Drohne, Bodenradar, 3D-Drucker: Nur Geeks können Archäologen sein

Sheldon Lee Cooper statt Indiana Jones: Der Archäologe von heute ist ein Geek. Er taucht nicht selbst zu jedem Schiffswrack und schaufelt sich durch große Areale. Bevor er die Schaufel ansetzt, hat er das Gelände bereits mit modernster Technik erkundet. Er hat es mit dem Flugzeug oder per Drohne aus der Luft erfasst, mit Laserscanner, Magnetometer und Bodenradar abgesucht.

Eine Vorliebe für technische Spielereien wird in diesem Beruf immer wichtiger. Die Archäologie tendiere immer mehr Richtung Naturwissenschaften, sagt Benjamin Ducke, Archäologe und Informatiker, im Gespräch mit Golem.de. Und Luis Jaime Castillo, der stellvertretende Kulturminister von Peru - einem Land mit besonders vielen archäologischen Schätzen -, drückt es noch zugespitzer aus: "Wenn man Archäologe sein will und kein Geek ist, ist man im falschen Bereich."

Entscheidend ist beim Einsatz der Technik Schnelligkeit. Der größte Teil archäologischer Forschung geschehe unter großem Zeitdruck, erzählt Ducke. Es gehe darum, Fundstellen zu dokumentieren, bevor Raubgräber sie plünderten, Siedler Häuser darauf errichteten oder Baggerschaufeln sie einebneten - wie 2013 in Peru, als ein Immobilienunternehmen an der Ausgrabungsstätte El Paraíso nahe der Hauptstadt Lima eine 4.000 Jahre alte Pyramide abreißen ließ. Da bleibt keine Zeit für Schaufel, Pinsel und Zeichenbrett.

Erst scannen, dann graben

"Das ist der Bereich, in dem wir mit unserem Projekt ansetzen", sagt Ducke. "Unser Projekt", das ist der Archäocopter: ein unbemanntes Fluggerät (Unmanned Aerial Vehicle, UAV), das mit einer Kamera ausgerüstet ist.

Das UAV sei dabei gar nicht so spannend, sagt Ducke. Es sei ein handelsüblicher Quadrocopter mit einer Gopro-Kamera. Entscheidend ist die Software: Damit kann ein Archäologe schnell und unkompliziert eine Fundstelle kartieren. Structure from Motion (SfM) heißt das Verfahren. Dabei wird aus zweidimensionalen Bildern, die aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen wurden, ein dreidimensionales Modell einer Struktur oder eines Gebäudes errechnet.

Algorithmus vergleicht Merkmale

Die Drohne umfliegt die Fundstelle und nimmt dabei Bilder aus verschiedenen Perspektiven auf. Anschließend werden diese am Computer bearbeitet: Der SfM-Algorithmus sucht nach markanten Stellen, die sich von der Nachbarschaft abheben, Kanten beispielsweise. Diese Merkmale sucht der Algorithmus in jedem Bild und vergleicht sie. Über die Bildreihen lässt sich dann verfolgen, wie sie sich gegeneinander verschieben.

Das Prinzip nutzen auch wir Menschen: Wenn wir aus dem Fenster eines fahrenden Autos schauen, scheinen sich Objekte im Hintergrund langsamer zu bewegen als Objekte im Vordergrund. Daraus leitet unser Gehirn dann 3D-Strukturen ab.

Erst scannen, dann graben

Mit Hilfe dieser Informationen wird dann ein 3D-Modell erstellt. Die ganze Verarbeitung erfolgt automatisch. "Das funktioniert erstaunlich robust und erstaunlich akkurat", sagt Ducke. Die Fortschritte im Bereich des maschinellen Sehens in den vergangenen Jahren haben hier die Entwicklung vorangebracht.

Vorteil dieser Technik: Die Drohne mit der Kamera ist schnell einsatzbereit und kann vom Archäologen selbst geflogen werden. Das ist vergleichsweise einfach und lässt sich schnell erlernen.

Zudem ist sie günstig - das Argument schlechthin für die vielen Archäologen, die bei Landesämtern oder in Archäologieunternehmen arbeiten und im Normalfall mit geringen finanziellen Mitteln auskommen müssen. "Wenn man eine Technologie haben möchte, um unser weltweites Kulturerbe zu erhalten, dann muss sie unter diesen Bedingungen funktionieren", resümiert Ducke.

In Peru etwa, archäologisch eines der reichsten Länder der Erde, ist der Einsatz von Drohnen alltäglich.