LiDAR – Laserscan aus der Luft

Für die Archäologie war das ein neuer Durchbruch

Von Uwe Ebbinghaus
06.10.2021
, 15:25
Diese LiDAR-Aufnahme von Uedem bei Xanten zeigt neben römischen Funden auch vorrömische Grabhügel, historische Hohlwegesysteme sowie Stellungen aus dem 2. Weltkrieg, ein typisches Beispiel für die Vielfältigkeit von Relikten im Wald.
Der Laserscan aus der Luft hat der Archäologie neue Perspektiven verschafft. Limes-Beauftragter Steve Bödecker schildert die Auswirkungen und welche Rolle LiDAR bei dem Welterbeantrag für den „Nassen Limes“ spielte.
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Was ist LiDAR (Abkürzung für Light detection and ranging), wie funktioniert es?

Steve Bödecker: Mit einem Vermessungsgerät werden Laserstrahlen aus einem Flugzeug oder einem Hubschrauber in Richtung Erdboden geschickt. LiDAR wird meist großflächig angewendet. Es kommt nun auf die Daten an, die reflektiert und von einem Sender im Flugzeug registriert werden. Laserstrahlen können keine Materie durchdringen, sie werden lediglich reflektiert. Die Daten, die als erste zurückkehren, zeigen die Abtastung der äußersten Oberfläche. Es werden Häuser oder der Forst mit dem Baumkronenstand erfasst. Für uns Archäologen ist aber die „last pulse“, die letzte Antwort, entscheidend. Hierbei handelt es sich um jene Laserstrahlen, die den Bereich des Erdbodens erreicht haben. Das funktioniert auch bei sehr dichter Vegetation – wegen der hohen Frequenz von Strahlen. Selbst bei dichtem Baumbestand finden immer einige Strahlen den Boden. Hierbei erhält man ein Geländemodell auch von Flächen, die bewaldet sind. Nach der Prozessierung am Computer ergibt sich also ein Waldgebiet ohne Wald. Römische Manöverlager sind darauf leicht zu erkennen. Für die Archäologie war diese neue Perspektive in vielen Bereichen ein Durchbruch. Leider funktioniert die Technik bei Ackerflächen weniger gut, die Befunde sind dort meist eingeebnet.

Wie lange wird LiDAR in der Archäologie schon eingesetzt?

Die Technik von Laserscans aus der Luft wurde um das Jahr 2000 vermehrt eingesetzt. Erste große Vermessungen gab es in Bayern. In den frühen 2010er Jahren kam es zu einer Ausweitung. Die Landesvermessungsämter haben mit LiDAR flächendeckend Daten erhoben und diese zum Großteil online frei zugänglich gemacht. Mit einer kostenlosen Software können sie von jedem im Netz betrachtet und analysiert werden. Beispielhaft kann man vielleicht zwei Portale nennen: für NRW Tim online, dort kann man den Laserscan unter „Geländeschummerung“ anschalten; für Bayern den Bayern Atlas, dort findet man den Laserscan unter „Überlagerungen > Geländerelief“. Manche Bundesländer bieten diese Daten kostenlos an, manche, wie zum Beispiel Rheinland-Pfalz, auf Bestellung. Die Benutzbarkeit ist bei diesen Viewern eigentlich sehr intuitiv. Man kann auch diverse historische Kartenwerke, vor allem aus dem 19. Jahrhundert, dazuschalten und sich so auf eine „Zeitreise“ gegeben. Manchmal sieht man eine Burgenanlage heute nur noch als Relief im Laserscan, auf Altkarten sieht man aber gegebenenfalls noch den intakten Zustand.

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Alle vier, fünf Jahre werden die Daten erneuert. Inzwischen, seit etwa 2015, ist die Auflösung der Scans so hoch, dass sich aus archäologischer Sicht kaum mehr eine Verbesserung herausholen lässt.

Was waren bedeutende Entdeckungen – weltweit und in Deutschland?

Es gab spektakuläre Bilder von Azteken- und Maya-Stätten im Urwald. Hier wurden ganze Kulturlandschaften sichtbar gemacht. In Deutschland gab es ebenfalls wichtige Entdeckungen, in Nordrhein-Westfalen zum Beispiel fanden sich sehr viele römische Übungslager, entlang des Niedergermanischen Limes'. Ein typisches Beispiel: Im Hinterland von Bonn, im Kottenforst, war bereits ein römisches Lager bekannt gewesen, ein Blick auf den Laserscan zeigte aber vier bis fünf weitere, direkt daneben. Wir haben uns gefragt, warum sie nicht früher entdeckt worden waren. Direkt vor Ort stellt man aber fest: Die Vegetation ist dort so dicht, dass das nicht möglich war. Auch in Xanten oder Wesel haben wir einen ganzen Cluster von Lagern gefunden. Plötzlich breitete sich eine ganze Manöverlandschaft aus.

Noch relativ neu und spektakulär, vielleicht auch beispielhaft für die Vorteile der offenen Datenpolitik: 2017 meldete dem Landschaftsverband Rheinland (LVR) ein engagierter Laienforscher eine Verdachtsstelle für ein Römerlager. Und tatsächlich: Er hatte eindeutig ein riesiges römisches Lager gefunden. Leider lag es auf dem Gebiet der Kollegen in Westfalen. Inzwischen ist es durch Grabungen verifiziert und gilt als das östlichste Lager in Westfalen, das man von der römischen Armee kennt und liegt direkt am Teutoburger Wald bei Bielefeld. Es wird sicher diskutiert werden, ob es möglicherweise im Rahmen der Varus-Niederlage eine Rolle spielte. Aber das kann der Laserscan nicht klären, dafür braucht es nach wie vor die Ausgrabung.

