INVASIEVE PROSPECTIE-
METHODEN
Prof. De Smedt
ArcheoStudent04
3E BACHELOR ARCHEOLOGIE
,
,Inhoud
LES 1: Inleiding ......................................................................................................................... 1
1 Wat is non-invasieve prospectie? ................................................................................... 1
2 Staalname ....................................................................................................................... 2
2.1 Doel v/e ruimtelijke staalname ............................................................................... 2
2.2 Wat is wel/geen ruimtelijke staalname? ................................................................. 3
2.3 Staalnamestrategie: o.b.v. 5 parameters ................................................................. 5
LES 2: Principes van toegepaste geofysica ................................................................................ 7
1 Wat is het + hoe genereren v. geofysische data? ............................................................ 7
2 Geofysische data omzetten in nuttige info ..................................................................... 8
2.1 “Stappenplan”......................................................................................................... 8
2.1.1 Schaling v/h elektrische signaal ..................................................................... 8
2.1.2 Inschatten v/d parameters ............................................................................... 9
2.1.3 Interpretatie v/d ondergrondvariatie ............................................................... 9
2.2 Framework voor geofysische methodes in archeo. onderzoek............................. 13
2.2.1 Voorbeeld: Fort Sint-Frederik ...................................................................... 13
3 Voornaamste geofysische eigenschappen .................................................................... 14
3.1 Magnetisme .......................................................................................................... 14
3.1.1 Magnetische gevoeligheid ............................................................................ 14
3.1.2 Magnetische susceptibiliteit ......................................................................... 15
3.1.3 Grond-magnetische gevoeligheid ................................................................. 15
3.2 Elektrische geleidbaarheid ................................................................................... 16
3.3 Di-elektrische permittiviteit ................................................................................. 17
LES 3: Elektrische weerstandsurvey ........................................................................................ 18
1 Elektrische weerstand/geleidbaarheid in bodems......................................................... 18
1.1 ER & ondergrondvariaties in weerstand .............................................................. 18
1.2 Van voltage naar resistiviteit/weerstand .............................................................. 19
2 Veel voorkomende resistiviteit-reeksen ....................................................................... 20
2.1 Wenner array ........................................................................................................ 20
2.2 Twin probe ........................................................................................................... 21
Vergelijking Wenner array vs. Twin probe ...................................................................... 21
2.3 Square array .......................................................................................................... 22
2.4 Diepte van het onderzoek ..................................................................................... 22
3 Elektrische signature van begraven materiaal.............................................................. 23
4 Elektrische resistiviteit tomografie (ERT) ................................................................... 23
i
, 5 Areal surveys ................................................................................................................ 24
6 Field surveying ............................................................................................................. 25
LES 4: Grondradar/Ground Penetrating Radar (GPR) ............................................................. 26
1 Inleiding GPR ............................................................................................................... 26
2 Principes van GPR ....................................................................................................... 26
3 Praktische toepassingen van GPR ................................................................................ 28
4 Reflecties karteren – Potentieel & moeilijkheden ........................................................ 30
5 Praktische aspecten: survey setups ............................................................................... 32
LES 5: Elektromagnetische inductie ........................................................................................ 33
1 Elektromagnetische inductie (EMI) / Frequentiedomein elektromagnetisme (FDEM)33
1.1 Elektromagnetisme, velden, & golven ................................................................. 33
2 Praktische principes van FDEM ................................................................................... 34
2.1 Werkingsprincipe ................................................................................................. 34
2.2 Hs/Hp, conductiviteit en susceptibiliteit................................................................ 36
2.3 Schijnbare elektrische geleidbaarheid .................................................................. 37
3 FDEM spoel-geometrieën (/-configuraties) .......................................................................... 38
3.1 Depth of investigation .......................................................................................... 39
3.2 Ruimtelijke resolutie ............................................................................................ 39
4 Praktische overwegingen .............................................................................................. 41
4.1 Nadelen................................................................................................................. 41
4.2 Voordelen ............................................................................................................. 41
LES 6: Magnetometrie ............................................................................................................. 42
1 Geïnduceerd & remanent magnetisme ......................................................................... 42
1.1 Thermoremanente magnetisatie (TRM) ............................................................... 43
2 Magnetometrie ............................................................................................................. 43
2.1 Aardmagnetisch (/geomagnetisch) veld ............................................................... 44
