DOI Artikel:
Albert, Wilfried; Stümpel, Harald: Erdradarmessungen im Bereich der Grabung Düna
DOI Seite / Zitierlink: https://doi.org/10.11588/diglit.50504#0041
Erdradarmessungen im Bereich der Grabung Düna
Wilfried Albert/Harald Stümpel
Im Sommer 1983 wurden vom Institut für Geophysik der
Christian-Albrechts-Universität Kiel geophysikalische
Prospektionsmessungen im Bereich der Wüstung Düna
durchgeführt. Der Schwerpunkt dieser Untersuchung
lag im Einsatz eines Erdradargerätes. Parallel hierzu
wurden die untersuchten Flächen auch magnetisch ver -
messen. Diese Ergebnisse waren aber wenig befriedi-
gend und sollen hier nicht weiter behandelt werden.
Das Meßgebiet war oberflächennah durch kleine metal-
lische Fremdkörper verseucht, was erhebliche magne-
tische Störanomalien verursachte und schließlich auch
zum Abbruch dieser Messungen führte. Die Ergebnisse
der Erdradarmessungen zeigen dagegen sehr gute Kor-
relationen mit den Grabungsbefunden. Sie werden hier
zusammen mit einer Beschreibung der Meßtechnik vor-
gestellt.
Das Erdradarverfahren wurde im Vergleich zu anderen
geophysikalischen Prospektionsverfahren, wiez. B. der
magnetischen Sondierung, bisher relativ selten zur Vor-
felderkundung in einem archäologisch höffigen Gebiet
eingesetzt. Daher liegen bisher auch nur wenige Erfah-
rungsberichte dieser neuen Registriertechnik vor, aus
denen die Einsatzmöglichkeiten für die archäologische
Prospektion abgeschätzt werden können. In Düna bot
sich die günstige Möglichkeit in einem kleinen Meßge-
biet von 370 m2 dieses Verfahren zu erproben und mit
den anschließend durchgeführten Grabungen zu kor-
relieren. Das Augenmerk war hier besonders auf Stein-
setzungen gerichtet, die im Boden eingelagert sind und
beim Radarverfahren markante Anomalien erwarten
lassen.
Erdradarmessungen
Erdradarmessungen dienen der Erkundung von Lage-
rungsverhältnissen oberflächennaher Schichten. Die
Methode arbeitet nach dem Reflexionsprinzip im Steil-
winkelbereich. Von einem Sender wird ein elektro-
magnetischer Impuls ausgesandt, der in den Erdboden
eindringt, an Grenzflächen mit sich ändernder elektri-
scher Dielektrizität teilweise reflektiert wird und zu einer
Empfangsantenne zurückkehrt (Abb. 1). Das empfan-
gene Signal wird amplitudenproportional und zeitab-
hängig aufgezeichnet und als Analogschrieb graphisch
dargestellt. Für eine spätere Datenaufbereitung kann
das Signal zusätzlich auf ein analog arbeitendes Ma-
gnetbandsystem gespeichert werden.
In Abbildung 1 sind die typischen Komponenten einer
Registrierapparatur als Blockdiagramm zusammenge-
faßt. Das System läßt sich aus einer 12 V Gleichspan-
nungsquelle betreiben. Nach einer Triggerung erzeugt
der Sender einen Impuls von annähernd 3 Nanosekun-
den Länge, der über die Antenne zum Erdboden hin ab-
gestrahlt wird. Die Hauptfrequenz des Signales liegt
zwischen 100 MHz und 500 MHz und ist abhängig von
der verwendeten Antenne. Im hier gezeigten Beispiel
wird nur eine einzige Antenne benutzt, die zwischen
Senden und Empfang umgeschaltet wird. Es gibt aber
auch Systeme mit getrennten Sende- und Empfangs-
antennen. Der Empfänger verstärkt die im Erdboden
reflektierten Signale und bereitet sie für die graphische
Darstellung vor.
