadrokopter der Marke DJ Phantom Vision.
Außerdem sollen verschiedene Kameramodelle und Auslösemechanismen dargestellt und diskutiert werden (CHDK, Live-Videoübertragung). „Normale“ RGB-Aufnahmen werden solchen mit einer umgebauten NIR-Kamera (NIR = nahes Infrarot) gegenüber¬gestellt. Es werden Aufnahmen von Prospektionsflügen und zur Dokumentation archäologischer Ausgrabungen im Hinblick auf Anwendbarkeit und Aussagekraft gezeigt. Vorgestellt werden sollen sowohl Ausgrabungen im Kontext der Landesdenkmalpflege (Westsachsen) als auch die Anwendung im Vorfeld und zur Dokumentation von Forschungsgrabungen (Mittelsachsen, Kleinpolen). Die zeitliche Dimension der untersuchten Fundstellen umfasst folgende Epochen: Frühneolithikum (Linienbandkeramik), Jung- bis Spätneolithikum (Trichterbecherkultur), Späte Bronzezeit/Frühe Eisenzeit (Lausitzer Kultur), Strukturen des Ersten Weltkriegs.
Die Arbeiten wurden – neben der Hilfe und Unterstützung durch die sächsische Landesarchäologie – freundlicherweise im Rahmen des Projektes „Studien zum neolithischen und bronzezeitlichen Siedlungs- und Wirtschaftswesen im Vorfeld der polnischen Westkarpaten“ (Professor T. L. Kienlin/Köln und Professor P. W. Valde-Nowak/Kraków) gefördert.

Unbemannte Luftfahrzeuge entwickeln sich immer mehr zu einem wichtigen Dokumentationswerkzeug in der archäologischen Feldforschung. Waren die Geräte noch vor wenigen Jahren äußerst kostspielig sowie schwierig zu fliegen und zu warten, lassen sich heute bereits für niedrige dreistellige Beträge Drohnen erwerben und befinden sich in vielen Projekten im Einsatz.
In einem Großteil der Projekte dienen die Geräte lediglich zur Aufnahme von Luftbildern und Filmen, also zu reinen Visualisierungs- und Präsentationszwecken. Eine Integration der so gewonnenen Daten in den eigentlichen Dokumentationsprozess findet meist nicht statt.
In diesem Beitrag soll diskutiert werden, wie diese Systeme sinnvoll in den Workflow der Dokumentation integriert werden können und welchen Mehrwert sie gegenüber herkömmlichen Methoden besitzen. Dies soll am Beispiel eines Surveys im kurdischen Teil des Iraks aufgezeigt werden, der seit 2013 an der Universität Tübingen durch Peter Pfälzner durchgeführt wird.
Aufgrund der großen Anzahl von Fundstellen im Untersuchungsareal muss deren Erfassung schnell und effizient erfolgen. Zusätzlich erschwert werden die Arbeiten durch die teilweise große Entfernung zwischen einzelnen Sites, durch das häufig unwegsame Gelände und durch das vollständige Fehlen von bekannten Vermessungspunkten.
Nach einer Evaluation verschiedener Vermessungsmethoden haben wir uns dazu entschieden, ausschließlich luftgestützte Photogrammmetrie zur Vermessung der Siedlungshügel zu verwenden, um eine effiziente und präzise Erfassung zu gewährleisten.
Grundlage dieser Methoden sind Luftbilder sowie mittels GPS eingemessene Passpunkte. Die Aufnahme der Bilder erfolgt intervallgesteuert, so dass sich der Pilot lediglich um die Positionierung der Drohne zu kümmern hat. In einem zweiten Schritt müssen nun die Luftbilder prozessiert und mit den GPS-Koordinaten verbunden werden. Hierzu werden in den Bildern gemeinsame Strukturen wie Eckpunkte oder Linien durch die Software Agisoft Photoscan Pro erkannt und in einem dreidimensionalen Raum verortet. Die auf den Bildern zu identifizierenden Passpunkte müssen mit den GPS-Koordinaten georeferenziert werden, um das Modell mit absoluten Größeninformationen zu verbinden. Ohne diese Zusatzinformationen ist das Modell maßstabslos und kann kaum sinnvoll genutzt werden.
