26 november 2008

Fjernmåling og kokegroper

(S. Palmér, O. Grøn, P. Orlando & F.-A. Stylegar)

Bruk av satellittdata er et relativt nytt område innenfor arkeologien. I Norge har slike data tidligere vært utnyttet i registreringer i Rygge i Østfold (Grøn et al. 2004b; 2005). Nå har Vest-Agder fylkeskommune, Bifrost & Draupne as, Langelands museum og Universitetet i Palermo startet opp et sørvestnorsk satellittprosjekt (http://www.satelittprosjektet.no), fordi prøveprosjektet i 2006 ga så lovende resultater. I Norge har slike data tidligere vært utnyttet i registreringsøyemed i Rygge i Østfold og i Nord-Norge (Grøn et al. 2004b; 2005, Barlindhaug, Holm-Olsen og Tømmervik 2007).På forhånd var vi usikre på om metoden ville egne seg i det så å si eviggrønne landskapet i Vest-Agder og Rogaland, men resultatene så langt må sies å være meget gode. Fordi husdyrhold dominerer i denne regionen, er det en lav pløyingsintensitet som gir relativt gode bevaringsforhold for ikke-synlige kulturminner. Når tre av fem studieområder er undersøkt, har det kommet 899 mulige, ikke-kjente kulturminner for dagen.

Jordsmonn og planter stråler ut og reflekterer radiobølger, varme, lys og ultrafiolette stråler på forskjellig måte alt etter overflatens kjemiske og fysiske form. Ulike deler av dette elektromagnetiske spekteret kan måles med instrumenter som er spesialisert for å motta en mindre del (”en kanal” eller ”frekvensbånd”). Mønstre som ikke kan sees med øyet, blir tydeligere gjennom noen kanaler enn andre. Ved å kombinere bildene fra forskjellige kanaler kan mønstrene komme enda klarere frem. De kan måles passivt som refleksjoner eller aktivt ved at man sender en elektromagnetisk puls og måler ”ekkoet”, slik en radar gjør. Som for all annen fjernmåling kreves det lokale feltundersøkelser for å verifisere og justere registreringene.

Vi ble tidlig oppmerksomme på en del karakteristiske spor som skilte seg ut fra omgivelsene, såkalte anomalier, fordi de har en annen kjemisk sammensetning enn området omkring. Anomaliene var i utgangspunktet vanskelig å tolke. Vi oppdaget dem som en rekke større eller mindre uregelmessigheter på opptakene; mørke ”flekker” som hadde et tverrsnitt på 1-3 m. Enkelte steder kunne vi notere flere hundre slike ”flekker”. Stedvis opptrådte de i forbindelse med antatt forhistoriske bebyggelsesspor, eller de lå i tilknytning til gravminner.

I denne artikkelen skal vi gi en skisse av prosjektet, samt se nærmere på én type kulturminner som vi allerede har kunnet verifisere.

Målsettingene med prosjektet er tredelt. Vi ønsker å identifisere ”usynlige” kulturminner ved hjelp av svart/hvite (pankromaiske) og flerfargete (multispektrale) satellittopptak, samt hyperspektral skanning. Videre vil vi verifisere påviste anomaliene gjennom arkeologiske, historiske og geokjemiske metoder. Det mer overordnet målet er å forsøke å utvikle fjernmåling som redskap i forvaltning av og forskning på arkeologiske kulturminner.

Vi har foretatt satellittopptak av fem forskjellige områder i Vest-Agder og Rogaland; over Spangereid og Lista i Vest-Agder og Karmøy og Haraldseid i Rogaland (QuickBird-opptak), og vi har også opptak over Ølen/Etne i Rogaland/Hordaland, og Lista (Ikonos-opptak). Opptakene over Lista, Haraldseid og Ølen/Etne ble analysert i 2007, mens analysen av de øvrige opptakene startet i år.

Hva er multispektrale og hyperspektrale opptak?
Multispektrale satellittopptak (MS-opptak) er som digitale fotografier. Informasjon fra forskjellige ”frekvens-bånd” av både det synlige og det infrarøde området av den elektromagnetiske strålingen lagres som forskjellige lag i ett og samme opptak. De lagrede verdiene i ett av opptakets lag gjenspeiler den energien som mottas fra ett bestemt frekvens-bånd.