Zu diesem Zweck müssen sie zunächst in den nieder-
frequenten Zeitbereich transformiert werden. Dies ge-
schieht durch wiederholtes zeitverschobenes Sampeln
des empfangenen Signales im Zeitbereich. Der Sender
regt in der Sekunde 50000 Impulse an. Davon werden
3125 Impulse zum Aufbau einer Registrierung benutzt,
so daß insgesamt 16 unabhängige Registrierungen pro
Sekunde durchgeführt werden. Nach der Transforma-
tion liegt die Frequenz im Audio-Bereich bei einigen
100 Hz und es können übliche analoge Bandpaßfilter
zur Signal-Noise Unterdrückung eingesetzt werden.
Die zusammenhängende graphische Darstellung der
einzelnen Radarmessungen ermöglicht erst die Inter-
pretation dieser Daten. Dazu werden über das Meßge-
biet kontinuierliche Profile gelegt. Bei den vorgegebe-
nen 16 Registrierungen pro Sekunde bestimmt die Ge-
schwindigkeit, mit der die Antenne über das Profil gezo-
gen wird, den Abstand der einzelnen Registrierpunkte.
In der archäologischen Prospektion hat sich ein Ab-
stand von maximal ein bis zwei Zentimetern bewährt,
dies entspricht einer Geschwindigkeit von ungefähr
0,5 m/s. Die graphische Wiedergabe erfolgt mit einem
Scanner auf elektrosensitivem Papier, wobei die posi-
tive Halbwelle als Schwärzung dargestellt wird. Um eine
bessere Phasenkorrelation der reflektierten Signale zu
erreichen, werden häufig auch beide Halbwellen ober-
halb eines Pegels eingeschwärzt (Abb. 2). Die Amplitu-
deninformation, die etwas über die Stärke eines reflek-
tierten Signales aussagt, geht bei dieser Darstellungs-
weise fast vollständig verloren, da die Möglichkeiten
der Grauwertdarstellung bei dieser rein analogen Da-
tenaufbereitung sehr gering sind.
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Wilfried Albert/Harald Stümpel
Im Sommer 1983 wurden vom Institut für Geophysik der
Christian-Albrechts-Universität Kiel geophysikalische
Prospektionsmessungen im Bereich der Wüstung Düna
durchgeführt. Der Schwerpunkt dieser Untersuchung
lag im Einsatz eines Erdradargerätes. Parallel hierzu
wurden die untersuchten Flächen auch magnetisch ver -
messen. Diese Ergebnisse waren aber wenig befriedi-
gend und sollen hier nicht weiter behandelt werden.
Das Meßgebiet war oberflächennah durch kleine metal-
lische Fremdkörper verseucht, was erhebliche magne-
tische Störanomalien verursachte und schließlich auch
zum Abbruch dieser Messungen führte. Die Ergebnisse
der Erdradarmessungen zeigen dagegen sehr gute Kor-
relationen mit den Grabungsbefunden. Sie werden hier
zusammen mit einer Beschreibung der Meßtechnik vor-
gestellt.
Das Erdradarverfahren wurde im Vergleich zu anderen
geophysikalischen Prospektionsverfahren, wiez. B. der
magnetischen Sondierung, bisher relativ selten zur Vor-
felderkundung in einem archäologisch höffigen Gebiet
eingesetzt. Daher liegen bisher auch nur wenige Erfah-
rungsberichte dieser neuen Registriertechnik vor, aus
denen die Einsatzmöglichkeiten für die archäologische
Prospektion abgeschätzt werden können. In Düna bot
sich die günstige Möglichkeit in einem kleinen Meßge-
biet von 370 m2 dieses Verfahren zu erproben und mit
den anschließend durchgeführten Grabungen zu kor-
relieren. Das Augenmerk war hier besonders auf Stein-
setzungen gerichtet, die im Boden eingelagert sind und
beim Radarverfahren markante Anomalien erwarten
lassen.