Um nun aus diesem Modell eine Karte zu erzeugen, ist ein Export in ein Digital Elevation Model (DEM) notwendig. Die Ausdehnung sowie die Lage des DEMs sind durch GPS-Daten definiert. Das DEM kann so nahezu in jedes Geoinformationssystem eingelesen und dort weiterverarbeitet werden. Zur Erstellung einer topographischen Karte dient nun eine farbliche Darstellung der Höhenwerte sowie die aus dem DEM abgeleiteten Konturlinien.
Als Nachteil der hier präsentierten Methode muss das Fehlen solcher Features gelten, die sich im 3D-Modell nicht erkennen lassen. So sind Straßen, Wege sowie unterschiedliche Landnutzungen im DEM nahezu unsichtbar. Photoscan erlaubt jedoch neben dem Export als DEM auch gleichzeitig die Erstellung eines Orthofotos, aus dem sich nun die im Geländemodell unsichtbaren Informationen digitalisieren lassen.
Die hier vorgestellte Methode hat sich bei der Dokumentation der Siedlungshügel überaus gut bewährt und muss als deutlich effizienter als die herkömmlichen Vermessungs-methoden gelten. Als großer Vorteil der Vorgehensweise kann die leichte Weiterverarbeitung der Daten im GIS angesehen werden.

Am Landesamt für Denkmalpflege und Archäologie Sachsen-Anhalt werden derzeit ca. 80 großformatige Blockbergungen bearbeitet. Diese wurden in den letzten Jahren auf diversen Fundplätzen in Sachsen-Anhalt zur Befundsicherung entnommen. Die eingeschalten Erdbefunde sind zumeist urgeschichtliche Bestattungen, jedoch auch Brunnenteile oder andere Sonderbefunde. Sie bringen häufig ein bis zwei Tonnen, größere bis zu acht Tonnen Gewicht auf die Waage. Dieser große Bestand an Blockbergungen wurde durch das Saalehochwasser 2013 kontaminiert und zum Teil auch mechanisch beschädigt. Die Blöcke werden nun alle fachgerecht gesichert, womit unmittelbar eine archäologische Dokumentation verbunden ist.
In diesem Projekt kommt Structure from Motion (SfM) als wichtigste Dokumentationsmethode zum Einsatz. Im Zuge dieser Arbeiten konnte ein Standardarbeitsablauf definiert werden, der sich durch hohe Geschwindigkeit und ein zuverlässiges Dokumentationsergebnis auszeichnet.
Durch SfM wird das Graben nach stratigrafischen Schichten effektiver, da auch komplexe Strukturen mit kurzer Aufnahmezeit erfasst werden können. Die Stratigrafie kann dann umfassend durch virtuelle Schnitte ausgewertet werden. Erklärtes Ziel des Projektes ist es, nicht nur digital zu dokumentieren, sondern auch umfassend in 3D zu arbeiten. Hierfür nutzen wir in erster Linie die Open Source-3D-Animationssoftware Blender. Das Programm unterstützt nicht nur 3D-Animationen, sondern auch Kartierungen sowie die Verwaltung der textlichen Daten zu den 3D-Objekten. Es hat sich herausgestellt, dass Blender in unserem Anwendungsbereich ein fast vollwertiger Ersatz für andere Softwaresysteme wie CAD oder GIS ist. Die Zurückführung der Daten in 2D ist zwar ohne weiteres machbar, wird aber immer seltener genutzt, da die Arbeitsweise in 3D aussagekräftiger und zunehmend vertrauter ist. Das betrifft zum Beispiel die Auswertung mithilfe von Messwerkzeugen sowie Abfragen von Volumina. Nicht zuletzt ist somit auch gleichzeitig eine Grundlage für die Rekonstruktion des Befundes vorhanden.

In dem von der DFG geförderten Projekt „OpenInfRA“ arbeiten die BTU Cottbus und die HTW Dresden in Kooperation mit dem Deutschen Archäologischen Institut an einem Informationssystem für baugeschichtlich-archäologische Forschungsprojekte.
