– en sammenligning mellom maskinell prøvesjakting og storskala georadarkartlegging

NTNU Vitenskapsmuseet og Norsk institutt for kulturminneforskning (NIKU) fikk i 2017 tildelt Forsknings- og utviklingsmidler fra Riksantikvaren for et felles prosjekt med tittelen «Avgrensning av arkeologiske kulturminner i dyrka mark». Målet med prosjektet var å undersøke anvendelighet og presisjon av storskala geofysisk kartlegging, samt å sammenligne dette med registrering- og utgravningsdata ved maskinell flateavdekking. Bakgrunnen for initiativet til dette forskningsprosjektet var på en side opparbeidede erfaringer om at antallet arkeologiske strukturer en typisk oppdager ved den maskinelle prøvesjaktingen sjelden stemmer med det antallet strukturer man faktisk finner når man flateavdekker større områder. I tillegg har anvendelsen av storskala geofysiske, inngrepsfrie undersøkelser, hatt en stor fremvekst spesielt de siste 10 årene, og da spesielt bruk av høyoppløselige georadarundersøkelser. For geofysiske undersøkelser har det vært en viss skeptisisme i forhold til hvordan denne informasjonen best kan anvendes, og hvor presise metodene er under ulike arkeologiske og geologiske forhold.

Beregnet antall versus reelt antall arkeologiske strukturer påvist ved en serie utgravninger utført ved NTNU Vitenskapsmuseet i perioden 1998-2012. Beregningen er utført ved å dele antallet strukturer på arealet i m2 for søkesjaktene, for så å multiplisere dette forholdstallet med det totale utgravningsarealet. I fire av prosjektene var antallet funn færre enn estimert (røde søyler), ett prosjekt likt estimert, og i 17 av totalt 22 prosjekt fant man langt flere arkeologiske strukturer enn estimert (blå søyler). Graf utarbeidet på grunnlag av tall fra Geir Grønnesby og Raymond Sauvage, NTNU Vitenskapsmuseet.

Fordelingen av forsknings- vs forvaltningsinitierte geofysiske undersøkelser i Norge siden 2000

Det ble gjennomført georadarundersøkelser av to lokaliteter som tidligere hadde vært registrert av henholdsvis Sør-Trøndelag fylkeskommune og Østfold fylkeskommune. De to lokalitetene var Øya i Melhus kommune og Dilling i Rygge kommune.

Plasseringen av de to undersøkte lokalitetene

Lokaliteten på Dilling, har Askeladden id nr. 216874, og har et samlet areal på ca. 8 hektar. NIKUs georadar-undersøkelser dekket den vestre halvdelen av lokaliteten, der totalt 4,5 hektar ble undersøkt. I løpet av de påfølgende utgravningene flateavdekket KHM ca. 2,9 hektar av lokaliteten, og 46 bygninger datert til eldre jernalder og fordelt på fire forskjellige husområder ble påvist (Ødegaard et al., 2018). Gravingene har fortsatt også i 2018-sesongen. Husene har stor variasjon i bevaringsgrad og konstruksjon. I tillegg ble det blant annet funnet graver, derav én urnegrav og flere branngraver, samt kokegroper, ildsteder og groper med ukjent funksjon.

Oversiktskart over registreringssjakter, utgravningsområde og område undersøkt ved hjelp av georadar ved Dilling

Lokaliteten på Øya har Askeladden id nr. 216179, og var av fylkeskommunen beregnet til 3,47 hektar. NTNU Vitenskapsmuseet avdekket ca. 2,15 hektar av dette ved maskinell flateavdekking, og det ble påvist 150 kokegroper, et langhus og fire runde grøfter fra mulige gravhauger eller stakketufter.

Utgravningsresultater fra utgravningen på Øya utført av NTNU Vitenskapsmuseet 2017

Metode

En georadar fungerer ved at en sender elektromagnetiske signaler ned i bakken, på mange måter som radiobølger, og så måles tiden det tar før noe av signalet reflekteres tilbake fra bakken, samt styrken på disse refleksjonene. Resultatet er en serie med kart fra ulike dybder over alle de områdene hvor strukturer i bakken har reflektert ulik mengde energi tilbake til overflaten, samt en stor mengde med georadar-profiler gjennom undergrunnen.