Erdradarmessungen
Erdradarmessungen dienen der Erkundung von Lage-
rungsverhältnissen oberflächennaher Schichten. Die
Methode arbeitet nach dem Reflexionsprinzip im Steil-
winkelbereich. Von einem Sender wird ein elektro-
magnetischer Impuls ausgesandt, der in den Erdboden
eindringt, an Grenzflächen mit sich ändernder elektri-
scher Dielektrizität teilweise reflektiert wird und zu einer
Empfangsantenne zurückkehrt (Abb. 1). Das empfan-
gene Signal wird amplitudenproportional und zeitab-
hängig aufgezeichnet und als Analogschrieb graphisch
dargestellt. Für eine spätere Datenaufbereitung kann
das Signal zusätzlich auf ein analog arbeitendes Ma-
gnetbandsystem gespeichert werden.
In Abbildung 1 sind die typischen Komponenten einer
Registrierapparatur als Blockdiagramm zusammenge-
faßt. Das System läßt sich aus einer 12 V Gleichspan-
nungsquelle betreiben. Nach einer Triggerung erzeugt
der Sender einen Impuls von annähernd 3 Nanosekun-
den Länge, der über die Antenne zum Erdboden hin ab-
gestrahlt wird. Die Hauptfrequenz des Signales liegt
zwischen 100 MHz und 500 MHz und ist abhängig von
der verwendeten Antenne. Im hier gezeigten Beispiel
wird nur eine einzige Antenne benutzt, die zwischen
Senden und Empfang umgeschaltet wird. Es gibt aber
auch Systeme mit getrennten Sende- und Empfangs-
antennen. Der Empfänger verstärkt die im Erdboden
reflektierten Signale und bereitet sie für die graphische
Darstellung vor.
Zu diesem Zweck müssen sie zunächst in den nieder-
frequenten Zeitbereich transformiert werden. Dies ge-
schieht durch wiederholtes zeitverschobenes Sampeln
des empfangenen Signales im Zeitbereich. Der Sender
regt in der Sekunde 50000 Impulse an. Davon werden
3125 Impulse zum Aufbau einer Registrierung benutzt,
so daß insgesamt 16 unabhängige Registrierungen pro
Sekunde durchgeführt werden. Nach der Transforma-
tion liegt die Frequenz im Audio-Bereich bei einigen
100 Hz und es können übliche analoge Bandpaßfilter
zur Signal-Noise Unterdrückung eingesetzt werden.
Die zusammenhängende graphische Darstellung der
einzelnen Radarmessungen ermöglicht erst die Inter-
pretation dieser Daten. Dazu werden über das Meßge-
biet kontinuierliche Profile gelegt. Bei den vorgegebe-
nen 16 Registrierungen pro Sekunde bestimmt die Ge-
schwindigkeit, mit der die Antenne über das Profil gezo-
gen wird, den Abstand der einzelnen Registrierpunkte.
In der archäologischen Prospektion hat sich ein Ab-
stand von maximal ein bis zwei Zentimetern bewährt,
dies entspricht einer Geschwindigkeit von ungefähr
0,5 m/s. Die graphische Wiedergabe erfolgt mit einem
Scanner auf elektrosensitivem Papier, wobei die posi-
tive Halbwelle als Schwärzung dargestellt wird. Um eine
bessere Phasenkorrelation der reflektierten Signale zu
erreichen, werden häufig auch beide Halbwellen ober-
halb eines Pegels eingeschwärzt (Abb. 2). Die Amplitu-
deninformation, die etwas über die Stärke eines reflek-
tierten Signales aussagt, geht bei dieser Darstellungs-
weise fast vollständig verloren, da die Möglichkeiten
der Grauwertdarstellung bei dieser rein analogen Da-
tenaufbereitung sehr gering sind.
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