Projekt nedestruktivního archeologického výzkumu

III. 2. 1. 4. Termální a hyperspektrální data pořizovaná z leteckých nosičů

 

obr_038

Podobně jako z družic mohou být multi- a hyperspektrální data dálkového průzkumu pořizována z letadel. Od počátku našeho století se výrazně zvyšuje frekvence využití radiometrů umístěných na leteckých nosičích, které pořizují digitální snímky zemského povrchu v řádově desítkách a stovkách spektrálních pásmech. Dosahovaný spektrální rozsah je tedy výrazně větší než u satelitů: nevýhody starších družicových snímků – nedostatečné prostorové a spektrální rozlišení – byly překonány s nástupem hyperspektrálních zobrazujících spektrometrů umísťovaných na letadla před zhruba dvaceti lety (např. systém AVIRIS,CCASI, HYMAP). Senzory, jimiž se pořizují hyperspektrální snímky, se nazývají zobrazovací spektrometry a jejich šířka pásem se pohybuje v rozmezí 5 – 25 nm.

Pro detekci zahloubených objektů se jako příhodné jeví věnovat při analýze hyperspektrálních dat pozornost potenciálu dat zachycovaných v termální oblasti spektra. Rozložení teplot a jejich dynamika je nejsnáze identifikovatelný vnější projev změn, které obecně v krajině probíhají. Z teplotních odchylek lze usuzovat, jaké fyzikální a fyziologické děje probíhají v živých i neživých sledovaných objektech. Z vlastností druhotných výplní pod povrchem zahloubených archeologických objektů obohacených o humózní organické látky vyplývá, že ve srovnání s okolním prostředím musí být jejich teplota o něco vyšší a tudíž jimi emitované tepelné záření musí vykazovat odlišné spektrální hodnoty, než jaké vykazuje okolní intaktní prostředí. Právě vyšší teplota těchto výplní byla opakovaně prokázána prostřednictvím tzv. sněžných/mrazových příznaků, kdy v období rychlého a výrazného oteplení vzduchu v podmínkách zimní krajiny s tenkou sněhovou pokrývkou (příp. s vrstvou jinovatky) rychleji odtál sníh či jinovatka nad výplněmi zahloubených objektů, čehož výsledkem bylo vykreslení jejich půdorysů (tmavé linie či plochy na bílém podkladu zasněženého povrchu okolní krajiny). Rozdíl mezi teplotou druhotných výplní zahloubených objektů a okolní půdy se na lokalitách, kde k měření teplot došlo, pohybuje mezi 0,5 – 1,5 °C.

Využitelnost v projektu
Problémem využitelnosti družicových dat DPZ pro potřeby projektu zaměřeného na malý prostor je cena. Obecně jsou tyto metody zaměřené na pořizování dat z rozsáhlých území, která jsou následně zkoumána obvykle v celém rozsahu skenované plochy; proto je např. v případě tak malého areálu, jakým je Šárka, nutné pořídit minimálně jednu scénu, nikoli pouze výřez. U dat pořizovaných ze speciálně vybavených letadel se zase výrazným způsobem vyplatí nechat oskenovat během jednoho letu více lokalit než jediné hradiště, protože jinak jsou náklady na pořízení dat neúměrně vysoké (zejm. čas potřebný k přeletu z letiště na lokalitu a zpět + čas během skenování).

V oblasti obrazové spektroskopie se jako slibný jeví potenciál spolupráce se dvěma specializovanými pracovišti. Nejprve uveďme sekcí dálkového průzkumu jednoho z nejambicióznějších a přístrojově nejlépe vybavených vědeckých center u nás (zajišťovaných prostřednictvím OP VaVpI, prioritní osa 1, evropských center excelence) CzechGlobe – Centrum pro studium dopadu klimatické změny (součást Centra výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i. – CVGZ). Centrum disponuje v oblasti DPZ špičkovou technologickou základnou (letadlo Cessna 208B Grand Caravan, v němž jsou instalovány tři hyperspektrální skenery (CASI-1500, SASI-600 a TASI-600) schopné pořizovat obrazová data vybraných území v širokém spektrálním rozsahu, od viditelného ke střednímu infračervenému (380 – 2400 nm), a v termální infračervené oblasti (od 8 do 11,5 µm).

obr_039Dále je možno využít také snímání povrchu areálu šáreckého hradiště pomocí vyspělé dálkově ovládané vzducholodi provozované katedrou speciální geodézie ČVUT, která je vybavena výkonnou termovizní kamerou FLIR ThermaCcam SH645 schopnou pořizovat snímky v termální oblasti světelného spektra (spektrální rozsah 7,8 – 14 µm, rozsah měřených hodnot – 20°C až + 650°C, teplotní citlivost 0,05 °C, rozlišení 640 x 480 pixelů). Součástí náletů je také zpracování nasnímaných dat ze vzducholodi do georeferencovaných mapových podkladů. Tato činnost v sobě zahrnuje i některá pozemní měření, například změření a přiřazení aktuálních meteorologických podmínek v období snímání, a to pomocí mobilních meteostanic  umístěných ve zkoumané lokalitě, což je nezbytné pro kalibraci a interpretaci termometrických dat (teploty a vlhkosti vzduchu i půdy, radiace), nebo zaměření vlícovacích bodů pro zpřesnění orientace v terénu. Pro tyto činnosti je pracoviště vybaveno přístroji a technickými prostředky.

V obou případech je ale při vědomí dlouhodobě prováděných exkavačních intervencí třeba zvážit efektivitu metod obrazové spektroskopie; není zatím příliš jasné, do jaké míry bude možné rozlišit pravěké a historické objekty (zejm. jámy) od projevů recentních zásahů a v jakém rozsahu bude možné získaná data archeologicky bezpečně interpretovat.

Finanční náklady (v Kč)
Pořízení a zpracování georeferencovaných termálních dat z dálkově řízené vzducholodě (ČVUT, viz v kap. Využitelnost v projektu) je nutné opakovat za odlišných klimatických podmínek, případně též v několika fázích vegetačního cyklu. Cena: 30.000 – 50.000 (podle počtu náletů).
Pořízení a zpracování georeferencovaných termálních a hyperspektrálních dat prostřednictvím letadla Cessna 208B a sofistikovaných skenerů Centra pro výzkum globální změny (CzechGlobe, viz v kap. Využitelnost v projektu): cca 100.000 (jeden let, při opakovaném letu/sběru dat = cca 200.000). V obou případech činí náklady na sběr dat 40% celkové částky a 60% za jejich zpracování včetně georeference.

(konec kapitoly)

 

Comments are closed