Digitale Archäologie – Der Einsatz von Geländemodelldaten bei der Hamburger Bodendenkmalpflege

Digitale Archäologie, Bodendenkmalpflege Hamburg, Archäologie Hamburg

Die Visualisierung und Kartierung von archäologischen Fundstellen

Der Einsatz Geografischer Informationssysteme (GIS) zur Erfassung, Organisation und Auswertung räumlicher Daten hat sich in der archäologischen Denkmalpflege, ebenso wie in vielen anderen Bereichen der öffentlichen Verwaltung, zu einem unverzichtbaren Bestandteil der täglichen Arbeit entwickelt. So nutzt die Hamburger Bodendenkmalpflege das System DenkmalGIS zur Erfassung sämtlicher bekannter Fundplätze und zur Verknüpfung der Kartierungen der jeweiligen Denkmalflächen mit den relevanten Sachdaten. Für komplexere Aufgaben kommt darüber hinaus die Software ArcGIS zum Einsatz, die über weitergehende Funktionen zur Verarbeitung und Analyse räumlicher Daten verfügt.

Ein wichtiger Teilaspekt der Arbeit mit Geografischen Informationssystemen in der Archäologie ist die Visualisierung und Auswertung digitaler Geländemodelle. Diese sogenannten DGMs finden insbesondere bei der genauen Lokalisierung und Kartierung der Flächen obertägig sichtbarer Bodendenkmäler, wie z.B. Grabhügel, Wurten oder Wehranlagen, Anwendung. Die Ergebnisse werden für wissenschaftliche Fragestellungen, aber auch für die Bearbeitung von Genehmigungs- und Bebauungsplanverfahren benötigt. Die Erfassung der den DGMs zugrundeliegenden Messdaten erfolgt mittels des LIDAR (Light Detection and Ranging) Verfahrens. Hierbei wird die Erdoberfläche vom Flugzeug oder Hubschrauber aus durch Laserimpulse abgetastet und so die Geländehöhe bestimmt.

Während in anderen Bundesländern der Erwerb dieser Daten zumeist mit hohen Kosten verbunden ist, befindet sich die Hamburger Bodendenkmalpflege in der glücklichen Situation, dass die Geländemodelldaten für ihren Arbeitsbereich im Internet auf dem Transparenzportal der Freien und Hansestadt Hamburg kostenlos vom Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) in unterschiedlichen Auflösungen zur Verfügung gestellt werden.

Allerdings handelt es sich bei diesen frei zugänglichen Daten nur um die aufbereiteten Messwerte in Form langer Listen mit Punktkoordinaten und Höhenwerten. Um die Messdaten in einem GIS abbilden zu können, sind vorab mehrere Arbeitsschritte zur Datenaufbereitung notwendig, bei denen eine Umwandlung der Werte in eine grafische Darstellung erfolgt. Das Ergebnis ist eine sogenannte Schummerung (engl. Hillshade), die sich in der Archäologie als Darstellungsform von DGM-Daten im GIS besonders bewährt hat. Durch simulierten Lichteinfall und Schattenwurf erhält die eigentlich zweidimensionale Darstellung hierbei einen plastischen Effekt, der selbst kleinste Höhenunterschiede deutlich hervortreten lässt.

Die Anwendung in der Praxis hat gezeigt, dass die Lokalisierung und Kartierung anhand des digitalen Geländemodells eine deutliche Verbesserung der Lageinformationen von oberflächlich sichtbaren Bodendenkmälern ermöglicht, für die bislang oft nur ungenaue Einzeichnungen auf topographischen Karten vorhanden waren.

Das DGM erlaubt darüber hinaus, bislang unbekannte Veränderungen an Bodendenkmälern auf einen Blick zu erkennen, die dann bei Begehungen im Gelände gezielt in Augenschein genommen werden können. Beispiele hierfür sind nicht genehmigte Abgrabungen oder die für vorgeschichtliche Grabhügel leider so typischen Raubgräberlöcher. Nicht selten zeigen sich im Umfeld bereits bekannter Fundplätze im DGM außerdem Strukturen, die auf weitere, bislang unbekannte Bodendenkmäler hindeuten. Diese werden bei der Auswertung als Verdachtsflächen erfasst, damit sie später vor Ort überprüft werden können.

Neben der Möglichkeit einer präzisen Kartierung von Bodendenkmälern bieten viele Geografische Informationssysteme zudem noch weitergehende Funktionen zur Auswertung digitaler Geländemodelldaten, die in der Archäologie bei der Untersuchung von Fundplätzen und ihres Umfeldes hilfreich sein können. So lassen sich aus den Daten mit geringem Aufwand unter anderem hochauflösende Höhenlinienmodelle und Geländehöhenprofile ableiten, ohne dass eine mühsame und zeitaufwendige Vermessung im Gelände erforderlich ist.

Außerdem ist es möglich, echte 3D-Modelle zu erstellen, die besonders in unebenem Terrain einen noch besseren Eindruck der örtlichen Geländesituation vermitteln und eine Betrachtung aus unterschiedlichen Perspektiven erlauben.

Die beschriebenen Anwendungsmöglichkeiten machen deutlich, dass die Auswertung digitaler Geländemodelle eine wichtige Ergänzung zur Begehung im Gelände darstellt – ein völliger Ersatz kann das Verfahren allerdings nicht sein.

Die Anwendbarkeit wird bislang unter anderem noch dadurch eingeschränkt, dass die Landesvermessungsämter aktualisierte Messdaten nur in größeren zeitlichen Abständen zur Verfügung stellen. So sind die Daten, mit denen die Bodendenkmalpflege Hamburg arbeitet, bereits mehrere Jahre alt und stellen damit nicht den Istzustand im Bereich der Fundplätze dar.

Für die Zukunft ist deshalb zu hoffen, dass, ähnlich wie bei Luftbildern, jährlich oder sogar halbjährlich aktuelle Geländemodelldaten verfügbar gemacht werden. Sollte dies eines Tages der Fall sein, ergäbe sich für die archäologische Denkmalpflege die Chance für ein gezieltes Bodendenkmalmonitoring, das dazu dienen kann, Gefahren für Fundplätze zeitnah zu erkennen und schnell entsprechende Maßnahmen zu ihrem Schutz einzuleiten.