Luftbild-Archäologie: Fliegender Laser verrät verschüttete Bauten

Von Markus Becker

Die Luftbild-Archäologie erlebt eine Revolution: Laser-Scanner tasten große Gebiete ab, am Computer lassen die Forscher anschließend dichte Wälder verschwinden - und legen verräterische Strukturen am Boden frei. Allein in Deutschland stoßen die Archäologen auf Tausende neue Fundstätten.

Der Glauberg ist ein Hot Spot für Archäologen. Seit Jahrzehnten erkunden die Forscher den Hügel in Hessen, auf dem schon vor 7000 Jahren Menschen siedelten. Während der Jahrtausende kamen die Kelten, die Alemannen, im Mittelalter wuchsen Burgen vom Hügelplateau in den Himmel. Entsprechend reichlich wurden Forscher dort fündig. 1996 gelang ihnen gar eine Sensation, als sie die nahezu perfekt erhaltene Statue eines keltischen Kriegers entdeckten - den sogenannten Keltenfürsten vom Glauberg.

Eigentlich, so sollte man meinen, sollte der Hügel keine größeren Überraschungen mehr bereithalten. Bis die Leute mit dem fliegenden Laser kamen.

Mehrfach überquerte ein Flugzeug den Glauberg, schickte Lichtstrahlenbündel Richtung Boden und fing deren Echos auf. Mit der Lidar-Technik (Light detection and ranging) können die Forscher noch Höhenunterschiede von wenigen Zentimetern erfassen. Selbst Bäume und Sträucher stellen keine Hindernisse dar: Sie können später am Computer einfach weggerechnet werden. Übrig bleibt ein dreidimensionales Bild des nackten Erdbodens - inklusive aller geometrischen Formen, die unterirdisch verborgene Bauwerke verraten.

Als die Forscher sich über das Geländemodell des Glaubergs beugten, staunten sie nicht schlecht. Schon bei einer schnellen Prüfung erkannten sie rund ein Dutzend potentieller Grabhügel, die vorher nicht bekannt waren. "Wir sind dann hingegangen und haben uns fünf davon genauer angesehen", sagt Axel Posluschny. "Alle waren Grabhügel."

Neue Entdeckungen selbst an Tourismus-Zielen

Posluschny ist Manager des "Archaeolandscapes"-Projekts, das unter Führung der römisch-germanischen Kommission des Deutschen Archäologischen Instituts läuft. 57 europäische Universitäten und Forschungseinrichtungen sind an dem fünf Millionen Euro schweren Vorhaben beteiligt, das von 2010 bis 2015 läuft. Das Hauptziel ist, moderne Fernerkundungstechnologien wie Lidar, aber auch andere Techniken wie Bodenradar, elektrische und magnetische Verfahren in der Archäologie zu verbreiten.

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Lidar-Bilder: Archäologie per Laser
Was mit ihnen möglich ist, hat sich in den vergangenen Jahren auf teils spektakuläre Art gezeigt. Der Glauberg ist nicht das einzige Beispiel einer Fundstätte, die zahllose Male untersucht und sogar zum touristischen Ausflugsziel wurde und nach der Erkundung aus der Luft doch noch Geheimnisse preisgab.

Das Boyne-Tal in Irland etwa enthält mit Dowth, Knowth und Newgrange gleich drei prähistorische Kultstätten im Rang eines Unesco-Weltkulturerbes. Ein Team des irischen Forschungsprojekts "Discovery Programme" hat das bestens erkundete Gebiet aus der Luft per Laser gescannt. Auf den 3-D-Modellen erkannten die Forscher anschließend zahlreiche kleine Hügel, mögliche Grabstätten und steinzeitliche Erdwerke. Die Karte war geradezu übersät mit Punkten, die auf potentielle archäologische Funde hinweisen.

Verständnis der gesamten Kulturlandschaft

Auch an weniger berühmten Orten haben Archäologen dank der Lidar-Technik Überraschungen erlebt. In einem Wald bei Göppingen in Baden-Württemberg etwa fanden sie gleich ein ganzes Befestigungssystem, das keinesfalls unsichtbar im Boden lag. "Der Wall war an manchen Stellen drei bis vier Meter hoch", sagt Jörg Bofinger vom Landesamt für Denkmalpflege in Stuttgart. "Kein Mensch hatte diese Anlage auf dem Schirm. Sie war völlig unbekannt." Und das, obwohl Baden-Württemberg seit Beginn der achtziger Jahre systematisch mit Luftbildern erfasst wird. "Unglaublich, dass einem so etwas durch die Lappen gegangen ist", meint Bofinger.

