Projekt nedestruktivního archeologického výzkumu

III. 2. 1. 5. Data leteckého laserového (lidarového) skenování a z nich odvozené digitální modely terénního reliéfu

 

Metoda, která zásadním způsobem zefektivňuje – zkvalitňuje, zrychluje a zlevňuje – výškopisné mapování a tvorbu digitálního 3D modelu terénního reliéfu, se v archeologii a výzkumu historické krajiny začala uplatňovat teprve před deseti roky. Jedná se o složitý systém zařízení, jehož hlavní komponentu tvoří lidar (light detection and ranging), přístroj, který spolu s radarem patří mezi tzv. aktivní radiometry. Na rozdíl od pasivních radiometrů – opticko-mechanických a elektronických skenerů a skenujících mikrovlnných radiometrů – používají tyto přístroje k měření vlastností zemského povrchu svůj vlastní zdroj elektromagnetického záření, v případě lidaru laserové paprsky. Lidar měří vzdálenost mezi vlastním přístrojem (složeným z laseru a skenovacího zařízení) umístěném na vodorovně se pohybujícím nosiči (letadle) a zemským povrchem měřením časového intervalu, který uplyne po vypuštění a odrazu laserového paprsku a který odpovídá vzdálenosti měřeného bodu od přístroje (obr. 40). Během jedné sekundy změří až čtvrt milionu (obvykle mnoho desítek tisíc) bodů zemského povrchu, přičemž hustota bodů změřených lidarem se obvykle pohybuje mezi jedním a dvaceti (maximálně až kolem šedesáti) na čtvereční metr. V principu je tento způsob měření dobře znám z pozemního mapování terénu prostřednictvím tzv. totálních stanic, v archeologii dnes běžně používaných, a ze zaměřování archeologicky odkrytých situací pomocí pozemního 3D skeneru, které se při terénních výzkumech uplatňuje stále častěji i u nás. Ve spojení se stanicí GPS umístěné na palubě nosiče (letadla či vrtulníku) a s podporou pozemní sítě stanic GPS pracuje lidar s velkou relativní polohovou přesností  – kolem 10 cm. Podobně je tomu u výškopisu.

obr_040Zásadní předností lidaru je jeho schopnost vidět skrze vegetaci a pomocí algoritmů vytvářet digitální výškopisný modelu terénního reliéfu (DMR), ukrytého pod vegetací (lesy, sady, parky, souvislý keřový a travní porost). Jak ukazují dosavadní projekty zaměřené na výzkum terénního reliéfu v oblastech s hustým výskytem pravěkých a středověkých sídelních komponent, je lidar schopen přesně zmapovat i nepatrné terénní převýšení a deprese, které často ani ze země nejsou rozeznatelné pouhým okem. Týká se to především starých polí, respektive záhonů a mezí, které v průběhu staletí vlivem pastvy – a především orby – zanikají. Pro zvýraznění sebenepatrnějších terénních elevací navíc slouží možnost použít stínování pomocí uměle nastavovaného azimutu a sklonu zdroje světelných paprsků („digitálního slunce“). Na tomto principu se již více než osmdesát let provádí letecký archeologický průzkum, založený na prospekci a fotodokumentaci tzv. stínových příznaků – tedy dlouhých stínů, vrhaných reliéfními pozůstatky nemovitých památek za nízkého slunečního světla (tj. za úsvitu či před soumrakem).

Ve srovnání s leteckou fotografií nabízí tedy lidar dvě zásadní technická vylepšení. Tím prvním je snímkování a velmi přesné kopírování (mapování) terénního reliéfu jak v otevřené, tak v zalesněné krajině, tím druhým možnost provádět laserové skenování terénu v kteroukoli denní dobu a přitom si získané snímky nastavit tak, jako by byly pořízeny za ideálních světelných podmínek. Navíc je třeba zdůraznit, že možnosti lidaru se významným způsobem dají zhodnotit zpracováním jím pořízených dat v prostředí GIS s jeho škálou analytických postupů a možnostmi trojrozměrného zobrazení krajiny.