Et multispektralt opptak inneholder flere ”bilder” eller lag av samme motiv, sett i ulik ”belysning”. Et multispektralt opptak kan ha forskjellige antall lag og forskjellig oppløsning.

Landsat-opptakene fra 1972 var de første multispektrale bildene man prøvde å bruke i en arkeologisk sammenheng (Shazly 1983; Barisano & Helly 1985). De hadde syv bånd fordelt innenfor den synlige, den infrarøde og den termiske delen av spektret, og de ga derfor et godt innblikk i vegetasjonsforholdene. Fordi den multispektrale/mangefargete oppløsningen var på 30 m og den pankromatiske (svart-hvite) oppløsningen var på 10 m, var det imidlertid klart at de ikke egnet seg spesielt til å skille ut detaljene som ofte skal til for å avsløre mindre arkeologiske strukturer (Shennan & Donoghue 1992).

De nyere satellittene (Ikonos og QuickBird) som er sendt opp etter 2000, gir en forbedret oppløsning på bekostning av antall frekvensbånd. Ikonos-opptakene har en oppløsning på 4 m i den multispektrale delen med fire bånd (rød, grønn, blå, nær-infrarød), samt 1 m i den svart/hvite delen, mens QuickBird-opptakene har en oppløsning på 2,6 m i den multispektrale delen med fire bånd (rød, grønn, blå, nær-infrarød), samt 0,6 m i den svart/hvite delen. I øyeblikket venter man på at man skal sende opp GeoEye 1, som har fire bånd og flerfarget og svart/hvitt oppløsning på henholdsvis 1,65 m og 0,4 m.

Hyperspektrale opptak (HS-opptak) består av flere hundre lag og oppløsninger på under 0,5 m. Disse tas opp fra fly i dag, og har vesentlig bedre kvalitet enn de multispektrale satellittbildene, men prisen er vesentlig høyere.

MS- og HS-opptak gir adgang til informasjon fra ulike deler av det synlige spekteret, samt til frekvensområder som det menneskelige øye ikke oppfatter. Med bruk av forskjellige programvarer kan man kombinere disse lagene på ulike måter og manipulere dem for å skaffe seg informasjon om kjemiske småskala-variasjoner på bakken og vegetasjonen som flyfotografier ikke kan gi (Grøn et al. 2006).

Fordi MS-opptakene klart er de billigste, er det spennende for oss å undersøke hvor små arkeologiske anomalier man faktisk er i stand til å observere med denne teknikken. Ut fra oppløsningen i QuickBird klarer vi å skille ut multispektrale anomalier ned til et par meters størrelse. Vi makter å se gravhauger, rydningsrøyser og nedgravninger av ulike typer, men også ildsteder og andre større elementer i forhistoriske hus. Gjennom den svart/hvite oppløsningen på 0,6 m får vi et helt annet detaljeringsnivå. Det har vist seg at det er mulig å skille ut både stolpehull og indre vegger i hustomter, samtidig som vi også kan se detaljer som ikke synes på alminnelige flybilder. Denne nye teknikken gir mer enn et tradisjonelt ”svart-hvitt” bilde fordi man også registrerer refleksjonen fra det nær-infrarøde området.

Observasjon og verifikasjon av kokegroper er viktig i den fasen prosjektet er i nå, fordi det demonstrerer hvor små anomalier det er mulig å utskille med de høyoppløselige MS-opptakene. Arbeidet så langt viser at det ikke er urealistisk å regne med at metoden kan utvikles til å lokalisere jordfestegraver under flat mark.

Hva kan vi registrere med MS-opptak?
Til en boplass er det blitt tilført mange typer materiale; disse materialene vil opptre som “anomalier” fordi de har kjemiske signaturer som skiller seg fra omgivelsene. Ulikt materiale som f.eks leire eller dyreknokler har ulike spektrale signaturer, og dette reflekteres i satellittopptakene.

Disse opptakene fanger ikke bare opp arkeologiske strukturer som er direkte eksponert på overflaten, eller som allerede er pløyd opp. Man kan også se strukturer som skjuler seg under markoverflaten, fordi plantenes røtter kan ha løftet tungmetaller og fosfater opp til overflaten (Shaw 1990). Det innebærer at arkeologiske strukturer som er blitt overlagret av sakte sedimentering, kan opptre som anomalier på MS-opptaket.