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Statt mit dem Geigerzähler die Wälder zu durchforsten, schauen Hobby-Archäologen heute auf LiDAR-Scans?

So kann man es sagen. Es kommt immer wieder vor, dass uns Laienforscher einen Screenshot schicken und um Abklärung bitten. Oft stellt sich heraus, dass eine gefundene Grabenanlage nicht römisch sein kann und jünger sein muss, manchmal auch älter. Das sind aber natürlich trotzdem wichtige Erkenntnisse. Auf diese Weise hat man vor einiger Zeit ein Marschlager des Prinzen Moritz von Oranien aus dem Jahr 1630 kenntlich machen können, das den Beginn der modernen Kriegsführung durch die damaligen holländischen Truppen markiert. Der Prinz lag, wie die Römer, bei Wesel, allerdings 1500 Jahre später.

Steve Bödecker ist Wissenschaftlicher Referent im LVR-Amt für Bodendenkmalpflege im Rheinland und Limes-Beauftragter für die UNESCO-Welterbestätte „Niedergermanischer Limes“ in NRW.
Steve Bödecker ist Wissenschaftlicher Referent im LVR-Amt für Bodendenkmalpflege im Rheinland und Limes-Beauftragter für die UNESCO-Welterbestätte „Niedergermanischer Limes“ in NRW. Bild: privat

Inwiefern hat LiDAR bei der Unesco-Bewerbung für den Niedergermanischen Limes geholfen?

Gerade durch die Konzentration an gefundenen Übungslagern um die Legionsstandorte Bonn und Xanten konnten wir durch LiDAR eine große Bandbreite an militärischen Einrichtungen untermauern. Das macht den Niedergermanischen Limes aus, dass wir eine große Vielfalt an Denkmälern zur römischen Armee, auch Legionen haben. Am Niederrhein sieht man auf engstem Raum Einrichtungen, die sonst viel stärker in der Fläche verteilt sind.

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Was wird durch LiDAR alles sichtbar? Verliert die Archäologie durch LiDAR ihre Fokussierung auf Steinfunde?

Das Bild wird durch LiDAR komplettiert. Gerade vor Ort, in bewaldeten Gebieten, sieht man mit bloßem Auge größere Strukturen auf der Oberfläche oft nicht. Man sieht sozusagen vor lauter Bäumen den Wald nicht. Steinmauern bringen auf Erdbodenniveau natürlich große Aufmerksamkeit, während ein schnöder Graben zunächst nicht bemerkenswert wirkt. Es kann sich dahinter aber ein sich charakteristisch schlängelnder vorrömischer Weg verbergen, der recht selten ist. Solche niedrigen Vertiefungen werden erst auf einem großen Plan erkennbar. Das ist die Stärke des Laserscans, dass er eine feingliedrige Kulturlandschaft sichtbar macht – Details, die man sonst aufgrund ihrer Unscheinbarkeit oder schieren Größe nicht sähe.

Wie kann man sicher sein, dass eine Vertiefung auf einer LiDAR-Karte, nehmen wir als Beispiel die mittelalterliche kambodschanische Stadtlandschaft Angkor, einem früheren Teich entspricht und nichts anderem?

Hier gelangen wir in den Bereich der Interpretation, der Morphologie. Man muss Vergleiche ziehen und mögliche Erklärungsmuster finden. Teiche würden sich als sogenannte „abflusslose Hohlform“ darstellen, die man heute in Computerprogrammen berechnen kann. Man kann dem Computer den Auftrag geben: Färbe mir alle Vertiefungen ein, bei denen Wasser nicht ablaufen würde. Durch Kontexte, durch Indizien muss man dann herausfinden, um was es sich genau handelt.

Vier römische Übungslager in Alfter bei Bonn
Vier römische Übungslager in Alfter bei Bonn Bild: St. Bödecker, LVR-ABR; GeobasisNRW

Welche Erkenntnisse erhoffen Sie sich in Zukunft noch durch LiDAR in Deutschland?

Es wurden noch nicht alle Gebiete in Deutschland vollständig aufgearbeitet. Dort sind immer noch Entdeckungen möglich. Was für die Zukunft besonders wichtig ist, ist eine systematische Analyse der Landschaft. Es gilt, die historische Landschaft wirklich zu verstehen, da gibt es noch viel zu tun. Auch interessant ist etwa die Frage: Wie hat der historische Mensch die Landschaft zu seiner Zeit wahrgenommen? Welche vorrömischen Grabhügel haben die Römer noch wahrgenommen? Welche römischen Bauwerke waren im Mittelalter noch zu sehen? Dabei können LiDAR und digitale Auswertungen helfen.

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Irgendwann könnte man sich also wie in einem diachronen Google Street View bestimmte Plätze im Verlauf der Epochen ansehen?

Ja, im Prinzip ist das möglich. Dazu gibt es auch schon erste Ansätze mit Zeitschienen. Ein interessantes Projekt, unabhängig vom Laserscan, bietet der Alte Hafen von Amsterdam. Dort können Sie mittels einer App in eine Ansicht des 17. Jahrhunderts schalten und sehen vom eigenen Standpunkt aus holländische Schiffe aus der Kolonialzeit. Solche Zeitreisen werden in Zukunft sicher verstärkt möglich sein.

Steve Bödecker ist Wissenschaftlicher Referent im LVR-Amt für Bodendenkmalpflege im Rheinland und Limes-Beauftragter für die UNESCO-Welterbestätte „Niedergermanischer Limes“ in NRW.

Quelle: FAZ.NET
Autorenporträt / Ebbinghaus, Uwe
Uwe Ebbinghaus
Redakteur im Feuilleton.
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