06.04.2022

Zabytki archeologiczne w świetle lasera


Zdjęcie przedstawia okrągłą ozdobę, na obwodzie której umieszczono ornament w formie ośmiu kaczek.

Zawieszka kultury czerniachowskiej odnaleziona na stanowisku we Wdeckim Parku Krajobrazowym, fot. W. Ochotny

Fotografia przedstawia m.in. widoczny na górze podłużny miecz tkacki z podłużnym kamieniem szlifierskim oraz widoczny na dole po prawej stronie okrągły, bogato zdobiony ornamentami przęślik.

Zabytki odnalezione na stanowisku we Wdeckim Parku Krajobrazowym, m.in. miecz tkacki z kamieniem szlifierskim (u góry) i przęślik z runami (na dole po prawej), fot. W. Ochotny

Grafika przedstawia wizualizację stanowiska archeologicznego z lotu ptaka, z zaznaczonym na niej układem pól uprawnych, przestrzeni mieszkalnej i zbliżeniem na zachowane miedze pól uprawnych.

Stanowisko archeologiczne Osie 28 w zobrazowaniu Local Relief Model: A – zachowany układ przestrzenny stanowiska, B – zachowany układ pól uprawnych, C – zachowany układ przestrzeni mieszkalnej stanowiska, D – zbliżenie na zachowane miedze pól, oprac. M. Sosnowski i J. Czerniec

Geodeci z AGH od czterech lat wspierają archeologów w dokumentacji zabytków, które zostały ujawnione na terenie pozostałości osady sprzed ok. 2 tys. lat leżącej na terenie Wdeckiego Parku Krajobrazowego (woj. kujawsko-pomorskie). Na konferencji i seminarium podsumowujących dotychczasowe badania zaprezentowano najciekawsze z nich, w tym unikatową zawieszkę, która przybyła na obszar północnej Polski z terenu dzisiejszej Ukrainy.

W 2018 roku dwójka doktorantów archeologii – Jerzy Czerniec z Instytutu Archeologii i Etnologii PAN w Warszawie oraz Mateusz Sosnowski z Instytutu Archeologii UMK w Toruniu – w gminie Osie leżącej na terenie Wdeckiego Parku Krajobrazowego znaleźli ślady osady. Jej pozostałości długo ukrywały się przed okiem współczesnych badaczy, bo liczący sobie ponad 170 ha obszar, na którym się znajduje, porasta gęsty las. Naukowcy dokonali odkrycia dzięki danym z lotniczego skaningu laserowego (ang. ALS, Airborne Laser Skaning). Kiedy przyglądali się powstałym na ich bazie cyfrowym modelom terenu udostępnianym za pośrednictwem rządowej strony Geoportal.gov.pl, przed ich oczami zaczął wyłaniać się kompletnie zachowany układ przestrzenny tworzony przez zagrody, pola, miedze a nawet drogi. Ze względu na unikalny w skali Europy charakter odkrycia, znalezisko zostało szybko okrzyknięte przez media „drugim Biskupinem”.

Dzięki przeprowadzonym już w terenie pracom archeologicznym udało się ustalić, że osada istniała w okresie od II do VI w. n.e. – Archeolodzy zaliczają pozostałości do tzw. kultury wielbarskiej. Natomiast co do etnosu ludzi, którzy zamieszkiwali tę osadę, prawdopodobnie możemy mówić o Gotach. Jest to lud, który przybył na nasze ziemie ze Skandynawii w okolicach I w. n.e. Nie wiedzieliśmy jednak do tej pory, z którego dokładnie rejonu. Mówiono o Płw. Jutlandzkim czy Skanii. Natomiast nasze badania pokazują, że ci ludzie mogli wywodzić się z dzisiejszej Norwegii, ponieważ mamy szereg przedmiotów, które możemy na zasadzie analogii łączyć właśnie z zachodnią Skandynawią – wyjaśnia Mateusz Sosnowski, który łączy studia doktoranckie z pracą we Wdeckim Parku Krajobrazowym.

Zabytki, które świadczą o mieszkańcach

Na terenie osady archeolodzy odnaleźli m.in. charakterystyczne dla obszarów północnej Europy żelazny miecz tkacki wraz z kamieniem szlifierskim, przęślik z runami oraz nóż bojowy langsaks.