Arkeologiske anomalier kan observeres i opptakene på grunn av den relative kjemiske/mineralske variasjonen i sedimentoverflaten mot den geologiske bakgrunnen. Noen arkeologiske anomalier reflekteres også i vegetasjon, men da er de langt mer usystematiske. Det er derfor best å benytte denne metoden i områder med minimal vegetasjon. Bruk av MS-opptak synes ikke å egne seg for arkeologiske undersøkelser i skogsområder.

Etter det første året hadde vi fått kjennskap til et stort antall spor som vi antok var fredete kulturminner som tidligere ikke har vært registrerte; 319 på Lista, 265 i Haraldseid og 315 i Ølen/Etne. De ble identifisert ved hjelp av visuell inspeksjon av multispektrale opptak. Majoriteten antas å representere utpløyde gravhauger, som er den letteste kulturminnekategori å identifisere. Videre er det funnet mulige hustufter, aktivitetsområder, veilinjer og eldre åkeravgrensninger (Grøn et al. 2004a).

Litt spredte resultater
Til de mer spesielle funnene vi har gjort, hører fundamentene til en middelalderkirke på Huseby på Lista. Den nevnes i et diplom fra 1308 som ”Ecclesia Sancti Laurentis de Lista”, et av de 14 kongelige kapeller i landet (Stylegar 1996). Frem til mellomkrigsårene kunne folk på gården påvise stedet der kirken hadde stått, men kunnskapen hadde gått i glemmeboken. Gjennom QuickBird-opptakene fra Lista klarte vi igjen å lokalisere kirkens steinfundamenter.

Det har dessuten vært svært interessant å få et innblikk i den reelle kulturminnebestanden i nærområdet rundt kjente kulturminner. Holder vi oss til Lista, er det gjennom denne metoden blitt sannsynliggjort at den mektige Sverreshaug, med en primærgrav datert til eldre bronsealder, ikke lå i ensom majestet som nå, men var omgitt av en rekke større gravhauger oppe på moreneryggen langs Kongeveien fra Lunde og videre utover Listalandet.

Satellittbildet avslører også sporene etter arkeologisk forvaltningspraksis. Sigurd Grieg undersøkte i 1934 to hustufter fra romertid/folkevandringstid med veggvoller av stein på Vere (tuft IV og V, Askeladden id 3479). Ingen andre kulturminner ble registrert, og tuftene er fremdeles bevart. På opptaket er det flere anomalier rundt tuftene. Disse er i dag bare delvis synlige på markoverflaten, og etter vår vurdering kan det dreie seg om steinkonstruksjoner som i så fall viser at hustuftene er mer komplekse enn ved første øyekast. Det er påfallende at anomaliene synes å være begrenset til sikringssonen rundt hustuftene. Det er en rimelig tolkning at den moderne jordbruksdriften har fjernet sporene etter andre, kanskje tilsvarende strukturer utenfor sikringssonen.

Ut mot kysten var det ved et høyere havnivå en åpning inn til det som nå er Nesheimvatnet (Prøsch-Danielsen 2005:46f.). NV for denne er det registrert en steinalderboplass (Askeladden id 22585), og den fremstår som en klar anomali i det multispektrale opptaket. Spennende er det også at boplassen ifølge satellittopptakene inngår i en perlerekke av tilsvarende anomalier rett på innsiden av et tidligere fjordsystems åpning mot havet; en typisk plassering for boplasser rettet mot havfangst (Fischer 1995).

Kokegropfeltene
På et tidlig stadium ble vi oppmerksomme på enkelte områder med noen karakteristiske anomalier som vi i utgangspunktet syntes var vanskelig å tolke. Det dreier seg om en rekke større eller mindre uregelmessigheter i form av mørke ”flekker” med et tverrsnitt på 1-3 m. Anomaliene ses både på de pankromatiske og de multispektrale opptakene. Enkelte steder kunne vi observere flere hundre av disse ”flekkene”. Spesielt store lokaliteter fantes på Vanse på Lista og på Midtbø i Spangereid i Vest-Agder.

