Družicová archeologie v průzkumu Čech

Při archeologickém studiu pravěké a historické minulosti člověka se z mnoha důvodů – zejména etických, teoreticko-metodologických a technických – využívají nedestruktivní postupy. Vedle klasického vizuálního letecko-archeologického průzkumu z malých výšek, jehož produktem jsou šikmé letecké fotografie, mají při identifikaci archeologických nemovitých památek a stop minulých krajinných podob stále větší význam data z dálkového průzkumu Země. Jejich informační potenciál se od osmdesátých let minulého století využívá v řadě archeologických a krajinně-historických projektů na celém světě (viz Vesmír 79, 337, 2000/6; 85, 614, 2006/10). Zatímco vertikální (fotogrammetrické) snímky pořizované z letadel jsou již u nás v archeologii běžné, družicovým snímkům bylo zatím věnováno málo pozornosti. Výjimkou jsou práce českých egyptologů, kde jde o snímky pouštních oblastí. Družicová archeologie se tradičně zaměřuje na krajinu, kde není žádná vegetace, protože tam lze dobře studovat pozůstatky zaniklých památek, a to prostřednictvím rozmanitých příznaků, především vegetačních, půdních a stínových.

V našem projektu jsme se zaměřili na analýzu satelitních snímků,¹⁾ které zachycují zemský povrch Čech, konkrétně Podřipsko, Terezínskou kotlinu a severní břeh Labe, údolí středního toku Labe na Kolínsku a údolí Chomutovky ve středním Poohří (viz tab. I).

Dálkový průzkum Země a archeologie

Počátky dálkového průzkumu Země jsou spjaty s rozvojem balonové vzduchoplavby a fotografie a s jejich využitím jak pro vojenské, tak pro civilní účely. Vesmírný dálkový průzkum, který se zrodil před půlstoletím, nastartovaly a zásadně poznamenaly zpravodajské potřeby v období studené války. Na oběžnou dráhu Země bylo dodnes vysláno celkem asi 8000 satelitů. Snímací techniku používanou v kosmickém dálkovém průzkumu Země tvoří jednak dnes již málo využívané fotokomory a televizní kamery pořizující analogový záznam, jednak řada přístrojů obecně zvaných radiometry, které měří intenzitu emitovaného nebo odraženého záření, převádějí ho na elektrický signál a ten zaznamenávají v podobě digitálních dat.

Základním parametrem, který předurčuje kvalitu družicových dat, je technická úroveň měřicí aparatury. Pro objevování archeologických památek má největší význam prostorové a spektrální rozlišení. V civilní sféře jsou dnes dostupné snímky s prostorovým rozlišením nízkým (km), středním (1000–100 m), vysokým (100–10 m) a velmi vysokým (metry a méně). Špionážní snímky ze šedesátých a sedmdesátých let minulého století,²⁾ které jsou dnes volně dostupné, mají prostorové rozlišení 3–1 m. Data ze současných špionážních systémů přirozeně dostupná nejsou a jejich prostorové rozlišení není přesně známo, pravděpodobně se pohybuje kolem 0,1 m. Z kosmického dálkového průzkumu Země se v projektech zaměřených na identifikaci, dokumentaci a ochranu archeologického dědictví již uplatnila data ze všech tří typů družicových zařízení – z klasických fotografických komor, z digitálních senzorů (multispektrální skenery) a ze zobrazujících radarů.

Družicová data jsou vhodným zdrojem informací získaných z vertikálního snímání velkých ploch zemského povrchu, přičemž výsledkem jsou kolmé obrazové záznamy pořízené v různých částech spektra. Přitom lze sběr dat uskutečnit i v oblastech nepřístupných pro klasický letecký průzkum. Digitální zápis těchto dat zároveň umožňuje použít rozličné metody zpracování obrazu, jako je filtrace, detekce hran, zostření multispektrálních dat pomocí panchromatického kanálu či výpočet vegetačních indexů z multispektrálních dat (viz obr. 1 a 2).³⁾

Šikmé letecké fotografie a družicová data

Od roku 1992 pořizuje a uchovává pražský Archeologický ústav AV ČR šikmé letecké snímky v analogové i digitální formě a vytváří archiv leteckých snímků (viz Vesmír 79, 337, 2000/6). Právě tento zdroj jsme využili jako srovnávací materiál k zjištění potenciálu družicových obrazových dat v archeologickém průzkumu.

Na družicových snímcích jsme sledovali ta místa zemského povrchu, kde byly v průběhu posledních 15 let prostřednictvím leteckého průzkumu identifikovány rozmanité druhy objektů a areálů antropogenního původu pravěkého, středověkého a novověkého stáří. Hlavním indikátorem je vegetace rostoucí nad těmito objekty, jejíž barva, výška a hustota se za určitých podmínek liší od okolní vegetace téhož druhu (především obilovin). Kromě vegetačních příznaků byly ojediněle identifikovány objekty zvýrazněné pomocí půdních příznaků.

V průběhu projektu jsme narazili na některá omezení, s nimiž při aplikaci družicových dat musíme počítat. Z nich je třeba zmínit ta, která jsou spojena s jejich analýzou pro účely detekce zahloubených objektů. Jde především o stále nedostatečné prostorové rozlišení multispektrálních dat, které je čtyřikrát menší než u dat panchromatických, a také o obtížnost načasovat snímek zvolené oblasti v souvislosti s oblačností. Naproti tomu se ukázalo, že pro detekci zahloubených objektů, a to jak bodových (jam o průměru 1 až 3 metry, které v našem prostředí bývají nejčastějším druhem zahloubeného objektu pravěkého stáří), tak liniových (ohrazujících příkopů o šířce pod 2 metry), jsou panchromatické družicové snímky s rozlišením kolem 0,5 m dostatečně kvalitní na to, aby na nich tyto objekty byly viditelné. U multispektrálních snímků tomu však pokaždé být nemusí.

Způsoby analýzy multispektrálních dat, které jsme zvolili, umožnily zvýraznit kontury konkrétních objektů, které jsou ale viditelné i na paralelním snímku panchromatickém. V žádném případě se nepodařilo zvolenými postupy identifikovat neznámý objekt, který by nebyl vizuálně rozlišitelný na panchromatickém snímku. Vzhledem k tomu, že družicové snímky, s nimiž jsme měli možnost pracovat, jsou dosti citlivé z hlediska sledování větších lineárních objektů (zaniklé vodoteče, cesty, fortifikace, mezní systémy polí apod.), jsou cenným pramenem pro studium zaniklých podob krajin jako celku. V této oblasti je význam družicových dat nepominutelný i v našem prostředí.

Porovnávat potenciál družicových (podobně i leteckých fotogrammetrických) snímků a šikmých fotografií pořizovaných z malé výšky při cíleném letecko-archeologickém průzkumu není jednoduché. Podle dosavadních zkušeností je kontraproduktivní nekriticky dávat přednost jednomu či druhému typu leteckých obrazových dat (resp. způsobů, jimiž byla pořízena), neboť každý z nich nabízí informace více či méně odlišného druhu. Jako příklady budiž uvedeny družicový snímek a šikmá letecká fotografie lokality Straškov pořízená z výšky asi 300 metrů (obr. 4).

Věnovat pozornost družicovým snímkům je tedy v dálkovém archeologickém průzkumu produktivní. Informace, které tento zdroj nabízí, slouží nejen k odhalování pravěkého a středověkého osídlení, ale také k ochraně archeologické části kulturního dědictví.