Krąg kontaktów mieszkańców nie ograniczał się jednak tylko do tego obszaru. Prawdziwą sensację archeologiczną przyniosły zeszłoroczne badania. Archeolodzy odkryli wówczas okrągłą brązową zawieszkę, ozdobioną na obwodzie ornamentem w formie ośmiu kaczek. Jak ustalono, pochodzi ona z terenów dzisiejszej Ukrainy i można ją łączyć z tzw. kulturą czerniachowską, która podobnie jak kultura wielbarska wiązana jest z ludnością gocką. Jak dotąd  znane są cztery tego typu przedmioty, jednak żaden z nich nie jest zachowany w całości. Tutaj nie tylko udało się natrafić na kompletny egzemplarz, ale też połączyć go z określonym kontekstem miejsca.

Inne odkryte zabytki świadczą m.in. o relacjach mieszkańców z terytorium Cesarstwa Rzymskiego. Do najcenniejszych odkryć w tym zakresie należy miedziana ozdoba w kształcie muszli przegrzebka, która pochodzi z końskiej uprzęży stosowanej w armii rzymskiej w III-IV w. n.e. Mogła być np. własnością człowieka, który pełnił w niej służbę najemną, bądź też stanowić łup wojenny.

Wojaczka ani rolnictwo – o czym mogłyby świadczyć wspomniane na wstępie tereny uprawne – nie stanowiły jednak jedynych zajęć, jakimi parali się ludzie z osady. – To nie było zwykłe wiejskie osiedle, gdzie w zasadzie funkcjonowało tylko rolnictwo. Wiemy, że działały tam różne rzemiosła. Mamy obiekty archeologiczne, które można wiązać bezpośrednio z hutnictwem żelaza i metalurgią, np. różnego rodzaju narzędzia do wytwarzania żelaznych przedmiotów. Są też przesłanki, żeby sądzić, iż inną aktywnością związaną z obróbką metalu była produkcja ozdób z brązu. W trakcie badań odnaleźliśmy miejsce, gdzie było duże nagromadzenie spieków towarzyszących wytwarzaniu tego metalu – mówi archeolog.

Algorytmy wspomagające analizę danych

Trwające już od czterech lat prace archeologów od początku wspierali pracownicy naukowi Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH, a także studenci z działającego na wydziale Koła Naukowego KNGK Geoinformatyka. – Wszystko zaczęło się dzięki prowadzonym na naszym wydziale studiom podyplomowym z zakresu Systemów Informacji Geograficznej (GIS), na które uczęszczał Jerzy Czerniec z IAiE PAN – opowiada dr hab. inż. Krystian Kozioł, prof. AGH. – Studia dostosowane są do bieżących wymogów rynku, cieszą się dużym powodzeniem wśród różnych grup zawodowych, a w ramach prac podyplomowych powstają ciekawe projekty. Bywa, że jest to zaczątek szerszej współpracy.

Fotografia przedstawia grupę młodych kobiet i mężczyzn, którzy pozują do zdjęcia. Jedna z nich trzyma flagę z napisem AGH. Część osób ubrana jest w odblaskowe kamizelki robocze

Geodeci, archeolodzy i studenci uczestniczący w pracach terenowych, Fot. WGGiIŚ

Podobnie było w przypadku odkrycia we Wdeckim Parku Krajobrazowym. Kiedy archeolodzy, analizując cyfrowe modele terenu, odkryli regularne struktury świadczące o wcześniejszym osadnictwie człowieka na tych terenach, ich obraz nie był jeszcze dokładny. Dopiero dzięki współpracy Jerzego Czerńca z prof. Krystianem Koziołem, który zaproponował zastosowanie zaawansowanych algorytmów służących do analizy cyfrowego modelu terenu, z chmury punktów zaczęły wyraźnie wyłaniać się interesujące archeologów obiekty.

– Archeolodzy poszukują miejsc zmienionych przez działalność ludzką, przeglądając dostępne na Geoportalu tzw. „hillshade’y”, czyli obrazy cieniowania numerycznego modelu terenu. Nie zawsze wszystko na nich od razu widać, dlatego posługujemy się kilkunastoma algorytmami analitycznymi. Jednym z ciekawszych jest „open skyview factor”, który pokazuje, co nas otacza w danym terenie, kiedy patrzymy do góry z perspektywy mrówki. Oczywiście nie jest to trójwymiarowe zdjęcie znane z narzędzi Google’a, tylko czysto matematyczne wyróżnienie zmian natężenia gradientów numerycznego modelu terenu, które umożliwia uwidocznienie pewnych konkretnych kształtów – opisuje prof. Kozioł.