Begge kokegropeansamlingene ligger i områder rike på andre kulturminner. Den lille kretsen av gårder på det smale Spangereidet rommer et stort antall monumenter av forskjellige typer fra eldre og yngre jernalder (Stylegar 1999; Stylegar & Grimm 2003, 2005), mens feltet på Vanse ligger et stykke SV for middelalderkirken. I dette området kjenner vi med et par unntak bare løsfunn, men de indikerer at det har vært gårdsbebyggelse i området siden mellom- eller senneolitikum. Flere steder på Vanse foreligger opplysninger om at man skal ha støtt på kokegroper under gravearbeider. Vanse er i dag tettbygd, og feltet vårt utgjør i praksis den eneste gjenværende større sammenhengende åkerbruksflaten i sentrumsområdet.

Tolkningen av anomaliene som kokegroper ble bekreftet like før jul i 2007. Vest-Agder fylkeskommune fikk melding om at gartneriet på Midtbø i Spangereid ville utvide, og tilfeldigvis lå området innenfor den ene av våre store lokaliteter. Under den arkeologiske registreringen kunne vi bekrefte at det fantes tett med kokegroper bevart under pløyelaget; et trettitalls groper lå i de seks sjaktene på Midtbø. Trekull fra én av gropene er C14-datert til 1590+/-50 BP (Beta-241096).

Disse gropene i Spangereid lå innenfor de konsentrasjonene vi kunne observere på satellittopptaket. Opptaket indikerte imidlertid at den arkeologiske registreringen bare påviste en mindre andel av de faktisk eksisterende gropene, anslagsvis under halvparten. Det kan finnes flere mulige forklaringer på dette. Registreringsforholdene var ikke særlig gode med nedbør og påfølgende temperaturfall til under null, og det var kanskje også vanskelig å skille ut kokegropene fra den nokså grove undergrunnen, men det er også sannsynlig at det pankromatiske opptaket plukker opp kjemiske signaturer i jordsmonnet fra groper som er ”usynlige” for vanlige arkeologiske feltmetoder, fordi anleggene er helt ødelagt av plogen og kun er bevart som fragmenter og kjemiske anomalier i pløyelaget.

Veien videre
Prosjektet er foreløpig planlagt ut 2008, men de involverte parter ønsker i utgangspunktet å videreføre samarbeidet. Den konkrete planleggingen tenkes sammensatt av flere elementer:

• Repetisjon av gjennomgang
Da det ikke eksisterer noen manual for hvordan bestemte arkeologiske anomalier ser ut, er prosjektets grunnleggende strategi at vi lærer mens vi går. Det har vist seg fruktbart å gjenta den visuelle gjennomgangen av de allerede gjennomsette områdene, slik at de kulturminnetyper man lærer å utskille underveis, kan fanges opp i de arealer man allerede tidligere har vært gjennom. Dette arbeidet vil så kunne sammenfattes i en eksempelkatalog som vil lette treningen av nye observatører.
• Systematisk registrering av linjeelementer
Det finnes store mengder uforklarlige linjeelementer i opptakene. Noen er relativt moderne markgrenser eller veier, men en del kan ha arkeologisk interesse. Systematisk registrering av linjeelementene og krysningspunktene av dem vil kunne skape bedre oversikt over hva som er nyere strukturer og hvilke som representerer gamle marksystemer eller veiforløp.
• Verifikasjon
På grunn av at planterøttene bringer næring- og sporstoffer opp fra dypere jordlag, viser det seg at jordbunnskjemiske undersøkeleser gir godt samsvar både med spor etter kulturminner verifisert på annen måte og med jordoverflatens utstråling i ulike deler av spekteret. Georadar og måling av jordens lokale magnetfelt varierer for mye med tilfeldige forhold til å kunne brukes som pålitelig indikator for sammenheng mellom ulike mønstre og kulturminner (Grøn et al. 2006).
Da de signaler vi observerer i MS- og HS-opptak grunnleggende sett er av kjemisk karakter, synes det logisk i verifikasjonen å sikte mot de kjemiske faktorer som er karakteristiske for de arkeologiske anomaliene.
• Eksperimentering med hyperspektral skanning
I og med bruken av multispektrale opptak med oppløsninger ned til 2.6 m og fire bånd har vist seg å ha et temmelig betydelig arkeologisk potensiale, vil det være viktig å få avklart hvor markant en kvalitetsforbedring bruken av hyperspektrale opptak vil innebære. Det planlegges derfor eksperimentering med hyperspektral skanning av områder som på grunnlag av de multispektrale resultatene har vist seg å være interessante og velegnet for denne type teknikker.

