Messgeräte und Ablauf einer magnetischen Prospektion
Die Messgeräte
An unserem Lehrstuhl kommen zwei verschiedene Messgeräte zum Einsatz:
Das Foerster Ferex (Abb. 1) ist mit bis zu drei hochempfindlichen Mess-Sonden bei zehn Messimpulsen pro Meter ausgestattet; der Abstand der Messlinien beträgt 50 cm. Es kommen sogenannte Förstersonden (Fluxgate-Magnetometer) zum Einsatz, die mit den Modellen Ferex CON 650 speziell für archäologische Einsatzgebiete entwickelt wurden. Durch den dreikanaligen Aufbau wird die parallele Aufzeichnung dreier Messlinien ermöglicht und somit die benötigte Prospektionszeit gegenüber ein- oder zweikanaligen Geräten deutlich verringert.
Alle Sonden besitzen jeweils zwei Messsensoren, die senkrecht übereinander angeordnet sind (Gradiometer-Anordnung). Der aufgezeichnete Messwert ist die Differenz der auf die beiden Sensoren wirkenden magnetischen Feldstärke. Vorteil der Gradiometer-Anordnung ist die weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Störeinflüssen durch Schwankungen des Erdmagnetfelds: Da das Erdmagnetfeld auf beide Sensoren gleichermaßen wirkt, wird es gewissermaßen „ausgefiltert“; magnetische Anomalien im Boden wirken dagegen auf den unteren Sensor stärker als auf den oberen, und es ergibt sich eine messbare Differenz.
Das Foerster Ferex ist modular aufgebaut und kann wahlweise mit einer oder drei Sonden betrieben werden. Die einzelnen Segmente sind schnell und unkompliziert nach Bedarf zusammengesetzt. So eignet sich das Gerät mit drei Sonden insbesondere für die Prospektion größerer und relativ leicht begehbarer Flächen. In schwierigem Gelände (z. B. dichtem Wald) mit zahlreichen Hindernissen kann die Bedieneinheit auf eine Sonde reduziert werden.
Bei der Flächenprospektion in Arealen mit relativ ebenem Untergrund werden die besten Messergenbisse mit dem an den Mehrfach-Sondenhalter montierbaren Radsatz erzielt (Abb. 1). Bei schwierigeren Geländeanforderungen wie beispielweise grobscholligen Ackerflächen ist das Gerät aber auch tragbar (Abb. 2). Der modulare Aufbau ist eine der großen Stärken des Foerster Ferex: etwa bei wechselnder Geländesituation auf einer Prospektionsfläche (z. B. erst Wiese, dann furchiger Acker) ist der Radsatz schnell ab- bzw. wieder anmontiert.
Das zweite Messgerät unseres Lehrstuhls ist das Grad 601-2 der Firma Bartington (Abb. 3), das mit zwei hochempfindlichen Mess-Sonden bei acht Messimpulsen pro Meter ausgestattet ist. Durch den zweikanaligen Aufbau wird die parallele Aufzeichnung zweier Messlinien ermöglicht und somit die benötigte Prospektionszeit gegenüber einkanaligen Geräten halbiert bzw. die in gleicher Zeit begehbare Fläche verdoppelt.
Durch sein geringes Gewicht bei gleichzeitigem Einsatz von zwei Sonden eignet sich das Bartington Grad 601 insbesondere für mittelschweres Gelände wie etwa lichte Mischwälder und reliefierte Wiesenareale in Hanglage.
Text: Nils Ostermeier
Ablauf der Prospektion
Die zu prospektierende Fläche wird – je nach Geländesituation – in Quadranten von 10x10 m, 20x20 m, 30x30 m oder 40x40 m unterteilt. Die Lage dieser Quadranten innerhalb der Prospektionsfläche wird im Vorfeld digital in einem CAD und einem Geographischen Informationssystem (GIS) geplant. Die Eckkoordinaten der Quadranten werden in der Folge ausgelesen, um vor Ort im Gelände die Markierungspflöcke zentimetergenau einmessen zu können. Die Vermessung erfolgt auf freier Flur mit der lehrstuhleigenen GNSS Smartantenne Leica Viva GS14 mit RTK-Korrektur (Abb. 4); innerhalb von Waldflächen wird das Einmessen der Pflöcke mittels Totalstation vorgenommen.
Über die einzelnen Quadranten werden Laufleinen gelegt, die – um Wegstrecke und damit Zeit zu sparen – nach Möglichkeit in einem Zickzack-Schema abgegangen werden (Abb. 5). Beide Geräte zeichnen beim Ablaufen in regelmäßigen Abständen Messwerte auf. Wichtig ist eine konstante Gehgeschwindigkeit; das Gerät gibt hierzu Tonimpulse, die mit dem Überschreiten von Markierungen an den Messlinien synchron sein müssen. Durch sukzessives Abgehen der Messlinien wird schließlich ein flächendeckendes Raster von Messpunkten erzeugt.
Die Messgeräte zeichnen bis zu 8 bzw. 10 Messpunkte pro Meter auf; die maximale Auflösung in Laufrichtung beträgt auf diese Weise 12,5 bzw. 10 cm. Da die Gradiometer-Sonden in festen Abständen an den Sondenhaltern montiert sind, sind die aufgezeichneten Messlinien quer zur Laufrichtung stets einen halben Meter voneinander entfernt. Eine Verdichtung der Messungen kann aber durch Überlappung mehrerer Messlinienpaare erreicht werden. Die Geräte erzielen auf diese Weise eine maximale Auflösung orthogonal zur Laufrichtung von 25 cm.
Für einen reibungslosen Arbeitsablauf werden neben der gehenden Person zwei Helferinnen oder Helfer benötigt, die die Lauflinien sukzessive versetzen (Abb. 6). Von größter Wichtigkeit ist, dass alle Beteiligten keinerlei magnetische Metalle am Körper tragen – bereits kleinere Eisenteile an der Kleidung führen zu Störungen der Messung. Abhängig von der Messauflösung (Dichte der Messlinien und damit Zahl der pro Quadrant abzugehenden Lauflinien) und Rahmenbedingungen wie Bodenbeschaffenheit etc. können pro Tag ca. 0,1–1,5 ha prospektiert werden.
Die Messdaten werden bereits im Feld auf den Computer übertragen, eine erste grafische Darstellung der Ergebnisse ist innerhalb weniger Minuten möglich (Abb. 7). Die Visualisierung und Auswertung erfolgt mit der Software Geoplot 4 der Firma GeoScan Research.
Text: Nils Ostermeier
