Vermessungsarbeiten für archäologische Forschungen in Erbil/Irak

Fakultät Geoinformation

Vermessungsarbeiten als Grundlage für archäologische Forschungen in Erbil/Irak

Böick von der Zitadelle auf Erbil
© B. Teichert

Projektpartner

Dieses Projekt wird in Kooperation mit dem Deutschen Archäologischen Institut (DAI) in Berlin unter der Leitung von Dr. Margarete van Ess und Dr. Arnulf Hausleiter durchgeführt.

Projektziel

Seit dem Jahre 2009 darf das Deutsche Archäologische Institut Berlin (DAI) in Erbil wieder Grabungen und Forschungen durchführen. So folgten in den Jahren 2009 - 2012 archäologische Arbeiten im Stadtgebiet, die Hinweise auf vormoderne Siedlungsreste ergaben. Es stellte sich somit die Aufgabe, archäologische und topographische Grundlagendaten zu gewinnen, anhand derer die Siedlungsentwicklung im Umfeld der Zitadelle von Erbil bzw. in der sogenannten Unterstadt verifiziert werden kann.
Mit der Schaffung der topographischen Grundlagendaten wurde im Jahr 2015 die HTW Dresden beauftragt. Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Pilotprojektes des DAI hat das Labor Photogrammetrie/Fernerkundung als Projektpartner folgende Aufgaben übernommen:

  • Bestimmung von Passpunkten mit DGPS im WGS84-Koordinatensystem
  • Transformation der vorhandenen lokalen Koordinatensysteme (Profile, Baugruben, Grabungen) des DAI ins WGS84
  • Ableitung eines hoch aufgelösten digitalen Geländemodelles (DGM) aus Pleiades-Stereodaten
  • Ableitung eines Stadtplanes der Stadt Erbil in Kurdistan

Projektinhalt

Im Juni 2015 fanden erste umfangreiche GPS-Messungen in Erbil statt. Zum Einsatz kamen hierbei zwei Geräte der Firma Leica vom Typ Leica Viva Uno.

Vor Ort in Erbil existiert die Permanentstation “IRAQ SURVEY ERBIL” (kurz: ISER), welche vom NOAA's National Geodetic Survey (NGS) im Rahmen des CORS-Programms (Continuously Operating Reference Stations) betrieben wird. Somit ist es prinzipiell möglich, GPS-Messungen an diese ISER-Permanentstation anzuhängen. Da jedoch keine durchgehende Datenverfügbarkeit für die ISER-Station gegeben ist, musste zusätzlich ein geeigneter Referenzpunkt auf dem Dach des Hotels in Erbil festgelegt und bestimmt werden.

Im Anschluss erfolgte die Messung von Passpunkten als Grundlage für die Georeferenzierung der Satellitenbilder sowie die Messung von Punkten zur Transformation der lokalen Koordinatensysteme (Profile, Baugruben, Grabungen) des DAI.

GPS-Referenzstation
© B. Teichert

Zur Verbesserung der Georeferenzierung der Pléiades-Daten waren im Rahmen der Messkampagne 2015 vor Ort Konturenpasspunkte bestimmt worden. Mithilfe dieser gemessenen Passpunkte war es möglich, die Pleiades Stereo-Satellitendaten zu georeferenzieren und anschließend stereoskopisch auszuwerten. Ziel war es, ein sehr genaues Digitales Geländemodell (DGM) abzuleiten.

Alle Versuche einer automatischen DGM-Generierung, incl. Klassifikation der generierten Höhenpunkte, lieferten unbefriedigende Resultate. Daher kam es zu der Entscheidung, das gesamte DGM von Erbil manuell zu messen. In einem Zeitrahmen von etwa 200 Stunden erstellte Frau Natalie Weigert (studentische Hilfskraft des DAI an der Fakultät Geoinformation) das DGM durch manuelle Stereoauswertung. Hierfür kam die Software Erdas Imagine mit dem Tool Imagine Photogrammetry zum Einsatz.