Litteratur
Barisano, E. & Helly, B. 1985: Remote sensing and Archaeological Research in Thessaly
(Greece). New Prospects in Archaeological Landscape. Proceedings of the EARSeL/EAS Symposium European Remote sensing Opportunities, Strasbourg, 31 March-3 April 1985 (ESA SP-233, May 1985), pp. 203-209.
Barlindhaug, S., Holm-Olsen, I.M. & Tømmervik, H. 2007: Monitoring archaeological sites in a changing landscape – using multitemporal satellite remote sensing as an 'Early warning method' for detecting regrowth processes. Archaeological Prospection 14 (4), pp. 231-244. Wiley, Chichester.
El Shazly, E. M. 1983: Space Borne Imagery Interpretation of Mega Features related to
Egyptian Archaeology. Remote Sensing: Extending Man’s Horizon. 1982 International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS ’83). August 31 – September 2, 1983, San Francisco, California, pp. 4.1-4.6.
Fischer, A. 1995: An entrance to the Mesolithic world below the ocean, Status of ten years’
work on the Danish sea floor. A. Fischer (red.): Man & Sea in the Mesolithic. Coastal settlement above and below present sea level, pp. 371-384. Oxbow Monograph 53. Oxford.
Grøn, O., Aurdal, L., Christensen, F. & Loska, A. 2004a: Mapping and verifying invisible
archaeological sites in agricultural fields by means of multi-spectral satellite images and soil chemistry. Proceedings and Programme. International Conference on Remote Sensing Archaeology October 18-21, 2004, Beijing, China, pp. 83-90. Beijing.
Grøn, O., Aurdal, L., Christensen, F., Tømmervik, H., & Loska, A. 2004b: Locating invisible
cultural heritage sites in agricultural fields. Evaluation of methods for satellite monitoring of cultural heritage sites – results 2003. The Norwegian Directorate for Cultural Heritage. Oslo. http://www.riksantikvaren.no/Norsk/Publikasjoner/Utgitt_i_samarbeid_med_andre/filestore/satellite-Rap.pdf
Grøn, O., Aurdal, L., Christensen, F., Solberg, R., MacPhail, R., Lous, J. &
Loska A., 2005: Locating invisible cultural heritage sites in agricultural fields. Development of methods for satellite monitoring of cultural heritage sites - report 2004. Research report from the Norwegian Directorate for Cultural Heritage. Oslo. http://www.riksantikvaren.no/Norsk/Fagemner/Miljoovervaking/Overvakingsprosjekter/filestore/2005G-SATELITEMON2004-2-PRINTA.pdf
Grøn, O., Christensen, F., Orlando, P., Baarstad, I. & MacPhail, R. 2006: Hyperspectral and
multispectral perspectives on the prehistoric cultural landscape; the ground-truthed chemical character of prehistoric settlement and infrastructure as identified from space. Stefano Campana & Maurizio Forte (red.): From Space to Place: 2nd International Conference on Remote Sensing in Archaeology, pp. 143-147. Proceedings of the 2nd International Workshop, CNR, Rome, Italy, December 4-7, 2006.
Shaw, J.A.1990 (red.): Heavy Metal Tolerance in Plants: Evolutionary Aspects. Florida.
Prøsch-Danielsen, L. 2005: Historien om vann og våtmarksområder på Lista. Årsskrift Listamuseet 2005, pp. 42-63.
Shennan, I. & Donoghue, D. N. M. 1992: Remote Sensing in Archaeological Research.
Proceedings of the British Academy 77, pp. 223-232.
Stylegar, F.-A. 1996: Sancti Laurentis de Lista – et kongelig kapell på Huseby. Årsskrift
Agder historielag nr. 72, 1996, pp. 30-36.
Stylegar, F.-A. 1999: Spangereid. En sørlandsk saga. Lindesnes.
Stylegar, F.-A. & Grimm, O. 2003. Ein Kanal in Spangereid, Südnorwegen. Archäeologisches
Korrespondenz-Blatt 33/3, 2003, pp. 445-455.
Stylegar, F.-A. & Grimm, O. 2005. Spangereid – ein maritimes Zentrum der Eisenzeit und des
Mittelalters in Südnorwegen. Ein Deutungsversuch zur Funktion der ringförmigen Anlagen mit Verweis auf die dänischen Mooropfer um 200 n. Chr. (insbesondere Illerup Platz A). Offa 59/60, 2004. Neumünster.

Ingen kommentarer: