Laserskanning och landskapsarkeologi

Laserskanning och landskapsarkeologi Benedict Alexander Vad är laserskanning/LiDAR? • • • • Light Detection and Ranging. LiDAR är en flyg- eller helikopterburen laserskanning där man läser av nivåskillnader i landskapet som gör det möjligt att få tredimensionella markdata. Datat består av ett punktmoln, där varje punkt har ett läge i tre dimensioner och ett intensitetsvärde (hur mycket laserenergi som reflekteras). Med laserskanning kan man ta bort träd och vegetation (filtrering/klassificering) för att få fram en terrängmodell. Flygburen laserskanning från flygplan. Förstoringen visar mönstret av laserreturer från träffar på mark och i enstaka träd. ©Länsstyrelsen Trees Road Terrain Till höger en genomskärning av punktmoln från ny nationell höjdmodell med tre olika klassificeringar: mark, vatten och övrigt. Lägg märke till att ett område har tätare data och troligen representerar en överlappning av flygstråk. ©Länsstyrelsen, © Lantmäteriet @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Laserskanning inom arkeologi och kulturmiljövård • Redskap, hjälpmedel, metod – – – – – Kontrollera kända fornlämningar & hitta nya Underlag till handläggning, tillsyn, inventering Rektifiering av historiska kartor Kartläggning av fäbodar Landskapsfrågor, perspektiv (Europeiska landskapskonventionen) • landskapsarkeologi • Programvaror: ArcGIS och Quick Terrain Modeler. Barnarp, Jönköping Hålvägssystem Kymbo 48:1. Västra Götaland Nationell höjdmodell (NH) • Punkttäthet: 0,5–1 punkt/m² • Länsstyrelsen Dalarna: • Antalet laserpulser/m² påverkar detaljrikedomen i materialet. • Antalet markträffar beror bl.a. på vegetationens täthet. – Kulturmiljövård • Terrängmodeller (3D + Raster) • Regional data 5-10 punkter/m² Falu Gruva, Stora Stöten Greby gravfält Anunds hög Nationell höjdmodell, produktionsläge 15 mars 2014 Alla färdigskannade områden är leveransklara Kvarvarande områden bevakas så snart snön smält och markerna torkat upp Ca 85 % av den planerade ytan är helt skannad! (varav över 73 000 km² under 2013) Höjdmodellen levereras i nuläget från Lantmäteriet som två olika produkter: •GSD-Höjddata, grid 2+ innehåller höjddata i ett rutnät (grid) i 2 meters upplösning. •Laserdata (*.LAS) innehåller hela punktmolnet från laserskanningen och utgör grunden som GSD-Höjddata tagits fram ur. – Det är automatiskt klassificerat i fyra klasser: mark, vatten, broar och övrigt. – Övrigt innehåller allt annat data, vegetation, byggnader m.m. GSD-Höjddata ofta för grovt att användas med sin upplösning på 2 meter. Laserdatat har en generell punkttäthet på mellan 0,5-1 punkter per kvadratmeter enligt uppgifter från Lantmäteriet. Jag har satt minsta möjliga avstånd mellan varje punkt som 0,5 meter i terrängmodellerna jag jobbar med Terrängskuggning 1 m upplösning och Z-värdet x2 Lutningsbild (1m upplösning) (belysning från NV (315°) solvinkel 45°) Arbete pågår med framtagning av en visningstjänst (WMS) där terrängmodellen visas i form av terrängskuggning och en lutningsbild. Tjänsten lanseras (förhoppningsvis) under 2014. Skällinge 11:1. (Varbergs kn, Halland) Stensättning, 10 m diam. och 0.3 m h. I mitten är en grop, 1.8 m diam. och 0.2 m dj. Ortofoto 1 m upplösning Terrängskuggning 1 m upplösning och Z-faktor=2 (belysning från NV (315°) solvinkel 45°) Lutningsbild 1 m upplösning I lutningsbilder (slope) redovisas markens faktiska lutningar i en gråskala, alla lutningar redovisas i en gråskala där de blir mörkare ju mer det lutar. Begränsningar • • • • • • Insamling (teknik, metod, säsong) Antal laserpulser per kvadratmeter