Aplikace lidaru a využití jeho potenciálu ve výzkumu pravěké a historické krajiny se slibně rozvíjí a již dnes je jasné, že laserové skenování se dříve či později stane nejefektivnějším způsobem průzkumu a dokumentace kulturní/historické krajiny. Tedy takového prostředí, v němž jsou na povrchu terénu zachovány relikty pradávných lidských aktivit spojených se sídlením a exploatací krajiny, například příkopy a valy pravěkých hradišť, mohylová pohřebiště, zaniklé středověké a novověké vesnice a jejich plužina, opuštěné těžební areály, rybníky, komunikace, milíře, polní opevnění (obr. 40). Tyto druhy nemovitých památek jsou v naprosté většině případů zachovány v zalesněných terénech, v mnohem menší míře v otevřené krajině, která je ale ušetřena dlouhodobě praktikované orbě. Ta má na většinu antropogenních pozůstatků nejvíce devastující účinek. Jak ovšem dokládají aktuální výsledky leteckého laserového snímkování, je možné i v zemědělsky dlouhodobě kultivované bezlesé krajině tímto způsobem detekovat a dokumentovat některé památky, ačkoli vizuálním povrchovým průzkumem jejich stopy neevidujeme. Může se přitom jednat dokonce i o časově velmi vzdálené areály a objekty (např. pravěká pole, silnice z dob starověké římské říše aj.).[41]

Využitelnost v projektu
Z předchozích odstavců je zřejmé, že letecká lidarová data mohou při výzkumu hradiště Šárka v nezanedbatelné míře obohatit stav našeho poznání. Jejich význam spatřujeme především v detailním mapování a 3D dokumentaci fortifikačního systému hradiště, tedy linií zemních valů, z nichž některé jsou ve skutečnosti již téměř zarovnány s povrchem terénu a vizuálně je nelze rozpoznat; naproti tomu některé úseky někdejšího opevnění jsou zarostlé hustým keřovým porostem, jehož neprostupnost i v mimovegetačním období neumožňuje jeho pozemní geodetické (tachymetrické) zaměření. Dostupné lidarové skeny pro území ČR byly pořízeny při relativně malé hustotě bodů kolem 1,6 bodu/m2 a výškové přesnosti 0,18 m v otevřeném terénu a 0,30 m v zalesněných oblastech.   Z nich odvozené (interpolované) výškopisné modely povrchu skenovaného území v podobě TIN/DMS/DMR mají prostorové rozlišení kolem jednoho metru. Aby bylo možné dosáhnout skutečně detailního výškopisného (3D) zaměření celého šáreckého opevněného areálu (a zcela jistě i důležitých přilehlých poloh, zejm. Šestákovy skály) a zároveň získat obraz oněch hustě zarostlých částí valů/příkopů, bylo by potřebné nechat nad zájmovým územím provézt samostatné letecké laserové skenování z malé výšky, které by při nízké rychlost a opakovaných průletech použitého nosiče lidaru (letadla, vrtulníku) dosáhly výrazně větší hustoty skenování (řádově několik desítek, resp. alespoň 50 bodů/m2). Připomeňme, že dosud žádné z českých hradišť nebylo výškopisně zmapováno v podobném měřítku (detailu). Navíc by mohla být lidarová data využita také pro vyhodnocení intenzity elektromagnetického záření, které má v infračervené/termální oblasti odlišné hodnoty nad místy, kde se pod povrchem nacházejí archeologické objekty.

Finanční náklady (v Kč)
Jen velmi zhruba lze odhadnout výši nákladů na pořízení přesných leteckých lidarových dat při dosažení velké hustoty zaměřených bodů, neboť v české archeologii se kontrakt stejného druhu dosud neuskutečnil. Obvykle se při tomto typu laserového skenování (nutnost provádět laserové skenování z malé výšky při nízké rychlosti letounu) používá lidarová sestava umístěná ve vrtulníku. Pouze přelet vrtulníku z velké dálky (pravděpodobně z Německa či Rakouska) by se pohyboval v řádu mnoha desítek tisíc Kč. Pokud by např. Geodis Brno dokázal se svým letadlem pořídit požadovanou kvalitu dat (hustotu bodů/m2), mohla by být cena o 20 – 30% nižší. Celkové finanční náklady: 100.000 – 150.000 (???).

(konec kapitoly)

 

Comments are closed