De verdwenen wereld van de Maya's onthuld door satellieten

#Webstory, #STEREO, #LIDAR, #Archeologie, #Pléiades

Gepubliceerd op 29 juli 2022

Verborgen onder het bladerdak van het regenwoud van Yucatán liggen de overblijfselen van een verloren wereld, die van de oude Maya's. Deze overblijfselen, die bedekt zijn met dichte oerwoudvegetatie, ontsnappen aan onze ogen op de grond, maar zijn vaak duidelijk zichtbaar voor sensoren aan boord van vliegtuigen en sensoren.

Structuren die vroeger verborgen waren, kunnen nu worden onthuld door lidar (Light detection and ranging) laserscantechnologie. Door tri-stereoscopische Pleiadesbeelden en lidar-puntenwolken te combineren, heeft het projectteam van STEREO III-project LIMAMAL een reeks aanbevelingen en richtlijnen kunnen ontwikkelen voor archeologen die gebruik willen maken van datafusie om archeologische Maya-landschappen te bestuderen.

Puntenwolk over een deel van het schiereiland Yucatán. De kleuren komen overeen met de hoogte boven het oppervlak, waarbij blauw de bodem voorstelt en rood de toppen van de hoogste objecten (b.v. bomen). Bron: La iniciativa LiDAR aerotransportado de la Alianza México REDD+
Spitstechnologie om het verleden te peilen

Velen van ons stellen zich nog archeologen voor die een koffer met troffel, penseel en vergrootglas mee het veld in nemen voor een minutieuze opgraving. Maar naast dit werk ter plaatse kunnen onderzoekers uit het verleden nu profiteren van een reeks geavanceerde technieken om hun onderzoek voor te bereiden of te verfijnen. Lidar is een van deze nieuwe technologieën die archeologen helpen, met name om de overblijfselen van de Maya's bloot te leggen die door het tropische woud worden bedekt. Lidar is een instrument, gewoonlijk aan boord van een vliegtuig, dat bestaat uit een laserscanner en een fotodetector. De laser zendt duizenden lichtpulsen uit die door kleine openingen in het bladerdak kunnen doordringen, met het grondoppervlak in wisselwerking treden en als een echo naar de detector terugkeren. Deze lichtbundels kunnen dus voorheen onbekende structuren aan het licht brengen, waardoor archeologen informatie kunnen verkrijgen over gebieden waarover zij weinig kennis hadden. Lidar is derhalve een belangrijk instrument voor de reconstructie van oude landschappen en voor een beter begrip van de Maya-beschaving.

Wat is een tri-stereoscopisch beeld?

Stereoscopie reproduceert het natuurlijke proces van driedimensionaal zien van onze ogen. De parallax tussen beelden die vanuit verschillende gezichtspunten zijn opgenomen, maakt het mogelijk het reliëf van het geobserveerde landschap te reconstrueren. De optische instrumenten aan boord van de satellieten zijn vaak in staat om dezelfde scène vanuit verschillende hoeken te scannen met een tijdsverschil van ongeveer een minuut, waardoor het mogelijk wordt om tijdens één enkele passage een stereoscopische scène te creëren.

De Pléiadessatellieten zijn uitgerust met instrumenten die vrijwel gelijktijdig drie beelden van hetzelfde gebied kunnen opnemen, één achterwaarts, één voorwaarts, en een derde beeld dicht bij het nadir. Deze beelden, die tri-stereoscopisch worden genoemd, maken het mogelijk zeer nauwkeurige 3D-modellen te reconstrueren.

Bron van het beeld: Airbus
 
Combinatie van lidar en beelden van zeer hoge resolutie

Het LIMAMAL-projectteam, bestaande uit onderzoekers van de Universiteit Gent, combineerde hoogtemodellen en visualisaties afgeleid van lidar-gegevens met tri-stereoscopische satellietbeelden met zeer hoge resolutie die werden verkregen door de Pleiades-satellietconstellatie. Met een resolutie van 50 cm kunnen deze beelden worden gebruikt om belangrijke archeologische overblijfselen te onderscheiden. Maar door deze gegevens te combineren met lidar krijgen archeologen veel meer details en een beter inzicht in het archeologische landschap. Afhankelijk van de kenmerken van de terreingeigenschappen die van belang zijn, kunnen verschillende visualisatiemethoden worden gebruikt.

Elke methode heeft haar eigen voor- en nadelen, waarbij sommige beter zijn voor het vinden van kenmerken in topografie met een laag reliëf, terwijl andere beter geschikt zijn voor steile hellingen. Aan het einde van het LIMAMAL-project werd een reeks aanbevelingen en richtlijnen opgesteld voor plaatselijke archeologen om hen te helpen hun doel te bereiken, namelijk een beter inzicht krijgen in de Maya-communiteitsstructuren binnen een dicht en ontoegankelijk ecosysteem van tropisch woud.

Verwerkte G-LiHT lidar-gegevens waarbij een een zogenaamde “sky view factor” werd gedrapeerd op een digitaal terreinmodel (DTM), wat resulteert in een 3D-visualisatie van het oude Mayacultuurlandschap van Kiuic (Yucatán) in Mexico.
Case study in Kiuic

Tijdens een conferentie in Mérida (Mexico) in maart 2022 werden de resultaten van het LIMAMAL-project gepresenteerd aan de autoriteiten en archeologen van het Nationaal Instituut voor Antropologie en Geschiedenis van Yucatán (INAH-Yucatán). Het team legde hen hoogtemodellen en 3D-visualisaties voor van een Maya-stad, Kiuic genaamd, gelegen in het hart van de Puuc-regio van het schiereiland Yucatán. De deelnemers aan de workshop, die geen deskundigen op het gebied van teledetectie waren, waren zeer geïnteresseerd in de richtlijnen, maar ook in de gebruikte gegevens en methoden.

De directeur van INAH gaf het team ook toestemming om de Kiuic-site te bezoeken voor veldwerk. Om het terrein op de oude manier te ontdekken, moest een pad door de vegetatie worden vrijgemaakt met een machete. Het team heeft verschillende archeologische overblijfselen gefotografeerd om ze te kunnen vergelijken met de Kiuic-ruïnes en hun locatie op lidar-visualisaties en satellietgegevens. Dit veldbezoek bevestigde dat de geometrische vormen die in de teledetectiegegevens waren waargenomen, wezen op de aanwezigheid van archeologische overblijfselen.

Het project heeft dus kunnene bevestigen dat de combinatie van twee teledetectietechnologieën een Maya-site weer tot leven kan brengen en een belangrijke hulp kan zijn voor archeologen om het culturele landschap beter te begrijpen en hun veldwerk te plannen.

Meer informatie

Pléiades4Belgium: het portaal van het Federaal Wetenschapsbeleid dat Belgische instellingen toegang biedt tot Pleiadesbeelden aan zeer aantrekkelijke voorwaarden (gratis toegang tot alle gegevens die reeds door een instelling zijn aangekocht en zeer concurrerende prijzen voor nieuwe opnames).

 

Research on LiDAR data assessment for Mesoamerican archeological landscapes - LIMAMAL