Filtrering/bearbetning (vad är mark, vad är övrig data) Inte skannat för våra syften Vegetation Typ av lämning • Ingen universal lösning – Allt syns inte – Kan finnas mer Filter Ale Stenar @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Terrängmodell markdata Terrängmodell unclassified data (point cloud) Objekt som tydligt avviker från markytan, exempelvis en intakt stenmur med tillräcklig höjd och bredd, klassas normalt som icke mark. Om objekten har en mjuk övergång mot markytan, exempelvis en raserad stenmur eller ett odlingsröse, kan de bli klassade som mark. Ibland blir även tät låg vegetation felaktigt markklassad. Klassningen är automatisk och bygger helt på geometrin i punktmolnet. Källa: Lantmäteriet. Orto Sandstensbrott (20544) registrerat i Skog och Historia Del ur beskrivning: Ett område med bruten sten 0,2 - 1,0 m diam. Gropar av varierande storlek 0,2 - 1,5 m br och 0,2 - 1,5 m dj. Grid 2 x 2 m Sandstensbrott (20544) registrerat i Skog och Historia Del ur beskrivning: Ett område med bruten sten 0,2 - 1,0 m diam. Gropar av varierande storlek 0,2 - 1,5 m br och 0,2 - 1,5 m dj. LAS 0.5 m Sandstensbrott (20544) registrerat i Skog och Historia Del ur beskrivning: Ett område med bruten sten 0,2 - 1,0 m diam. Gropar av varierande storlek 0,2 - 1,5 m br och 0,2 - 1,5 m dj. LAS 0.3 m Sandstensbrott (20544) registrerat i Skog och Historia Del ur beskrivning: Ett område med bruten sten 0,2 - 1,0 m diam. Gropar av varierande storlek 0,2 - 1,5 m br och 0,2 - 1,5 m dj. Fyra kolbottnar Lokal data skannad augusti 2009 Nationell data skannad juni 2010 Foto taget september 2010 Profil från nationell data (NV-SÖ) Fastighetskartan Lokal data Skuggbild höjddata 2x2 m Ortofoto Nationell data Skala 1:1000 ©Länsstyrelsen, © Lantmäteriet • Film över lämningar i Orsa socken och hur de framträder i programmet Quick Terrain Modeler samt olika funktioner i programmet. Kombination Markdata, övrig data och ortofoto. 68% av Dalarna täcks av skogsmark (Sverige 53%). 80% av Dalarnas fornlämningar ligger i skogsmark. Ca 20% av skogsmarken är inventerad. Nästan hälften av alla forn- och kulturlämningar påverkas eller skadas i samband med avverkning eller andra skogliga åtgärder. Det visar en inventering som Skogsstyrelsen och Riksantikvarieämbetet genomfört under 2012. (pressmeddelande Skogsstyrelsen 19 juni 2013) Böle, Leksand Brändskog, Leksand Brändskog, Leksand Kartläggning av Dalarnas fäbodar…(etapp 1) • • Skydda och tillvarata Dalarnas fäbodar – Viktiga för Dalarnas identitet som landskap Verktyg: historiska kartor och laserskanning m.m. – Minska handläggningstiden – Underlätta för skogsbruket – Ta fram kunskapsunderlag för: » registrering i FMIS av fäbodlämningar » omarronderingar » säkerställande av restaurerbar mark för levande fäbodbruk » bildande av kultur- och naturreservat Projekt med stöd från landsbygdsprogrammet. Före omarrondering Efter omarrondering "I början kändes det lite tufft - jag hade 24 skiften med namn och en relation till vartenda ett. Det blir svårt att lämna dessa. Men det är bra att omarronderingen görs”. (markägare) "Det finns många med väldigt lite skog och då har skogen ingen ekonomisk betydelse. Det gör också att benägenheten att sköta skogen minskar.” (Lantmäteriet) ”En privat markägare menar att värdefull kulturmiljö i en flera hundra år gammal fäbod i Risholn kan förstöras i samband med omarronderingen Leksand Östra.” (Christer Klockarås, Dalarnas tidningar) ”Jag vet inte vad hon menar med fäbod... Det finns inget större mervärde på den marken. Det är vår uppfattning... ...De äger en del mark. 987 