ARKEOLOJİ’DE ELEKTRİKSEL GÖRÜNTÜLEME

ARKEOLOJİ’DE ELEKTRİKSEL GÖRÜNTÜLEME
Alt seviye yüzeylerinin elektriksel görüntüsünün,bilgisayar kontrollü olarak etkin ve hızlı bir şekilde elde edilmesi amacıyla “ Alansal veri kazanım “ sistemi geliştirilmiştir.Ölçümlenen,işlenmemiş belirgin direnç verisinin çok yaklaşık bir değer vermesinin yanı sıra alt seviye yüzeyinin faydalı görüntüsü ve salmansbury kalesinin duvarlarına ( sur ) ait örnek kesiti bu durumu karakterize etmektedir.
Rocester’da bulunan Mediaeval mevkisi boyunca ölçümlenen kesit,elde edilen verilerin sonlu elemanlar bilgisayar yazılımı kullanılarak nasıl modellendiğini göstermektedir.Bununla birlikte,en belirgin görüntüler,yeni geliştirilen ve tamamıyla otomatik bilgisayar kontrollü çalışan sistem aracılığıyla elde edilebilmektedir.(üretilebilmektedir)
GİRİŞ:
Elektriksel direnç ( ölçümlerinin ),arkeolojik araştırmalarda uzun yıllardan beri kullanılmasına karşın,bu ölçümler,alt seviye yüzeyinin zemini üzerindeki dağılımı gösteren haritaların elde edilebilmesinde genellikle sınırlandırılmıştır.Yıllardan beri,mineral araştırmalarında,zemine ait basit görüntüleme tekniklerinin kullanılmasına rağmen (Marshall & Madden ,1959 ) yakın geçmişe kadar,dikey kesitten elde edilen kütlelerin bulunuş derinlikleri ve geometriklerinin belirlenmesinde bu yöntem arkeolojik amaçlı olarak kullanılmış.(Noel &Walker.1990)ve kütlenin elektriksel olarak görüntülenmesinin medikal amaçlı olarak kullanımı da göz önünde bulundurulmuştur.(Yorkey & Webster,1987 ).Daha yakın geçmişte Griffiths & Turnbull (1985) ve Griffiths,Turnbull & olayınca (1990) hidrojeolojik ve genel jeolojik araştırmalar için,orta seviyedeki derinliklerin görüntülenmesinde bilgisayar kontrollü ekipman kullanımını, öngörmüşlerdir.
Bununla birlikte, arkeolojik araştırmalarda,zeminin faydalı elektriksel görüntüsünün elde edilmesinde, karşılaşılan iki tür problemin giderilmesi zorunlu olmaktadır.
Birinci aşamada, uygun maliyetli, alansal veri birleştirme tekniğinin tasarlanması gerekmekte ve ikinci aşamada da,alansal ölçümlerinin anlamlı bir görüntüye dönüştürülebilmesi için bilgisayar kontrollü veri işleme tekniğinin geliştirilmesi gerekmektedir.
Bu çalışmada, verilerin hızlı ve etkin bir şekilde elde edilmesinde karşılaşılan problemler için geliştirilen çözüm önerileri, bilgisayar kontrollü elektriksel görüntüleme sisteme ve verilerin işlenmesinde(değerlendirilmesinde) kullanılan iki yaklaşım türü tanımlanmıştır.

BİLGİSAYAR KONTROLLÜ VERİ KAZANIM SİSTEMİ
Çok yakın zamanda,elektronik ve bilgisayar teknolojisinde sağlanan san gelişmelerle birlikte,arkeolojik amaçlı olarak, hızlı ve verimli olan sistemlerin elde edilmesi mümkün olmuştur.Son yıllarda, Birmingham Üniversitesi Yerbilimleri Bölümü’nde,bilgisayar kontrolü altında,direnç kesit verilerinin hızlı bir şekilde ölçümlenmesini sağlayan,bilgisayar kontrollü bir elektrot dizilim sistemi geliştirilmiştir.
Sistemin çıktısı Şekil 1’de görülmektedir.Sistem,hafif ve üzerinde birden fazla göbek(çekirdek)bulunan kablo üzerine iliştirilen 25 adet metal elektrot diziliminden oluşmaktadır.Çıkışlar (take-outs),yapılan araştırmanın maksimum derinliğine göre,1-2 m’lik aralıklarla kablo üzerine yerleştirilen düşük uzunluğa sahip paslanmaz çelikten imal edilmiş silindir kalıplardan oluşmaktadır.Bir göbek(çekirdek),her bir çıkışı merkezi anahtar ünitesine ve oradan da bilgisayara bağlanmaktadır.
