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Multikopter im Einsatz für die Archäologie

12.9.2014

“Big Work for Small Planes – Using UAVs and Kites for Archaeology” - UAV Conference 2014

UAV Conference 2014 Flyer

Axel Posluschny vom EU Projekt ArcLand und Undine Lieberwirth vom Exzellenzcluster Topoi organisierten am 23. und 24. Mai 2014 eine Konferenz zu den Einsatzmöglichkeiten von Multikoptern (UAVs, engl.: unmanned aerial vehicle) in der Archäologie (https://community.topoi.org/web/uav-2014/) an der Freien Universität Berlin.

Multikopter, im militärischen Kontext »Drohnen« genannt, erfreuen sich nicht nur unter Liebhabern des Flugzeugmodellbaus immer größerer Beliebtheit. Anschaffungskosten und Finanzierung von Software zur Prozessierung der erhaltenen Bilder und Messdaten sind in den vergangenen Jahren drastisch gesunken. Parallel zu dieser Entwicklung verminderte sich auch die Hemmschwelle, diese filigranen Fluggeräte in Feldkampagnen einzusetzen. Hinzu kommen überzeugende Ergebnisse von vergleichenden Tests mit Resultaten von Terrestrischen Laserscannern (Lieberwirth et al. 2014), Lidar-Befliegungen (Leberl et al. 2010) oder der klassischen Luftbildarchäologie (Reinhard 2013). Ist ein Multikopter oder UAV mit einer digitalen Foto- oder Videokamera ausgestattet, kann er nicht nur für Luftbildauswertungen eingesetzt werden, sondern mit überlappend aufgenommenen Bildsequenzen und der Verwendung der »Structure-from-Motion« Methode 3D-Punktwolken, und in einem weiteren Arbeitsschritt 3D-Oberflächenmodelle, generieren. Ein Multikopter ist zudem äußerst flexibel einsetzbar. Zum einen kann er große Flächen systematisch befliegen, aber auch in geringer Höhe archäologische Grabungsschnitte oder unzugängliche Gebäudeteile, wie z.B. Mauerkronen, dokumentieren.

Überzeugende Beispiele für o.g. Anwendungen lieferte der erste Tag der Konferenz mit dem Vortrag von Jochen Reinhard aus dem Kanton Zug in der Schweiz. Er präsentierte u.a. die Dokumentation und 3D-Rekonstruktion einer Burgruine in schwer zugänglichem, bergigen Gelände. Jörg Bofinger und Christian Steffen vom Landesamt für Denkmalpflege Baden-Württemberg zeigten eine beeindruckende 3D-Rekonstruktion von Pfahlbauüberresten im Konstanzer See. Benjamin Ducke, Mitglied des Teams um die Entwicklung des »Archaeocopters« an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden und Christian Seitz von der Universität Heidelberg präsentierten den bereits routinemäßigen Einsatz ihrer Kopter im deutschsprachigen Raum. Schließlich repräsentierten die beiden Fernerkundler Hans-Peter Thamm, vom Institut für Geographische Wissenschaften an der Freien Universität Berlin und Kyriacos Themistocleous vom Department of Civil and Geomatics Engineering of the Cyprus University of Technology in mehreren internationalen Anwendungsbeispielen die langjährige, erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den technischen Wissenschaften und der Archäologie. Zeitgleich begannen vor ca. 10 Jahren nur sehr wenige Archäologen bereits mit eigenen Flugversuchen. Die Organisatoren der Berliner Konferenz freuten sich deshalb sehr, dass sie mit Gianluca Cantoro von der Universität Leiden und Paul Miles von Oxford Archaeology zwei Pioniere in diesem neuen archäologischen Forschungsfeld für Vorträge gewinnen konnten.

Am zweiten Konferenztag wurden die theoretischen Präsentationsinhalte mit einer Flugshow ausgewählter Multikopter und einem Flugdrachen auf der Campus der Freien Universität ergänzt. Jörg Bofinger und Christoph Steffen, Christian Seitz, Jochen Reinhard und Hans-Peter Thamm präsentierten live und unter idealen Wetterbedingungen (wenig Wind, leichte Bewölkung) ihre fliegenden Vermessungsassistenten. Sie zeigten, dass es durch die 1:1 Livebildübertragung möglich ist, einen Kopter manuell exakt über Oberflächen zu platzieren. Per Autopilot und mittels GPS (global positioning system) können aber auch Flugrouten vorprogrammiert werden, die dann selbstständig vom Kopter abgeflogen werden. Alternativ, d.h. bei zu starkem Wind, können Flugdrachen (engl.: kites), präsentiert durch Ronny Weßling von der Universität Wien, die Arbeit eines Multikopters ersetzen.

Die Ergebnisse der Veranstaltung sollen in einem Handbuch mit dem Titel »Richtlinien und Hinweise zur Verwendung von UAVs in der Archäologie« zusammengeführt werden. Auf Grund der hohen Entwicklungsgeschwindigkeit und der Notwendigkeit einer zeitnahen Aktualisierung wird es ausschließlich als Wiki auf der Webseite von ArcLand eingerichtet. Begleitet wurde die Konferenz vom Filmteam der Freien Universität. Aus dem Videomaterial entsteht ein Lehrfilm, der ab dem Sommersemester 2015 an der Freien Universität Berlin in der Lehre und Forschung eingesetzt wird. Bereits jetzt können die einzelnen Präsentationen sowie ein Trailer der Flugshow von der Konferenzwebseite heruntergeladen werden.

Die Organisatoren der Konferenz durften sich über die große Resonanz beim deutschen und internationalen Fachpublikum und in den deutschlandweiten Medien freuen und sahen auch ihre Intention bestätigt, die große Bandbreite der zivilen, wissenschaftlichen Nutzung von UAVs sowohl ihren Kollegen als auch interessierten Laien vorzustellen.

Bibliographie

F. Leberl and A. Irschara and T. Pock and P. Meixner and M. Gruber and S. Scholz and A. Wiechert (2010). Point Clouds: Lidar versus 3D Vision. In: Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, October 2010, 1123 - 1134

Lieberwirth, U., Fritsch, B., Metz, M., Neteler, M., Kühnle, K. (2014). Applying Low Budget Equipment and Open Source Software for High Resolution Documentation of Archaeological Stratigraphy and Features. In: CAA 2013 Proceedings of the 41st Conference in Computer Application and Quantitative Methods in Archaeology, Perth, Australia, 25-28 March 2013, p. 390-405 (in press)

Reihard, J. (2013). Structure from Motion, Drohnen & Co. Neue Wege in der Dokumentation archäologischer Ausgrabungen. In: TUGIUM 29/2013, 177 – 188