Maskinell prøvesjakting foregår med av man forsiktig fjerner matjorden på et jorde, helt til man kommer ned til undergrunnen. I denne undergrunnen forsøker man så å avgrense eventuelle jordgravde strukturer som er bevart i undergrunnen, og tolker disse på bakgrunn av kunnskaper om typiske arkeologiske strukturer som man eventuelt kan påvise nedgravd i undergrunnen.

Oversiktsbilde over et jorde hvor man har utført maskinell prøvesjakting. Foto: Telemark fylkeskommune

De geofysiske datasettene ble innhentet ved hjelp av to ulike georadar-systemer. Disse fungerer i prinsippet på samme måte, og ut fra de innhentede rådataene kan man generere sammenlignbare datasett for videre analyse. Etter prosessering ble datasettene visualisert, analysert og tolket i et geografisk informasjonssystem, der de påviste anomaliene ble tegnet ut som polygoner, og hvor hvert polygon ble gitt egenskaper i en egenskapstabell. Deretter ble georadar-datasettene og tolkningene av disse sammenlignet med resultatene fra landsdelsmuseenes utgravninger, og det ble utarbeidet tallgrunnlag for videre statistiske analyser. Tilsvarende sammenlignende analyser ble gjennomført på resultatene fra de konvensjonelle registreringene gjort i forkant av utgravningene.

Til venstre ser man NTNUs 3d-radar Georadarsystem for anledningen montert på en traktor. Til høyre NIKUs Malå Mira Georadarsystem montert foran en ATV.

Resultater

Resultatene fra georadar-undersøkelsene ble sammenlignet kvantitativt med resultatene fra maskinell sjakting og flateavdekking. Det ble også utført statistiske analyser av sammenfallet mellom tettheten av geofysiske anomalier, påviste strukturer ved maskinell flateavdekking, og utgravningsresultatene, for å kunne si noe om den romlige representativiteten til de ulike registreringsmetodene. Denne kvantitative sammenligningen ga ny og god informasjon om hvilke strukturer som ble påtruffet av de ulike registreringsmetodene. Det ble først gjort en primær tolkning av georadar-dataene, og etter endt flateavdekking ble utgravningsresultatene etterfølgende sammenlignet med georadar-dataene, slik at vi har både tall for hva vi var i stand til å tolke i georadar-dataene, samt hva som faktisk var mulig å påvise i dataene.

Eksempel på én dybdeskive med georadardata ved 20.-40cm dybde fra Dilling

Oversiktskart over strukturer avdekket ved flateavdekking ved Dilling. Strukturer i lilla er påvist med georadar

Eksempel på kokegroper synlig i plan og profil i georadar-data fra Øya.

Den maskinelle prøvesjaktingen hadde på Øya en påvisningsgrad på 29% av de arkeologiske strukturene funnet ved senere utgravning. Ved bruk av georadar ble 10% av de utgravde strukturene identifisert ved den primære tolkningen av dataene, mens en direkte sammenligning viste at 23% var synlige i georadar-dataene. For Dilling var påvisningsgraden ved den maskinelle prøvesjaktingen på 39% av de utgravde strukturene. Her ble 6% av de utgravde strukturene identifisert ved den primære tolkningen av dataene, mens en direkte sammenligning viste at 18% av strukturene var synlige i georadar-dataene. Generelt er påvisningsgraden for arkeologiske ildsteder, kokegroper, ovner og kokegroper sammenlignbar for maskinell sjakting og georadar-dataene, mens det er noe større variasjon for spesielt stolpehull. På Dilling var dette også den mest tallrike kategorien av arkeologiske strukturer.

Graf som viser påvisningsgrad ved georadar fordelt på strukturtype fra Dilling

Graf som viser forholdet mellom strukturer påvist ved sjakting og ved flateavdekking på Dilling. Tallene omhandler kun alle påviste strukturer ved utgravning innenfor det arealet fylkeskommunen sjaktet.

Graf som viser påvisningsgrad ved georadar fordelt på strukturtype fra Øya.

Påvisningsgrad mellom fylkeskommunens prøvesjakting og museets utgravningsresultater fra Øya

En annen analyse vi gjorde, var å sammenligne den romlige spredningen av anomalier i georadar-dataene med resultatene fra de maskinelle prøvesjaktene med utgravningsresultatene. Ved å ekstrahere tetthetsverdiene for hver av disse modellene, og statistisk sammenligne dem med hverandre, får man en verdi som sier i hvor stor grad de er sammenlignbare. En verdi på 1 er en absolutt korrelasjon.

