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Terrain analysis and visualization of Airborne laser scanning data for identifying and mapping archaeological topography
case study Phnom Kulen, Cambodia
Nina Isabella Hofer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Kartographie und Geoinformation
Betreuer*in
Andreas Riedl
DOI
10.25365/thesis.55839
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10724.74640.949961-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Archäologische Prospektion mit luftgestütztem Laserscanning (bzw. LiDAR) zur flächendeckenden Erfassung von Topographie ist vor allem in bewaldeten Gebieten – wie dem Phnom Kulen Plateau in Kambodscha – interessant, in denen schwach ausgeprägte archäologische Reliefmerkmale als Spuren menschlicher Vergangenheit unter der Vegetationsdecke liegen. In dieser Arbeit werden die Phnom Kulen LiDAR Daten der ‘Cambodian Archaeological Lidar Initiative‘ verwendet, um diese archäologischen Reliefmerkmale zu analysieren und zu visualisieren. Um LiDAR Daten systematisch archäologisch interpretieren zu können, ist eine passende visuelle Aufarbeitung wichtig, die es einem Beobachter ermöglich, wesentliche Informationen aus 3D LiDAR Daten zu extrahieren. Als Grundlage dafür können verschiedene Visualisierungen der Geländedaten verwendet werden. Wichtig dabei ist, die Einflüsse, Vorteile und Nachteile der unterschiedlichen Methoden zu kennen und zu wissen, inwieweit sie die Identifikation und Kartierung unterschiedlicher archäologischer Reliefmerkmale unterstützen. Ein Vergleich früherer Studien zu dem Thema Visualisierung von LiDAR Daten für archäologische Prospektion zeigt, dass es keine ‚optimale‘ Visualisierungsmethode für alle Geländeformen und archäologischen Strukturen gibt. Aufgrund dieser Resultate werden Hypothesen über die Eignung verschiedener Visualisierungen für Identifikation und Kartierung archäologischer Strukturen im Untersuchungsraum gebildet und an vier repräsentativen Testgebieten – Mounds, Ponds, Embankments und Channels – untersucht. Die Reliefmerkmale sind allesamt äußerst schwach ausgeprägt und dadurch schwierig zu erkennen. Präsentiert werden eine Reihe an Visualisierungsmethoden sowie zwei analytische Auswertungen, um deren Eignung für unterschiedliche Reliefmerkmale im Untersuchungsgebiet zu testen. Verglichen werden: Standard Hillshade, PCA of Hillshades (kombiniertes Hillshade unter Verwendung einer Hauptkomponentenanalyse), Sky-View-Factor, Openness, Slope, Local-Relief-Model, Local-Dominance und Curvature (Laplacian-Of-Gaussian). Die erste Auswertung basiert auf einem Vergleich der Gradienten unterschiedlicher Visualisierungsmethoden. Von Interesse ist, welche Methoden unter welchen Umständen – wie unterschiedliche archäologische Reliefmerkmale und Geländeeigenschaften – die höchsten Gradienten aufweisen und somit die beste Erkennbarkeit von Strukturen ermöglichen. Für die zweite Auswertung werden die Visualisierungen einzeln verwendet, um Reliefmerkmale zu kartieren und die Ergebnisse quantitativ zu vergleichen. Dadurch wird festgestellt, welche Visualisierungen ein Erkennen und exaktes Abgrenzen der archäologischen Merkmale ermöglicht. Für lineare Reliefmerkmale wird die Länge der Kartierung verglichen, für flächenhafte Reliefmerkmale wird der Flächenunterschied von zwei Kartierungsstrategien (Tight vs. Loose) gemessen. Die Analysen konnten nicht alle angenommenen Hypothesen verifizieren – Ergebnisse vorheriger Studien sind daher nicht uneingeschränkt auf die Fallstudie übertragbar. Relief-Manipulationsverfahren wie das Local-Relief-Model und Visualisierungen, welche auf Openness und Sky-View-Factor basieren, sind für das Erkennen und Kartieren archäologischer Reliefmerkmale im Untersuchungsgebiet – je nach Merkmalstyp und lokalen Geländeeigenschaften – am besten geeignet.
Abstract
(Englisch)
Using Airborne laser scanning (or LiDAR) for archaeological large-scale prospection of topography is especially interesting in forested regions where very subtle earthen archaeological features lie beneath the canopy, as at Phnom Kulen Mountain Plateau in Cambodia. In this thesis, the Phnom Kulen LiDAR data from the Cambodian Archaeological Lidar Initiative are processed for terrain analysis and visualization of archaeological topography. For systematic interpretation of these data, suitable visualization is necessary to allow a human interpreter the identification and mapping of archaeological topography. The key to successfully using various approaches in visualization of terrain datasets is to know the influences, advantages and disadvantages of different methods and how they contribute to identification and mapping of different topographical feature types. A comparison of previous studies on visualization techniques from ALS data shows, that there is no single visualization method which outperforms the rest in all types of terrain and for all types of features. Results of these studies are used to build hypotheses about suitability of different visualizations for feature identification and mapping in the study area. These hypotheses are examined at four representative test areas which include mounds, ponds, embankments and channels. All these archaeological microreliefs are extremely subtle and therefore hard to identify. Thus, besides analysing which visualizations can be used to potentially identify and map them, the author presents the results of two analytical assessments in the study area. A range of quintessential methods were compared, which are: Standard hillshade, combined hillshades using principal-component-analysis, sky-view-factor, openness, slope, local relief model, local dominance and curvature (Laplacian-of-gaussian). The first assessment is based on a comparison of gradients of different visualization methods and spatial analysis using different terrain properties. It is analyzed under which circumstances – like different topographical features and terrain properties – different methods provide the highest gradients and therefore best perception of feature identification. In the second assessment the visualizations are used separately for mapping features and comparing the results. It is examined which visualizations best allow for identification and exact delineation of different archaeological topography. For linear earthworks the feature length of the mapping is compared, while for areal earthworks the difference in area of two mapping strategies (tight vs. loose) is measured. Those analyses show that the assumed hypotheses are not always true and thus results from previous studies are not transferable to this case study. However, relief manipulation like local relief models and visualisations based on openness and sky-view-factor are proven most suitable for identification and mapping of archaeological topography in the study area, depending on local terrain properties and feature types.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
LiDAR Topography Archaeology Visualization Terrain Earthworks Phnom Kulen
Schlagwörter
(Deutsch)
LiDAR Topographie Archäologie Visualisierung Terrain Reliefmerkmale Phnom Kulen
Autor*innen
Nina Isabella Hofer
Haupttitel (Englisch)
Terrain analysis and visualization of Airborne laser scanning data for identifying and mapping archaeological topography
Hauptuntertitel (Englisch)
case study Phnom Kulen, Cambodia
Paralleltitel (Deutsch)
Terrain-Analyse und Visualisierung von Airborne Laserscanning Daten für Identifikation und Kartierung archäologischer Topographie : Fallstudie Phnom Kulen, Kambodscha
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
xii, 147 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Andreas Riedl
Klassifikation
38 Geowissenschaften > 38.00 Geowissenschaften: Allgemeines
AC Nummer
AC15312180
Utheses ID
49344
Studienkennzahl
UA | 066 | 856 | |