Grabung

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Nicht nur für die Funddokumentation werden 3D-Verfahren eingesetzt, sondern seit 2004 auch auf Ausgrabungen. Im LfA Sachsen wurde dafür ein terrestrischer Laserscanner Riegl LMS-Z420i genutzt [Abb. 1]. Der Scanner kann mit seiner Reichweite von bis zu 1000 m und dem 360°-Panoramakopf innerhalb kurzer Zeit großflächige Areale aufnehmen. Es entstehen zunächst große dreidimensionale Punktwolken, die im Laufe der Datenauswertung zu nahezu originalgetreu kolorierten 3D-Punktwolken und 3D-Modellen ausgewertet werden [Abb. 2]. Mit seinem Mindestabstand von 2 m ist ein Einsatz in beengten Situation, wie z.B. dem mittelalterlichen Bergbau im Erzgebirge, sehr aufwendig oder gar völlig unmöglich.

Abb. 1: Der terrestrische Laserscanner Riegl-LMS-Z420i im Einsatz bei Ausgrabungen auf dem Dresdner Neumarkt. © Landesamt für Archäologie Sachsen
Abb. 2: Texturiertes Oberflächenmodell eines Kellers der Grabung Wilhelm-Leuschner-Platz in Leipzig. © Landesamt für Archäologie Sachsen

Seit einigen Jahren hat sich für die Grabungsdokumentation das Verfahren „Structure-from-Motion“ (SfM) durchgesetzt. Es werden aus einer Vielzahl an frei aufgenommenen Fotos mit fotogrammetrischen Algorithmen dreidimensionale Punktwolken berechnet. Es können handelsübliche Digitalkameras und sogar Mobiltelefone genutzt werden, wobei eine sehr hohe Bildüberlappung essentiell für den Erfolg der Aufnahmeserie ist. Die Qualität des 3D-Modells hängt des Weiteren von der Bildauflösung und dem Arbeitsabstand ab. Diese äußerst flexible Technik ermöglicht es innerhalb kurzer Zeit größere Areale zu dokumentieren und sogar Bereiche zu erfassen, die nur schwierig durch Klettern oder Kriechen erreichbar sind [Abb. 3]. Größere Flächen werden häufig mit den hauseigenen Quadrocoptern beflogen [Abb. 4]. Vergleichbar zur manuellen Aufnahme der Bilder können Einzelbildkameras oder mobile Videokameras für die Bildaufnahme genutzt werden, aus denen mit SfM 3D-Daten berechnet werden. Aus den Punktwolken und 3D-Modellen können dann Grabungspläne hergeleitet und fotogrammetrisch entzerrte sowie georeferenzierte Orthobilder hergestellt werden.

Die traditionelle Grabungsvermessung mit Tachymetern wird damit jedoch nicht ersetzt, sondern ergänzt die 3D-Dokumentation erheblich. Denn nur mit vorhandenen und exakt vermessenen Passpunkten ist eine Georeferenzierung der 3D-Daten in ein gemeinsames Koordinatensystem möglich.

Abb. 3: Ein mit Structure-from-Motion berechnetes 3D-Modell einer Haspelkammer unter der Stadt Dippoldiswalde (Lkr. Sächsische Schweiz-Osterzgebirge). © Landesamt für Archäologie Sachsen
Abb. 4: Der Quadrocopter wird für die Befliegung über einem Bereich einer Ausgrabung eingesetzt. © Landesamt für Archäologie Sachsen