2.2 Werkingsprincipe ................................................................................................. 45
2.3 Survey configuraties ............................................................................................. 46
2.4 Toestelklassen ...................................................................................................... 47
2.5 Dipool-anomalieën ............................................................................................... 47
2.6 Geïnduceerd & remanent magnetisme ................................................................. 49
2.7 Bronnen van ruis .................................................................................................. 50
2.8 Data verzamelen & verwerken ............................................................................. 50
LES 7: Herhaling geofysica & Examenvoorbeeld ................................................................... 51
1 Herhaling geofysica ...................................................................................................... 51
, 1.1 Elektrische geleidbaarheid ................................................................................... 51
1.2 Di-elektrische permittiviteit ................................................................................. 52
1.3 Magnetische susceptibiliteit ................................................................................. 53
2 Cases + Examenvoorbeeld ........................................................................................... 54
2.1 Cases..................................................................................................................... 54
2.1.1 Survey Zoniënwoud ..................................................................................... 54
2.1.2 GPR & EMI op de Abdij van Beaupré, Grimminge .................................... 55
2.1.3 MAG (magn. suscept.) & EMI op Abdij van Ter Doest, Brugge ......................... 56
2.2 Examenvoorbeeld ................................................................................................. 57
LES 8: Fieldwalking................................................................................................................. 59
0 Inleiding ....................................................................................................................... 59
1 Geschiedenis – Fieldwalking in Vlaanderen ................................................................ 59
2 Theorie ......................................................................................................................... 60
3 Survey design & strategieën ......................................................................................... 61
3.1 Doelstellingen, objectieven & schaal ................................................................... 61
3.2 Voorbereiding....................................................................................................... 61
3.3 Onderzoeksstrategie ............................................................................................. 62
3.4 Voorzorgsmaatregelen ......................................................................................... 63
3.5 Post-survey & artefactstudie ................................................................................ 63
3.6 Interpretatie .......................................................................................................... 63
4 De plaats van fieldwalking in NIP ................................................................................ 64
5 Molshoop-archeologie .................................................................................................. 64
LES 9: Remote Sensing............................................................................................................ 65
1 Inleiding ....................................................................................................................... 65
2 Type sensoren – Pt. I .................................................................................................... 65
3 Wat wordt opgemeten/geregistreerd ............................................................................ 66
4 Type sensoren – Pt. II ................................................................................................... 67
4.1 Optische sensoren ................................................................................................. 67
4.2 Radar & LiDAR ................................................................................................... 69
5 Datacombinatie & indices ............................................................................................ 70
LES 10: LiDAR ........................................................................................................................ 71
1 Toepassingen in Vlaanderen ........................................................................................ 71
2 Relief Visualization Toolbox (RVT) mogelijkheden .................................................... 72
,
, LES 1: I NLEIDING
1 Wat is non-invasieve prospectie?
• Algemene def.: een verzameling van technieken voor onderzoek naar de
aanwezigheid en aard van antropogene of natuurlijke fenomenen, relevant voor het
archeologisch onderzoek, zonder de ondergrond te verstoren. (↔ invasieve
technieken, bv. boren, proefkuilen, -sleuven):
o Visueel
o A.d.h.v. sensortechnologie:
▪ Registratie eigenschappen gelinkt aan spec. CH/FY bodem-
/ondergrondeigenschappen (< bodemkunde)
▲ ▪ = geen rechtstreekse archeo. info
▪ Resultaat = kaart met reflectie v. variaties v/e bep. FY/CH
bodemeigenschap → moeilijkheid: omzetten in archeo. nuttige info
=> (bv. bij zien v. vormen/structuren op dataset) Direct neiging te koppelen aan
gekend archeo. referentiekader → ! telkens starten vanaf FY/CH eig. ! →
bv.: elektrische variatie i/e bodemtype: zones met hogere geleidbaarheid door
meer water → aanwezigheid poreus mat. t.o.v. omgeving → kan archeo. struct.
zijn
o Vanaf kleinste/minste aanraking met bodem = invasief → moeilijkheid (bv.)
fieldwalking: sporen inzamelen = archeologica wegnemen → “invasief”
• Def. Code van Goede Praktijk (VL): Archeologische evaluatie zonder
grondverstoring bereikt zijn doel zonder substantieel de mogelijks aanwezige
archeologische overblijfselen aan te tasten
o Minder strikte def. dan het vak zelf: (bv.) boren wél als non-invasief →
verstoort niet substantieel de bodem
o Verschilt met def.’s uit het buitenland & in VL zelf: (bv.): boren:
▪ Met voorkennis = invasief → toestemming nodig
▪ Zonder voorkennis = niet-invasief
• Nut:
o Efficiënte staalname van vroegere omgevingen
o Geen aantasting = later opnieuw te onderzoeken => reproduceerbaarheid v/h
onderzoek → OPMERKING: ~ indien goed uitgevoerd: bv. Star Carr: veel OM
gevonden: blootgelegd & terug afgedekt → OM begint af te breken door
(tijdelijke) blootstelling aan zuurstof
o Stalen v/d omgeving voor zo goed mogelijke archeo. beschrijving,
karakterisering & onderzoek
1
, 2 Staalname
2.1 Doel v/e ruimtelijke staalname
• Ruimtelijke staalname voor archeo. prospectie:
o Inschatten v/e bep. statistische parameter → vondstvoorkomen inschatten, bv.