– Prof. Kozioł był dla nas mentorem z zakresu geoinformatyki, który służył radą, jakie algorytmy zastosować, żeby udało się uzyskać lepsze zobrazowanie interesującego nas terenu. Dzięki naszej współpracy udało się szczegółowo ustalić granice tego stanowiska, które później zostały administracyjnie potwierdzone poprzez wpis do rejestru zabytków – informuje Mateusz Sosnowski.

Wirtualne bliźniaki zabytków archeologicznych

Geodeci z AGH wnoszą również istotny wkład w prace wykopaliskowe, które prowadzone są na terenie dawnej osady. Począwszy od 2019 roku, uczestniczyli już w trzech takich obozach. Do ich podstawowych zadań należy zakładanie w terenie osnowy geodezyjnej, czyli siatki punktów o znanych współrzędnych. Dzięki niej archeolodzy po odnalezieniu danego zabytku są w stanie precyzyjnie ustalić jego lokalizację, ale też na jej podstawie dokonywać interpretacji wzajemnego położenia znalezisk.

Pracownicy WGGiIŚ wykorzystują również swoją wiedzę i warsztat, inwentaryzując konkretne obiekty i wykopaliska. – W ramach dokumentacji archeologicznej wykonywaliśmy pomiary z wykorzystaniem naziemnego skanowania laserowego oraz fotogrametrii bliskiego zasięgu. Miało to miejsce w dwóch przypadkach. W pierwszym dotyczyło to obiektów, np. kamiennych kurhanów, które są uwidocznione w terenie i pomiary geodezyjne mają na celu ich katalogowanie. Druga sytuacja, kiedy nasze metody się przydały, to bezpośrednia inwentaryzacja postępu prac archeologicznych. Gdy archeolodzy prowadzili wykop badawczy, jego kolejne poziomy były skanowane. Dzięki temu udało się znacząco przyspieszyć prace, bo tradycyjnie archeolog w terenie wykonywał odręczne szkice wykopów – opowiada dr inż. Stanisław Szombara.

Dr inż. Paulina Lewińska uzupełnia: – Każda działalność archeologiczna jest definiowana jako działalność niszcząca. Jeżeli archeolog prowadzi wykop i ściąga warstwę kulturową, to de facto ją niszczy. My na bieżąco robimy dokumentację w trzech wymiarach czegoś, co będzie później nie do odtworzenia. Dzięki temu, że posługujemy się precyzyjnymi instrumentami, uzależniamy się od błędów, które mogą wynikać z interpretacji osoby szkicującej.

Grafika przedstawia cyfrowe przedstawienie wykopu archeologicznego o kształcie kwadratu

Tzw. wirtualny bliźniak jednego z wykopów wykonanych przez archeologów, Mat. WGGiIŚ

Tzw. wirtualne bliźniaki, które powstają dzięki pracom pomiarowym wykonanym przez geodetów z AGH, w przyszłości mogą posłużyć nie tylko archeologom. Naukowcy chcieliby we współpracy z Wdeckim Parkiem Krajobrazowym oraz samorządem województwa kujawsko-pomorskiego stworzyć i udostępnić wizualizacje zinwentaryzowanych obiektów wszystkim osobom, które są zainteresowane dziedzictwem kulturowym tego miejsca.

Badania laboratoryjne na AGH

Na tym nie koniec. Technologie, którymi naukowcy posługują się do dokumentowania dużych obiektów, chcieliby wykorzystać również w przypadku wiele mniejszych przedmiotów, które archeologom udało się ujawnić podczas prac wykopaliskowych. - Nie jest to nowa technologia, natomiast my chcemy to zrobić w sposób mocno uproszczony. Zależy nam, aby przedmioty można było inwentaryzować bezpośrednio po znalezieniu, nim zostaną oczyszczone i nie zobaczymy ich więcej w takiej formie, w jakiej zostały odkryte. Zanim do tego dojdzie, musimy zacząć jednak od testów w warunkach laboratoryjnych – zdradza prof. Krystian Kozioł.

Z jakimi zabytkami mamy do czynienia można się było przekonać podczas konferencji i seminarium, podczas której geodeci i archeolodzy zaangażowani w prace zaprezentowali najciekawsze z nich.