kvadratmeter, och det ligger inte intill väg. Nu får de i stället bra mark samlat i ett skifte.” (Lantmäteriet) Citat ur artiklar från dt.se. Publicerade 4 mars och 9 april 2013 @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, Ca 50 m buffertzon, SKS Polygon-shape med data om fäboden. @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet Registrering i FMIS Skallskog Äldsta skriftliga belägg från år 1539. Sista fasta boende 1922. Sista fäbodbruk 1950. Nu åter i bruk Kolprover har gett dateringar till vikingatid-medeltid. Pollenprover tagna i anslutning till fäboden visar en röjningsfas som dateras till 1300-1500-talen. Terrängmodell med storskifteskarta från år 1819,över fäboden Skallskog, Leksand, samt ortofoto. Liksom vid många andra fäbodar har åkermarkens utbredning knappt förändrats sedan storskiftet. Photospot/direction Arbetsdokument @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet Beskrivningen nämner en fäbodlämning som är 600 x 300 m st, men enbart en mindre del i N är registrerad på kartan. Problem med FMIS Jägaråsen, oregistrerad torplämning med 1700-talsbelägg. Skogen runtomkring är avverkad och nu ska skogen vid torpet avverkas (grön markering). En vanlig syn vid många av de fäbodar och torp som övergavs i första hälften av 1900-talet och nu aktuella för slutavverkning. S kattläggningskartan från år 1823 (20-sfx-87) rektifierades med hjälp av terrängmodellen. Säfsnäs socken, Ludvika kommun. Gårdstomter i Falun, Dalarna Gårdstomter i Falun, Dalarna @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Tolkning av anomalier i laserskanning, Sveg 1% 2% Flottningslämning 1% 1% 2% Fångstgrop 3% 4% Dammvall Grop Kolbotten 29% Kolbotten efter liggmila Kolbotten efter resmila 39% Tjärdal Övriga lämningar UTO 14% täkt 4% Kolbotten efter resmila Grop Kolbotten Kolbotten efter liggmila Tjärdal Fångstgrop 304 231 113 32 27 26 Övriga lämningar Flottningslämning UTO täkt Dammvall Summa 15 12 10 9 8 787 Älvdalen • Tolkning av objekt i lokal data, Älvdalen. 700 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 600 301 143 500 400 300 485 200 542 100 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 50 36 1 1 1 Säkra Husgrunder Gropar Kolbottnar Osäkra Kolbottnar varav: Gropar varav Säkra Osäkra Resmilebottnar liggmilebottnar obestämbara fångstgropar kolningsgropar övriga gropar Husgrunder, historisk tid (främst kojgrunder) Tjärdalar Säkra Osäkra Tjärdalar 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 38 39 1 Säkra Antal säkra osäkra 843 542 301 410 308 102 273 182 91 160 52 108 628 485 143 131 108 23 27 10 17 420 317 103 86 36 50 77 39 38 Osäkra Älvdalen Rymdalen NH-data Lokal data Av totalt åtta markerade lägen i terrängmodellen överensstämde sex med tolkningen gjort på kontoret. Av dessa var tre fångstgropar (nr 7,8,9) och tre kolbottnar (nr 2, 3 och 5). Nr 1 och 4, visade sig vara täktgropar. Ytterligare en fångstgrop (nr 6) påträffades i fält som inte uppmärksammats i terrängmodellen. Fångstgrop nr 8, oval, 2,5 x 2 m (N-S) och 0,8 m dj. Bottenplanet är rektangulärt, 1,5 x 0,6 m (N-S). Omgiven av en vall, 1,5-2 m br och 0,2-0,3 m h. Fotoriktning: SV. @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet SKAIKs resultat av att inventera utifrån flygscanningsbilder har varit väldigt bra. De lämningar som syns tydligast är fångstgropar, hyddbottnar, tjärdalar och kolmilor. Husgrunder syns tyvärr inte, men de odlingsrösen som oftast finns i närheten av husen framträder ganska tydligt. Mindre lämningar som kokgropar och härdar syns inte. Ett resultat av användningen av LiDAR-bilder är att SKAIK