Ayrıca,sistemde bulunan bir anahtar ünitesi,25 adet adreslenebilir bilgisayar rölesi içermektedir.Bu anahtar ünitesi herhangi bir kombinasyondaki 4 adet elektrotun rezistans-metre(direnç metre)’ye bir seferde bağlanmasını mümkün kılmaktadır.Bu sistem, hızlı dijital rezistans(direnç)metre ile IBM uyumlu bir diz üstü bilgisayarın işletiminin yapılabilmesi amacıyla geliştirilmiştir.Bilgisayar rezistans metre ve anahtar ünitesini kontrol etmekte ve ölçümlerin daha sonra yapılacak olan işlemler için hafıza ve disk üzerinde kaydedilmesini sağlamaktadır.
PSEUDO(SAHTE) KESİT DİRENCİ:
Yer direncinin(zemin direnci) ölçümlenebilmesi için,I akım iki adet C1 ve C2 elektrotu üzerinden zemine verilerek V voltajlı ikici elektrot çifti P1 ve P2 boyunca ölçümlenir.Daha sonra R=V / I eşitliğinden ve iç-elektrot mesafelerinden “görünür zemin direnci”hesaplanır.
Elektriksel görüntü için, elde edilen verilerin (örneğin, zemin altı direnç dağılımının dikey kesiti ) desteklenmesi amacıyla, birim elektrot mesafesi ( aralığı ) (a) ve C1 P1 P2 C2 (wenner ) elektrot dizilimi kullanılarak,öncelikle direnç kesit ölçümleri hesaplanır.Daha sonra elektrot mesafesi 2a ‘ya çıkarılarak ikinci ölçüm yapılır.Bu proses,her bir seferinde elektrot mesafesi arttırılarak tekrarlanır ve mesafe arttırıldıkça, artan derinlik numuneleri üzerindeki ölçümlerle devam edilir.Her bir ölçüm için,cihaza bağlanan elektrotların seçimi,geliştirilen bir bilgisayar yazılımı tarafından kontrol edilir.Şekil 1’de 4 elektrotlu bir wenner dizilim kullanılmıştır. Bununla birlikte, 2 ve 3 elektrotlu wenner diziliminde kullanılabilmesi mümkündür.
Elektrot ayırım kütlelerinin artması ve daha yüksek derinliklerde gözlenen görünür dirençten dolayı,yapılan ölçümüm,kullanılan 4 adet elektrodun merkezinin altında genellikle a veya a / 2 derinlik mesafesinde çizimi yapılır.
Homojen zeminler için,optimum çizim derinliği olarak bilinen “Araştırmanın orta derinliği”deneysel olarak elde edilmiştir.( Edwards,1977; Barker,1989 ).Çizilen bu derinlik skalası, ölçümlenen görünen dirençteki dikey değişimlerin,derinlikle birlikte değişen yaklaşık gerçek direnç değerlerine oranını vermektedir.Daha sonra,verilerin görünür direnç derinliği kesitinin veya bir başka deyişle sahte kesitin(Pseudosection) elde edilebilmesi için konturlanabildiği veri kazanım sistemi,Hallof (1957 ) tarafında mineral araştırması amacıyla geliştirilmiştir.
Kesitteki elektriksel direnç dağılımının yansıtılmasıyla elde edilen görüntünün işlenebilirliği düşük olmakla birlikte,her bir ölçüm,zeminin çok düzgün olmasından kaynaklanan yüksek zemin gürültüsünden dolayı direnç değerlerinden etkilenmektedir.Bu durum,tüm potansiyel alan ölçümlerinin temel sınırlandırmasını oluşturmaktadır.
Bununla birlikte,işlenmemiş verilerin ölçüm yoğunluğunun arttırılması suresiyle geliştirilmesi sağlanmamıştır.
Sahte kesitin(pseudosection),düzgün bir görüntü sağladığı görsel incelemeler,aşağıdaki örneklerde anlatılmıştır.
SALMONSBURY KALESİ:
Şekil 2(a)’da,Salmonsbury’da bulunan Iron Aye Kalesinin duvarları ve iç hendekleri boyunca,2m elektrot aralıkları kullanılarak yapılan ölçümler sonucunda elde edilen işlenmemiş görünür direncin sahte kesiti görülmektedir.(Duning 1976)
Kaleye yakın bir lokasyonda bulunan defence’ler boyunca okunan kesit,karşılaştırma amacıyla Şekil 26’da verilmiştir.