Die Archäologen erhoffen sich von den Hightech-Luftbildern allerdings mehr als nur spektakuläre Einzelfunde. "Man sieht sich nicht mehr nur eine Fundstelle an, sondern versucht, die gesamte Kulturlandschaft zu verstehen", sagt Posluschny. "Das ist ein Ansatz, der in der Archäologie mehr und mehr Fuß fasst." Nur wenn man einen Fund im Kontext seines Umfelds betrachte, könne man verstehen, "wie die Menschen gedacht, gelebt und gearbeitet haben".

Die neuen Fernerkundungstechnologien krempeln die Grabungszunft gerade ein zweites Mal um. Vor etwa 60 Jahren begannen Archäologen, nicht nur mit Spaten, Hacke und Pinsel nach Relikten aus der Vergangenheit zu fahnden, sondern sich einen Überblick von oben zu verschaffen. Anhand der Luftbilder wurde schnell deutlich: Viele Strukturen, die für den Beobachter am Erdboden praktisch unsichtbar sind, werden erst aus der Vogelperspektive erkennbar.

Das gilt insbesondere für große Bauwerke wie etwa das Erdwerk Cornesti in Westrumänien. Die Festung in Westrumänien stammt vermutlich aus der Bronzezeit, ist etwa 3500 Jahre alt und besitzt gigantische Ausmaße. Allein der Kernbereich der vier konzentrischen Anlagen ist fast drei mal zwei Kilometer groß. Wellen in der Landschaft, die vom Boden aus unscheinbar wirken, entpuppen sich beim Blick von oben als Systeme aus Gräben und Wällen.

Wälder verschwinden am Computer

Noch bessere Einblicke verschafft die sogenannte Fotogrammetrie: Ein Gebiet wird mit konventionellen Kameras aus mehreren Perspektiven aufgenommen; aus den Bildern lässt sich dann ein dreidimensionales Modell erstellen. Das Problem an normalen Luftbildern: Nicht immer tut die Landschaft dem Betrachter den Gefallen, nur mit Wiesen oder Getreidefeldern bedeckt zu sein. Oft verbergen dichte Wälder alles, was unter ihnen verborgen liegt.

Die Lidar-Technologie kann auch diese Hürde überwinden: Sie erlaubt nicht nur wesentlich präzisere 3-D-Bilder, sondern auch das Wegrechnen der Vegetation. Und man kann mit ihr gewaltige Flächen auf einen Schlag erfassen. So wurde bereits ganz Baden-Württemberg per Lidar gescannt. 160 Terabyte an Daten, die dabei angefallen sind, werden zunächst per Computer automatisch nach verdächtigen Strukturen durchsucht. Das braucht seine Zeit. Seit fünf Jahren rechnen die Maschinen, und es wird laut Bofinger noch weitere drei Jahre dauern, ehe Karten aller potentiellen archäologischen Stätten vorliegen.

Wie sehr sich die Suche aber lohnt, zeigt allein das Beispiel des südlichen Schwarzwalds. Zuvor waren in dem rund 2000 Quadratkilometer großen Gebiet etwa 3000 archäologische Stätten bekannt. "Nach dem Lidar-Scan hatten wir mehr als 36.000 Stätten", sagt Bofinger. Vor den Augen der Forscher eröffnete sich eine komplette versunkene Kulturlandschaft: Wo auf früheren Luftbildern nur dichter Wald zu sehen war, erkannten sie jetzt Holzkohlenmeiler, Ackerfurchen, Bergbaustrukturen, Erdbauwerke und Grabhügel.

Sogar unter Wasser kann der Laser noch Strukturen sichtbar machen. Zwar reicht der Lichtstrahl nur etwa drei bis vier Meter tief unter die Oberfläche - doch das genügt in vielen Fällen bereits, da die meisten Unterwasserfunde im flachen Wasser in Ufernähe schlummern.

Auch direkt am Boden lassen sich mit diversen Technologien unterirdische Strukturen ausmachen, ohne gleich kubikmeterweise Erdreich zu bewegen. Georadar etwa kann bis zu drei Meter tief ins Erdreich eindringen. Mit der Magnetik lassen sich Gräben oder andere Vertiefungen in bis zu zwei Metern Tiefe untersuchen. Die elektromagnetische Induktion wiederum ist gut für die Suche nach unterirdischen Bauwerken geeignet.

Der Blick von oben in die Vergangenheit dürfte in den kommenden Jahren zum Standard werden, denn die Kosten sinken und sinken. Noch vor einigen Jahren mussten die Forscher an Bord von Flugzeugen Platz nehmen - inzwischen übernehmen auch Drohnen den Job, zumindest wenn niedrigere Flughöhen ausreichen. In Verbindung mit der Lidar-Technik und computergestützer Bildauswertung ergeben sich phantastische Möglichkeiten, schwärmt Posluschny: "In der Fernerkundungsarchäologie findet gerade eine Revolution statt."