hittat nya 92 hyddgrunder i inventeringsområdet på finsk sida, det fanns inga kända före projektet började. På svensk sida har LiDAR-bilderna främst bidragit till att de hittat många fångstgropar, ofta i sammanflödet av mindre bäckar. Det är exempel på ny kunskap som framkommit genom att SKAIK använt LiDAR-material. Vid fältinventeringen har det ofta visat sig att det finns flera lämningar i anslutning till lämningar som identifierats på flygscanningsbilderna. Ytterligare ett resultat med flygscanningsbilder är att det blir möjligt att göra säkrare inprickningar och att man kan kvalitetshöja äldre registreringar i FMIS. Karta över studieområden. Områdena studerades för att se hur olika typer av lämningar framträdde i terrängmodeller och om jag kunde se ej funna lämningar baserat på detta. Det berör strax över 1700 tidigare okända lokaler med fornlämningar (ej medräknat Dalarna). En lokal kan beröra flera fornlämningar i samma lämningstyp över ett större område. Mina försök att tolka olika strukturer och anomalier i terrängmodeller har gjorts i åtanke med i den landskapsmiljö jag befinner mig i samt lämningstyper i närheten. Jag har inte markerat allt jag sett, utan det är mer ett urval för att visa vad och hur man kan se och tolka fornlämningar i laserdata. Tolkning gjord av arkeolog på länsstyrelsen Kalmar. Han har tolkat objekten utifrån höjdmodell med 2m upplösning samt erfarenhet och egna kunskaper. Storgård från järnåldern invid Skedemosse Besökt i fält av antikvarie och GISsamordnare på Länsstyrelsen Kalmar. Enligt dem var vissa detaljer lättare att se på i höjdmodellen än i fält. @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Avverkning vid oregistrerad fornlämning i Hejde socken. Länsstyrelsen på Gotland besökte området 2006 & 2008. Tolkningarna av laserdatat stämmer bra med länsstyrelsens fältinmätning. Grot är synlig i terrängmodellen och kan misstas för röjningsrösen. UTO står för Unidentified Terrain Object. Oregistrerat område med fossil åkermark intill gravfält, Hogrän 15:1. Påminner om de typiska fossila åkerområdena på Gotland. @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Laserskanning och arkeologi i praktiken. 23 fångstgropar registrerades i fält, varav fyra inte hade uppmärksammats vid tolkningen av laserdatat. En grop från laserdatat föll bort. Lokal data, 10 p/m² @Länsstyrelsen NH data, 1 p/m² @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet Kompletterande utredning baserad på laserdata ledde till en ca 100% ökning av objekt inom området @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet Gruvområden är ofta väldigt komplicerade och mycket är inte registrerat i fornlämningsregistret. Med laserdata kan man se mycket av detta. Röd markering visar gruvhål registrerade i fornlämningsregistret. På terrängmodellen skapad från laserdata syns mycket mer. @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet Utbredning och positionering Område med kolbottnar utanför Sandviken. Vem är du, vem är jag… @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Porfyrklittarna, sydöstra brottet, sett mot söder med en skrotstensplatå i förgrunden. Foto från: Älvdalens porfyrberggrund – nya observationer SGU-rapport 2011:2 Mora 477:1 Porfyrbrott. Ligger ca 300 m fel? Ej besökt i fält vid FMIS-registreringen år 1984, utan inlagd från tips. Röda prickar och område visar fångstgropar som är kända sedan tidigare. Gula prickar visar dess egentliga läge samt flera tidigare okända fångstgropar. Fotoriktning=grön pil Malå 947:1 Boplatsvallen är 35 x 22 m och består av en vall 6-11 m br och 0,1-0,3 m