Pleiades-Stereodaten mit Passpunkten
© B. Teichert
Pleiades-Stereo-Satellitendaten mit Passpunkten für die Georeferenzierung

Für die Archäologen vom DAI ist die Kenntnis der Höhenstruktur Erbil‘s von besonderem Interesse. Das gemessene DGM enthält die Höhenstruktur Erbils zum Zeitpunkt der Aufnahme der Pléiades-Satellitendaten (Januar 2013). Durch die manuelle Erfassung der Höhendaten wurden zwar die Gebäude, Vegetation etc. eliminiert, aber die vorhandenen Straßen mit ihren Über- und Unterführungen, sowie größere Baugruben mit erfasst. Nach Vorlage der Ergebnisse und Rücksprache mit dem DAI mussten diese Elemente nachträglich wieder eliminiert werden, so dass die ursprüngliche Geländestruktur sichtbar wird. Hieraus konnten die Archäologen um Dr. Arnulf Hausleiter bereits erste Rückschlüsse in Bezug auf die Siedlungsentwicklung der Stadt (Verlauf der ursprünglichen Stadtmauer u. ä.) ziehen.

Digitales Geländemodell von Erbil
© Ch. Richter

Mithilfe des Digitalen Geländemodells ließ sich ein Ortho-Satellitenbild erzeugen, welches die Grundlage für die Herstellung einer Satellitenbildkarte darstellte. Diese entstand im Rahmen einer Abschlussarbeit .

Satellitenbildkarte der Stadt Erbil
© Ch. Richter

Eine weitere Aufgabe des Projektes besteht in der Transformation der lokalen Messungen der Archäologen des DAI in das Koordinatensystem WGS84. Sämtliche Grabungen des DAI werden durch lokale tachymetrische Aufnahmen dokumentiert. Um diese in ein einheitliches Koordinatensystem zu überführen, war es notwendig, ausgewählte Punkte aus den lokalen Messungen mittels GPS im WGS84-Koordinatensystem zu bestimmen. Dies erfolgte im Rahmen der Messkampagne 2015. Anschließend war es möglich, die tachymetrischen Messungen zu transformieren.

Tachymetrische Messung der Archäologen des DAI
© B. Teichert

Für die Archäologen ist ein Geländemodell des Basars von außerordentlichem Interesse. Da der gesamte Basar überdacht ist, lässt sich das DGM in diesem Bereich nicht aus den Satellitenbildern ableiten. Somit musste eine örtliche Vermessung innerhalb des Basars durchgeführt werden.

Die örtlichen Vermessungen fanden im Herbst 2018 statt. Die Aufgabe gestaltete sich recht kompliziert, da ein Betreten des Basars nur während der Öffnungszeiten möglich war und während dieser Zeit die Vermessungsarbeiten infolge des großen Besucherandrangs stark behindert wurden.
Nach einer ausgiebigen Erkundung erfolgte zunächst eine Polygonierung des Umrings des Basars in einem lokalen Koordinatensystem. Innerhalb des Basars wurden dann die wichtigsten Höhenpunkte durch trigonometrische Höhenbestimmung in dieses lokale System eingebunden. Im Anschluss konnte daraus ein Geländemodell abgeleitet und dieses über bereits vorhandene Passpunkte in das übergeordnete Koordinatensystem WGS84 transformiert werden.
Das aus Satellitenbildern abgeleitete DGM konnte somit im Bereich des Basars vervollständigt werden.

Dreiecksvermaschung
© B. Teichert

Projektteam an der HTW Dresden

Projektteam

Name Telefon Raum E-Mail Aufgabenbereich
Teichert, Bernd-Dieter (Prof. Dr.-Ing.) 3179 Z 738 E-Mail Photogrammetrie / Fernerkundung / GIS
Richter, Christiane (M.Sc.) 2936 M 528A E-Mail Digitale Bildverarbeitung / Fernerkundung / Landmanagement

Bildergalerie