Im Rahmen von interdisziplinären Feldforschungsprojekten werden große Datenmengen produziert, für die es zumeist nur unzureichende oder stark projektspezifische Dokumentationssysteme auf Grundlage von proprietärer Software gibt. Die Nachnutzung der Daten und die Übertragung der Dokumentationslösungen auf andere Projekte gestaltet sich zumeist schwierig. Daher ist es das Ziel des Projekts, ein Dokumentationssystem mit Open Source-Web-Technologien zu entwickeln, welches sich leicht an die Bedürfnisse individueller Konzepte, Methoden und Fragestellungen anpassen lässt, gleichzeitig aber die Interoperabilität der Daten untereinander wie auch mit anderen Infrastrukturen ermöglicht.
Mit Hilfe eines initialen Themengerüsts und projektübergreifend verwendeter Attribute, die die üblichen archäologischen Fragestellungen abdecken, lässt sich ein neues Projekt schnell generieren, und gleichzeitig wird die projektübergreifende Interoperabilität garantiert. Das flexible, generische Datenbankmodell ermöglicht es jedoch, das Projekt um beliebige neue Themen und Attribute zu erweitern, um so den Projektbedürfnissen gerecht zu werden. In direktem Kontext zu den Sachinformationen können auch räumliche Daten direkt in der Datenbank gespeichert und mit Hilfe eines 2D/3D-WebGIS-Clients angezeigt werden. Für die Nachnutzung und Integration von Forschungsdaten werden standardisierte Schnittstellen entwickelt, die den Import und Export von strukturierten und unstrukturierten Daten sowie die Interoperabilität mit bestehenden webbasierten Infrastrukturen ermöglichen. Dem Open Data-Gedanken folgend, wird es damit möglich sein, wissenschaftliche Daten online zu publizieren.

In dem DFG-geförderten Projekt „Gebautes Wissen – Bau- und Nutzungsgeschichte, Landschaftsbezug und Funktionen mittelneolithischer Kreisgrabenanlagen in Nordbayern und Mitteldeutschland“ werden an zweien solcher Anlagen vielfältige Untersuchungen durchgeführt. Es gilt, die Bau- und Nutzungsgeschichte zu klären und Hinweise auf mögliche Funktionen zu erhalten. Neben hochauflösenden geophysikalischen Prospektionen im Umfeld der Anlagen konnte vor allem die Dokumentation der durch negative Ausgrabungstechnik (teil-)rekonstruierten anthropogenen Hohlformen mittels digitaler 3D-Nahbereichsphotogrammetrie sowie der reflektorlosen Tachymetrie wichtige Erkenntnisse liefern. Zudem werden im Rahmen einer vergleichenden geographisch-landschaftsarchäologischen Studie erstmals systematisch Lageparameter und Sichtfelder mit Hilfe eines GIS-basierten geostatistischen Ansatzes auf ihren Landschaftsbezug hin untersucht. Dabei spielen vor allem Sichtbarkeitsanalysen auf der Basis hochauflösender digitaler Geländemodelle und der Baubefunde eine zentrale Rolle. Es werden neben möglichen astronomischen Bezügen auch potentielle Sichtlinien zu terrestrischen Marken ergebnisoffen überprüft. Wesentliches Ziel der Studie wird es sein, die Sichtbarkeiten dieser Geländepunkte im 5. vorchristlichen Jahrtausend zu ermitteln. Essentiell hierfür sind die Rekonstruktion der prähistorischen Landschaft, die Modellierung verschiedener Entwaldungsszenarien und die Simulation holozäner Reliefveränderungen.

Die Orkney-Inseln sind schon seit den 1960er Jahren ein ausführlich diskutiertes Thema in der archäologischen Wissenschaft. Gründe hierfür sind sowohl die außerordentlich gute Erhaltung der überlieferten materiellen Kultur, die lange chronologische Spanne, welche durch die Konstruktion und Nutzung der chambered cairns repräsentiert wird, sowie Hodders These, die chambered cairns seien als Abbild eines Hauses zu verstehen: “It is suggested that the tombs represent a transformation of the houses: This may be understood in relation to a transformation in the productive base and social organization of the period” (HODDER 1984, 51). Auf den ersten Blick scheinen sich die Häuser und einige der Grabanlagen in ihrer Struktur tatsächlich zu ähneln, aber kann dadurch eine soziale Differenzierung hergeleitet werden? Anhand einer Space Syntax Analysis soll überprüft werden, ob die Aussagen Hodders über Struktur, Intention und Gesellschaft im orkadischen Neolithikum zutreffen.