h. Innanför vallen är en oval försänkning 16 x 8 m och 0,8 m dj. ©Lantmäteriet, i 2012/921 Foto: Benedict Alexander, Västerbottens museum Överkalix 1719 Boplatsvall, oval, 11x9 m (NNÖ-SSV). I centrum är en försänkning, oval, 5x3 m st och 0,4 m dj. Vallen är 2,5-3 m br och 0,2-0,4 m h. Ljussättning från NV. Nederkalix 584:1 1) Boplatsvall, oval, 13x10 m (N-S). Vallen är 24 m br och 0.1-0.3 m h. Skålformig yta innanför, 5 m diam. och 0.1 m dj, 2) Boplatsvall, närmast rund, 12 m diam. Vallen är 3-4 m br och 0.1-0.3 m h. Innanför vallen är en grop, 5x5 m (närmast kvadratisk?)(NNV-SSÖ) och 0.2 m dj. Boplatsvallarna ligger ca 15 m NNÖ om registerpunkterna. Ljussättning från SV. @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Två boplatsvallar i Älvsby sn. Två boplatsvallar i Älvsby sn. Ca6565 m NNÖ om Älvsby 530:1 syns en Ca m NNÖ om Älvsby 530:1 syns en anomali liknande 509:1 den vid Älvsbyn 509:1 Är detta 530:1 eller ytterligare en boplatsvall? Fem boplatsvallar i Älvsby sn markerade med gul anomali symbol.liknande den vid Älvsbyn Älvsby 966:1-3 samt Älvsby 967:1-2. Går inte att urskilja från omgivande terräng. Är detta 530:1 eller ytterligare en boplatsvall? @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Väglöst land Foto (Gunilla Edbom, Ájtte) av stalotomt från http://www.laponia.info © 2011 Focus Laponia - Ájtte Museum Jukkasjärvi, Norrbotten. Röda (Registrerade lämningar i RAÄs Fornlämningsregister (FMIS)) Gula (lokaler tolkade som fornlämningar i laserdata) Stalo/kåtatomter? @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Skåne @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Fulltofta 252:1 omfattar ca 4000-5000 röjningsrösen, 20-30 terrasseringar och 10-20 sten-/jordvallar. Fulltofta 253:1 omfattar ca 1500 röjningsrösen och 2-3 sten-jordvallar. Röjningsrösena är 3-8 m diam och 0,2-0,8 m h. Terrasseringarna är 0,2-0,4 m h. Sten-/jordvallarna är 1-3 m br och intill 0,3 m h. Terrasseringar inom båda registreringarna är tydliga i terrängmodellen, men nämns inte alls i beskrivningen av Fulltofta 253:1. Området innefattar även lämningstyper såsom gravfält (Fulltofta 20:1, 21:1) och gravar. @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 • Film över arbete i Quick Terrain Modeler. Röjningsröseområde i Jönköpings län, Västra Sandby. Hur dessa mindre lämningar framträder tillsammans med terrasseringar, fägator, gravar etc. • Kombination av markmodell, punktmoln och ortofoto. @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Norrbotten Skogsgrop (rotvälta) Leksand @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Utfodringsplatser för kreatur?? Runda cirklar i jordbrukslandskapet. Synlig i laserdata över “hela” landet. Bortodlade gravar, grophus, kolningsgropar, UTO(Unidentified Terrain Objects)? @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Naturbildning tolkat som eventuellt gravröse i terrängmodellen. Leksand Leksand 128:1 Röse 16 m diameter och 2 m hög Säby 92:1 Fossil åkermark. Ortofoto . Västmanland. ”ca 420x50-410 m (NV-SÖ). Bestående av sammanlagt ca 20 välvda eller ryggade åkrar,” Säby 92:1 Fossil åkermark. Z-värdet x1. Västmanland. ”ca 420x50-410 m (NV-SÖ). Bestående av sammanlagt ca 20 välvda eller ryggade åkrar,” Säby 92:1 Fossil åkermark. Z-värdet x5. Västmanland. ”ca 420x50-410 m (NV-SÖ). Bestående av sammanlagt ca 20 välvda eller ryggade åkrar,” Google Earth @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 Intensitet @Länsstyrelsen, ©Lantmäteriet, i 2012/921 benedict.alexander@lansstyrelsen.se http://www.lansstyrelsen.se/dalarna/Sv/samhallsplanering-och-kulturmiljo/