uit welke periode zijn er veel vondsten → fieldwalking: objecten inventariseren
& distributie doorheen tijd bekijken → chrono. inschatting: hoe groot is de
In studiegebied: kans dat op een bep. plaats occupatie uit een bep. periode aanwezig was?
voorspellingen o Voorspellen v. bep. eig.n doorheen een studiegebied → configuratie v.
maken & bep. feno-
vroegere landvormen voorspellen, bv. wat was de oude waterloop v/d
menen detecteren
rivier/kanaal? → morfologie v/e bep. fenomeen doorheen studiegebied a.d.h.v.
geofysische data
o Detecteren v. spec. interessedoelen doorheen een studiegebied → archeo.
structuren detecteren, bv. is er archeo. aanwezig + in welke staat?
• Elke prospectiemethode = staalname → doel: representatieve variatie weergeven voor
wat je zoekt → OPMERKING: omgeving nooit op continue manier geobserveerd →
staalname =
o Incompleet
o Beperkt door financiële & praktische factoren
• Nood aan efficiënte staalname-strategieën die benodigde info-niveau halen om
specifieke onderzoeksvragen te kunnen beantwoorden:
o Waar + type sensor + hoeveel metingen per m² + …
o Voldoende stalen v/e bep. volume + v. toep. op wat je zoekt + voldoende dense
stalen nemen (grootte v/d fenomenen correct weergeven)
o OPMERKING: onderzoek naar omgeving uit verleden → volledige
karakterisering = onmogelijk (ruimtelijk + fundamenteel naar eig.n: per
techniek maar 1/enkele eig.n te registreren*)
=> Def. wat je zoekt → staalnamestrategie die best v. toep. is → OPMERKING: def.
staalname-doel in archeo. = moeilijk:
o Grote variatie aan soorten mat.*
o Noodarcheo.:
2
, ▪ Desktopstudie: onderzoek wijdere omgeving → voorkennis: wat te
verwachten
▪ FY staalname heel moeilijk te voorspellen
o Toevallig net fout staan = sporen net missen
o Tijdsnood voor preciezer onderzoek
=> Moeilijke inschatting v. spec. infoniveau i.f.v. representativiteit:
o Overal dataset, maar niet overal info → links vnl. info o.b.v. interpolatie =
o.b.v. verschillende meetpunten een voorspelling maken v. plaatsen zonder
gegevens:
▪Info < interpolatie/interpretatie = minder accuraat → niet o.b.v.
concrete meting
▪ BELANGRIJK: kritische reflectie van interpretatie/interpolatie:
achterliggend staalnameresolutie controleren
o Rechts: meer stalen door grotere staalnameresolutie = groter
informatiepotentieel
2.2 Wat is wel/geen ruimtelijke staalname?
• Fieldwalking – JA:
o Systematische werkwijze: wandelaars om de … m + // wandelen
o Die “… m” = de staalnameresolutie → bepaald o.b.v. type materiaal,
weersomstandigheden (zichtbaarheid), type bodem, …
• Sensoren – JA:
o Geven proxy-info▲:
▪ Verondersteld: type data = representatief voor type omgevingsvariatie
v/d gezochte archeo.
3
, ▪ Altijd via proxy-eigenschap: elektrische geleidbaarheid, waterhouding,
…
▪ Moet op gegeven moment gekoppeld worden aan “echte” data →
concreet maken: testput, boring, …
Valideren/kalibreren = ▪ Wel mogelijkheid meerdere types sensoren (die verschillende eig.n
registreren) te combineren → meer “puzzelstukjes” = accuratere
info/interpretatie
o Vaak meer kosten- & tijdsefficiënt
o Grote hoeveelheid data verzamelen in korte tijdsspanne → handig voor grote
opp. → OPMERKING: “Measure more, less well”
! Niet-invasieve sensorgegevens kunnen de aanwezigheid v. archeo. variaties vastleggen,
maar kan nooit een bewijs zijn voor de afwezigheid ervan !
• Voorbeeld: geofysische dataset bij onderzoek naar prehistorische grafheuvels:
o < ZW-ENG (net ten N van Stonehenge), bronstijd-grafveld
o Onderzoek o.b.v. elektrische geleidbaarheid v/d bodem
o Vaak ringgreppels v. prehistorische grafmonumenten bewaard
o Te veel (concentrische) cirkels → geen archeo.:
▪ Erosiepatronen van kalkrug: meer bodemmateriaal → sterker signaal
▪ Rode cirkel: nog niet eerder gekend uit data → MAAR: plantenstengels
liggen plat: zijn zoutrijk & nemen geen nutriënten op → geeft signaal
want: zout = sterk elektrisch geleidend => wordt geregistreerd door
sensor & geeft toevallig gelijkaardige morfologie
4