Defence’ler, 4m derinlikte 2 adet hendek ve 2 kale duvarından,hendek içerisindeki çökelti ise çakıl ve silt’ten oluşmaktadır.
Çiftçilik amacıyla düzenlenen jeofiziksel araştırma bölgesinde, defence’lere ait belirgin bir işaret bulunamamıştır.
Konturlanan görüntü, zeminin katmanlaşması ile belirli bir karmaşıklık göstermektedir.3-4 m’lik kalınlığa sahip orta dereceli yüksek direnç tabakası ,oldukça düşük bir dirence sahip malzemenin altında tabakalanmıştır.
Bununla birlikte,yüzeye yakın kesimlerde,kale duvarları daha yüksek direnç alanlarını gösterirken,düşük dirence sahip hendekler ise artan kontur derinliğini göstermektedir.
Jeofiziksel veriler,düşük direnç alanında bulunan iç hendekler için yaklaşık 2m derinlik tavsiye etmektedir.
ELEKTROD DİZİLİMİNİN SEÇİMİ:
Elektrod sisteminin seçiminde,2 nedenden dolayı fikir birliğinde bulunulmuştur. Birincisi ,elektrotların geometrik konfigürasyonun iyi derecede bir çözünürlüğe sahip olması ve ikicisi ise,gerçekleştirilen elektrot diziliminin belirli koşullarda tatmin edici sonuçlar vermesi ve diğerlerinde aynı olumlu sonuçların alınamamasıdır.Deneyimler dikkate alındığında,görüntüleme amaçlı olarak Wenner Elektrot Dizilim konfigürasyonunun çok tatmin edici sonuçlar verdiği söylenebilmektedir.Genellikle,yüzey yapısının çok kompleks olmaması durumunda,işlenmemiş görüntüler şekil olarak oldukça basit ve kütleler ile yakından ilişki içerisindedir.
Anomalilerin içerdiği kompleksliğe rağmen işlenmemiş verilere ait görsel incelemenin sonucunda,belirli oranda bilgi edinilmesi mümkündür.
YORUM:
Görüntü çözünürlüğünün iyileştirilebilmesi için,verilerin benzer şekilde bir işlemden geçmesi gerekmektedir.Alansal veriler,alt yüzey geometri modelinin basit bir şekilde çıkarılabilmesi ve gerçek direnç değerinin kestirimi amacıyla yorumlanır.Şayet,alt yüzey yapısının yaklaşık olarak 2 boyutlu olduğu kabul edilirse,bilgisayar programında en küçük farklar metodu veya sonlu elemanlar modelleme programı kullanılarak değerlendirme yapılması mümkündür.(Dey & Morrison,1979)
Ölçümlenen sahte kesitler göz önünde bulundurulduğunda yapının şekil ve direnç büyüklüğü hakkında bir tahminde bulunulmalıdır.Buna bağlı olarak bilgisayar,birleşik sahte kesit hesaplanmasını yapmaktadır.
Hesaplanan alansal kesitler,birbiriyle kıyaslanarak model geliştirilir ve alansal ölçümler ve hesaplanan veriler arasında belirli bir uyumluluk sağlanana kadar yapılan hesaplar tekrarlanır.
RESİX FP2D sonlu elemanlar yazılım paketi (Interprex Inc,Golden,Colorado,USA)kullanılarak,tüm bu işlemler bilgisayarda birkaç dakika içerisinde çevrimlenir.Deneyimler sonucunda,şayet alt yüzey yapısı basit ise,sadece birkaç iterasyon ile yeterli yorum yapılabilmekte ve bu işlem yapılırken yazılım programı,topografyanın etkisini de göz önünde bulundurulmaktadır.
ROCESTER:
Derbyshire,Rocester’da bulunan Abbey alanları üzerindeki Mediaeval abbey bölgesinde,2m elektrod aralıkları kullanılarak,bölgeyi kiliseden ayıran sınırlara dik olarak kesitler alınmıştır.Kalın ve diğer varlıklara ait bir işaret bulunmamakla birlikte, sadece,iki adet pozitif doğrusal anomali ortaya çıkarılmıştır.
Bunlardan bir tanesi kesitlere dik,diğeride paraleldir ve bu anomalilerin yönelimleri,bölge sınırları ile ilişki içerisindedir.