Tetthetskart Dilling – strukturer påtruffet ved utgravning

Tetthetskart – strukturer påvist i georadar-dataene

Dilling – strukturer påvist ved maskinell prøvesjakting

På Dilling var korrelasjonen litt bedre for den maskinelle prøvesjaktingen (0,8), enn georadar-dataene (0,65 tolket /0,73 påvist), men resultatene er fremdeles sammenlignbare. På Øya var det en bedre romlig korrelasjon for georadar-dataene (0,48 tolket/0,85 påvist), enn for resultatene fra den maskinelle prøvesjaktingen (0,15). Resultatene fra den maskinelle prøvesjaktingen representerer relativt dårlig den romlige spredningen påvist ved utgravning. Dette skyldes trolig delvis at man fant strukturer i dypereliggende lag ved den maskinelle prøvesjaktingen, samt at en valgte å åpne opp enkelte områder på bakgrunn av observasjoner i georadardataene som arkeologene fikk tilgang til ved oppstart av utgravningen. Dette betyr at selv om en ikke påviser like høy prosentandel av strukturene, er den romlige representasjonen av lokalitetene sammenlignbare, om ikke bedre med resultatene fra georadarundersøkelsen på denne typen lokaliteter.

Oppsummering – påvisningsgrad og korrelasjonsanalyser på Dilling

Oppsummering – påvisningsgrad og korrelasjonsanalyser på Øya

Dybdeskive fra Øya hvor fylkeskommunens prøvesjakter er lag over. Her har man vært uheldig og akkurat bommet på tre sirkulære grøfter (muligens stakketufter eller gravminner).

Konklusjoner

Det er ulike fordeler og ulemper med begge registreringsmetodene, som f.eks. at sjakting gir mer en direkte påvisning over et begrenset område, mens georadar gir fulldekkende datasett, og på den måten kan unngå fordyrende overraskelser. Samtidig oppfattes bruken av georadar som noe nytt og ukjent for mange, og forventningene om at en ved å anvende høyteknologiske metoder skal fremskaffe tilsvarende data som ved konvensjonelle metoder skaper en stor fallhøyde. Prosjektet har også vist at det er rom for forbedringer, bl.a. i å bli bedre i selve tolkningsfasen av georadar-dataene. Prosjektet har belyst en problemstilling som vi har kjent til, men som inntil nå ikke har vært belyst ved hjelp av kvantitative metoder. De geofysiske metodene vil kunne påvise enkelte kulturminnetyper, mens andre strukturer vil forbli uoppdaget. Samtidig ser vi at spredningsmønstrene stemmer godt overens med distribusjonen av strukturene som er påvist ved maskinell flateavdekking. Det er også en stor forskjell mellom mengden strukturer påvist ved maskinelle prøvesjaktinger og det man faktisk finner når man avdekker store områder. Vi vurderer bruken av geofysiske letemetoder som et supplement, og ikke en erstatning for andre registreringsmetoder. Videre mener vi at metodene kanskje vil fungere best som påvisnings- og prognoseverktøy til bruk tidlig i en planfase, for eksempel allerede på konseptvalgutrednings- eller konsekvensutredningsnivå. Overordnet sett har sammenligningene i gitt et viktig referansegrunnlag til hva man forvente av de ulike registreringsmetodene, og dermed også et nyttig bidrag til hvordan en kan anvende slike data forsvarlig i saksbehandling og planlegging, med høy overførings- og kunnskapsverdi inn mot alle ledd i forvaltningsapparatet i Norge og internasjonalt.

Vi ønsker å takke Riksantikvaren ved Mona Vibeke Moe og Jostein Gundersen for faglig og administrativ oppfølging. Vi retter også en stor takk til Ole Kjos og Per Erik Gjesvold fra Østfold fylkeskommune, Knut-Harald Stomsvik, Anne Haug og Rut-Helen Langbrekke Eikeland fra Trøndelag fylkeskommune, Lars Erik Gjerpe, Marie Ødegaard, Torgeir Winther, Linnea S. Johannessen og Jan Kristian Hellan fra Kulturhistorisk museum, samt Merete Moe Henriksen, Raymond Sauvage, Silje E. Fretheim, Ole Risbøl og Monica Svendsen fra NTNU Vitenskapsmuseet for å ha delt sine utgravningsresultater med oss, og for å ha bidratt med konstruktive tilbakemeldinger under arbeidet med prosjektet.

Link til rapporten fra prosjektet: NTNU Vitenskapsmuseet arkeologisk rapport 2018_13