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1. Wäre vermutlich auch...
sachfahnder 26.07.2012
...eine sehr hilfreiche Einrichtung bei der Suche nach entführten oder hilflosen Menschen, die in Erdlöchern versteckt werden!
2. .
Herz_aus_Stahl 26.07.2012
Sehr geile Bilder!
3. Und? Was bringt das an Erkenntnissen für die Menschheit?
Grafsteiner 26.07.2012
In 200 oder 300 Jahren wandert das doch sowieso wieder als Asche unte r die Erde.
4.
doitwithsed 26.07.2012
Und dennoch werden jeder Jahr Hunderte von Fundstätten durch Siedlungs- und Straßenbau unwiederbringlich vernichtet werden. Ich kenne zahlreiche bodendmalwürdige Erdstrukturen, die den zuständigen Denkmalbehörden unbekannt waren, bis ich sie darauf aufmerksam machte. Darunter nachgewiesenermaßen Teilabschnitte von mittelalterlichen Landwehren, Verhüttungsplätze, Hohlwege von Altstraßen und sogar ein ganzes, vermutlich frühneuzeitliches Eisenbergwerk samt Halden und Pingen und einem Durchmesser von bald 100 Metern. Dabei muss man noch nicht mal Lasern, um das alles zu entdecken. Die ganz normale 3D Reliefkarte des öffentlichen Geoservers des betreffenden Bundeslandes zeigt die Struktuen und deren Verläufe oft genug. Man muss einfach nur mal nachschauen. Aber dafür fehlt dann Geld, Zeit und Personal. Dann kommt der Waldbesitzer mit seinem Baumharvester / Rückemaschinen bzw. der Landwirt mit seinem Pflug und anschließend ist von der tausend oder zweitausend Jahre alten Abschnittbefestigung nichts mehr übrig ...
5.
Vier 26.07.2012
Zitat von sachfahnder...eine sehr hilfreiche Einrichtung bei der Suche nach entführten oder hilflosen Menschen, die in Erdlöchern versteckt werden!
Das geht deutlich besser mit den Infrarot-kameras der Tornados, deswegen werden die in Notfällen ja auch immer wieder angefordert.
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Unterm Stillleben verborgen

Archäologische Fernerkundung
Bodenradar
Von einem Sender aus werden elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von einigen 100 Megahertz in den Boden gelenkt und die reflektierten Signale von einer Antenne aufgefangen. Die Stärke des Signals und seine zeitliche Verzögerung wird gemessen. Diese hängen von der Bodenbeschaffenheit, besonders aber vom Wassergehalt ab. Die Informationstiefe beträgt zwei bis vier Meter.
Geomagnetismus
Dem Erdmagnetfeld überlagert sind minimale Abweichungen durch die unterschiedliche Magnetisierbarkeit verschiedener Materialien. So sind eisenhaltige Stoffe besser magnetisierbar und bilden deshalb selbst eine Art Magnet mit eigenem Feld. Besonders stark magnetisiert sind Strukturen aus gebranntem Lehm, weil sich beim Abkühlen die eisenhaltigen Minerale nach dem Erdmagnetfeld ausrichten und dadurch selbst zu einem stärkeren Magneten werden. Grabenfüllungen sind oft recht magnetisch, weil es Bakterien gibt, die in ihrem Körper ein magnetisches Mineral enthalten. Solche Bakterien findet man in Böden, wo Pflanzenreste verrotten. Die Informationstiefe beträgt einen bis zwei Meter.
Geoelektrik
Hierbei werden zwei Elektroden in den Boden gerammt, ein Gleichstrom angelegt und der elektrische Widerstand gemessen. Unterschiedliche Materialien haben verschiedene elektrische Leitfähigkeit. Auch hier spielt der Wassergehalt ein große Rolle. In der Archäologie misst man meist horizontal. Aus der Summe der Messwerte ergibt sich ein Bild, das Strukturen unter der Bodenoberfläche erkennen lässt. Die Informationstiefe kann bis zu etwa vier Meter betragen.
Luftbilder / Lidar
Luftbilder haben in den vergangenen Jahren eine immer größere Rolle in der Archäologie angenommen. Insbesondere große Strukturen, die für den Beobachter am Boden unsichtbar bleiben, werden erst aus der Luft erkennbar. Die einfachste Methode ist das klassische Foto. Daneben gibt es die Lidar-Technik (Light detection and ranging), mit der Forscher noch Höhenunterschiede von wenigen Zentimetern erfassen können. Selbst Bäume und Sträucher stellen keine Hindernisse dar: Sie können später am Computer einfach weggerechnet werden. Übrig bleibt ein dreidimensionales Bild des nackten Erdbodens - inklusive aller geometrischen Formen, die unterirdisch verborgene Bauwerke verraten.
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