Şekil 3(b)’de,bu anomalilerden birisinin kesitinden elde edilen sahte kesit örneği verilmiştir.Şekil 3(b),1 x 8m iki boyutlu yüksek dirence sahip,sığ derinlikte bulunan bir yatay dilimin kesit yorumunu göstermektedir.Sahte kesit modeli ve alansal verilere ait kontur modelleri arasında bir miktar farklılık bulunmasına rağmen elde edilen benzerlik oldukça yakındır.(Şekil 3(c))
Her iki modelde simetrik ve sığ derinliklerde yüksek merkeziliğe sahiptir ve konturlar(eğriler)üst kısımda açılma gösterirler.Elde edilen şekil tipik olarak sınırlı derinlik uzanımına ait sığ derinlik tipi kütlelerdir.Çevre toprak alanlardaki yüksek karşıtlık(uyuşmazlık),bu alanların boyutları itibarıyla yol ve kaldırım olarak kullanıldığı izlenimini vermektedir(Şekil 3(b))
Buna alternatif bir açılama,ince ve kuru çakıl örtüsü ile ilgili olarak yapılabilmesine rağmen,yüksek direncin bulunuşu bu yorumu zorlaştırmaktadır.Ayrıca,ortamda herhangi bir kazanım yapılmasına izin verilmediği için,yeni yorumlar geliştirilememiştir.
OTOMATİK GÖRÜNTÜLEME:
Sahte kesitin(pseudosection)belirgin sınırları olan bir görüntü şekline dönüştürülebilmesi için,son yıllarda Barker(1992)tarafından bir yaklaşım geliştirilmiştir.En küçük farklar (finite difference)metodu kullanılarak gerçekleştirilen iterasyon ile direnç değerleri,belirli bir hata dağılımı içerisinde kalacak şekilde büyük bir doğruluk derecesiyle belirlenir.Her ne kadar,geliştirilen algaritma ,görüntüyü keskinleştirerek,dirence ait derinlik değişimlerini düzeltsede,keskin sınırlar,dereceli olarak hala görünür durumda ve direnç büyüklüklerine ait farklılıklar gerçek değerlerinden daha düşük olabilmektedir.
Tüm bunlara rağmen,geliştirilen bu metod ile zemine ait gerçek direnç kesitinin geometrik nicel bakımdan görüntüsü hızlı bir şekilde elde edilebilmektedir.
ACOCS GREEN BURNT MOUND
Şekil 4 (a) Birmingham’daki Acocks Green Parkta 0-5 m birim elektrot aralığı ile ölçümlenen bir sahte kesit,model ve ölçümlenen sahte kesit arasında oluşan fark minumum oluncaya kadar başarılı bir şekilde düzenleme sağlayan en küçük farklar algaritma metodu içerisinde, bir başlangıç modeli olarak kullanılır.Minumum farkın elde edilmesi yaklaşık 5 denemeden sonra sağlanmaktadır.Bu noktada sağlanan gerçek direnç değerinin elektriksel görüntüsü Şekil 4 (b)’de görülmektedir.
Burada görüntü sınırları belirginleştirilmiştir(Keskinleştirilmiş) ve yüksek direnç bölgesinin uzanımı daha yüksek doğruluk derecesinde verilmiştir.
TARTIŞMA :
Arkeolojik bölgede gerçekleştirilen jeofiziksel araştırmalar yüzey altı (subsurface) oluşumlarının alansal dağılımını gösteren haritaların elde edilebilmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir.Burada ortaya konulan yöntem,üçüncü bir boyutu göz önünde bulundurarak,yüzey altına ait derinlik,boyutlar ve bulunan gizli yapılar hakkında nicel bilgilerin elde edilmesini kolaylaştırmaktadır.Bu çalışmada verilen örnekler, çoğunlukla sığ derinliklerde bulunan basit yapılara aittir.Geliştirilen bu yöntem ile bölgede yapıların daha derin uzanımlı olarak bulunduğu daha geniş uygulamalarda da kullanılabilmesi hedeflenebilmektedir.
Eski kalıntıların,daha sonra inşa edilen yapılar ile üzerinin örtülmesi gibi bazı durumların tespit edilebilmesi mümkün olmaktadır.Burada, derinlik tek başına bir problem olmamakla birlikte, belirlenebilirlik, boyut – derinlik oranına ve çözünürlüğün derinlikle olan değişimine bağlıdır.
Geliştirilen ölçüm tekniği,ileride sağlanacak gelişmelerle uyum sağlama özelliği taşımaktadır.Birden fazla ölçümün hızlı bir şekilde yapılanabildiği bu yöntem ile, ölçüm zamanı büyük oranda azaltılarak, aynı anda gelişmiş bir görüntü kalitesi elde etmek mümkün olmaktadır.

Yorum yazın