Der Begriff Space Syntax beinhaltet sowohl Theorien als auch Techniken, die zur Analyse von räumlichen Strukturen (wie Siedlungen, Häuser, Gräber etc.) beitragen sollen. Entwickelt wurde die Space Syntax Analysis in den 1970er Jahren von Julienne Hanson und Bill Hillier, um für Architekten ein Werkzeug der möglichen sozialen Auswirkungen der Raumaufteilungen auf die Menschen zu liefern.
“Spatial order is one of the most striking means by which we recognize the existence of the cultural differences between one social formation and another, that is, differences in the ways in which members of those societies live out and reproduce their social existence” (ebd. 27). Diese Unterschiede kann man nach Hillier/Hanson in agglomerierten (Skara Brae, Barnhouse, Rinyo etc.), in dispersen (Knap of Howar) Siedlungen wie auch in Grabanlagen erkennen. Ziel ist es, diese Anlagen auf ihre architektonischen Strukturen hin zu untersuchen, um somit Hodders These zu überprüfen.

Clusteranalysen stellen eine Verfahrensklasse dar, die einerseits für die Archäologie interessant, andererseits aber durchaus als fortgeschritten zu bezeichnen ist. Für den Anwender kommt erschwerend hinzu, dass unter den vielen existierenden Methoden typischerweise eine größere Zahl von Verfahren für den jeweiligen Einzelfall geeignet ist. Da die Entscheidung für einen spezifischen Algorithmus einen starken Einfluss auf die Ergebnisse haben kann, ergeben sich aus dieser Problematik (berechtigte) Kritikmöglichkeiten sowohl von archäologischer Seite als auch aus Perspektive der Statistik.
Mit dem Begriff Ensemble Learning werden Ansätze bezeichnet, die es erlauben, die Resultate mehrerer verschiedener Methoden zu Gesamtergebnissen zu kombinieren. Im Allgemeinen besteht ihr Vorteil darin, durch diese Bündelung eine höhere Prognose¬kraft zu erreichen, als es jedem Algorithmus separat möglich ist – allerdings zumeist auf Kosten der Interpretierbarkeit (von Modellparametern). Da letztere bei Clusteranalysen jedoch keine besondere Rolle spielt und zudem der Vielzahl von Verfahren – und möglicherweise unterschiedlichen Ergebnissen – mit einer Ensemble-Herangehensweise Rechnung getragen werden kann, erscheint ein derartiger Ansatz für diese Problematik besonders attraktiv. Ergeben sich, unabhängig von der eingesetzten Technik, gleiche Cluster, so erhält der Anwender ein besonders starkes Resultat. Weichen einige Cluster deutlich voneinander ab, so ist auch dies ein Ergebnis – wenngleich eines, das für sich betrachtet nicht immer als besonders publikationswürdig eingestuft wird. Auch in diesem Fall könnte es jedoch zumindest gewisse Obergruppen geben, bei denen sich Einigkeit zwischen den verschiedenen Verfahren zeigen könnte. Aus pragmatischer Sicht ist zu ergänzen, dass Ensemble Learning-Ansätze auch schlichtweg Entscheidungen bei nicht vollständig kongruenten Resultaten ermöglichen.
Das Poster hofft daher, drei Punkte umsetzen zu können. Zunächst geht es darum, die grundsätzliche Problematik kurz und verständlich zu charakterisieren sowie an Beispielen zu demonstrieren. Anschließend sollen die Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt werden, die Ensemble Learning-Ansätze erlauben. Und nicht zuletzt wäre es sehr interessant, zu erfahren, inwiefern die zugrunde liegende Problematik bekannt ist, welche Kenntnisse im entsprechenden Bereich vorhanden sind und wie die Einstellung zu einer Implementierung der vorgestellten Ansätze in der freien und verbreiteten Statistik-Software R ist. Aufgrund des Interesses an quantitativen Methoden würde das Publikum des AG CAA Workshops diesbezüglich die ideale Befragungsgruppe darstellen. Zur Veranschaulichung der Vielfalt möglicher Ergebnisse und deren Kombinierungsmöglichkeiten werden Bronzefibeln des latènezeitlichen Gräberfeldes Münsingen-Rain aus dem Kanton Bern herangezogen.