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Dokumentenidentifikation DE102005030557B4 13.12.2007
Titel Relative Positionsbestimmung archäologischer Fundstücke
Anmelder Naumann, Manfred, 24105 Kiel, DE
Erfinder Naumann, Manfred, 24105 Kiel, DE
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 24105 Kiel
DE-Anmeldedatum 02.07.2005
DE-Aktenzeichen 102005030557
Offenlegungstag 11.01.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse G01S 5/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01S 5/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01S 5/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01S 5/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur relativen Positionsbestimmung archäologischer Fundstücke. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur relativen Positionsbestimmung archäologischer Fundstücke, deren Fundort unter der Wasseroberfläche liegt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur relativen Positionsbestimmung archäologischer Fundstücke, deren Fundort unter der Wasseroberfläche liegt.

Archäologische Ausgrabungen stellen einen Eingriff in den Fundort eines archäologischen Fundstücks dar, der zu einer nicht wieder herstellbaren Veränderung des Originalbefundes führt. Dieses gilt besonders für schwer zugängliche Fundorte, die nicht nur schwer zu erreichen, sondern auch schwierig zu kartographieren sind.

Gleiches gilt auch für Fundorte, die sich mehrere Meter unter der Wasseroberfläche befinden, wobei die Vermessungen des Befundes unter Wasser von dafür speziell ausgebildeten Tauchern vorgenommen werden. Zur Vermessung wird regelmäßig ein relatives Messnetz verwendet, dessen Eckpunkte über das „Global Positioning System" (GPS) eingemessen werden und von denen aus mit einem großflächigen Messrahmen gearbeitet wird.

Beispielsweise wird zwischen zwei bekannten Positionen eine Leine gespannt, von der im rechten Winkel ausgehend der Abstand zu einem Fundstück gemessen wird. Es handelt sich dabei um eine Relativmessung, bei der zum einen die Entfernung des Fundstücks zur Leine und zum anderen der Abstand der Ansatzstelle des Maßbandes zu einem der beiden Befestigungspunkte der Leine gemessen werden muss. Diese Angaben lassen sich mit der exakten Positionsbestimmung aus den GPS-Daten verknüpfen, so dass – wenn auch fehlerbehaftet – eine relativ genaue Bestimmung des Fundortes vorgenommen werden kann. Diese Art der Positionsbestimmung der archäologischen Fundstücke ist allerdings auch recht arbeitsaufwändig.

Aus diesem Grund wurden bereits mehrere technische Hilfsmittel entwickelt, um dieses Verfahren zu automatisieren. So sind aus der DE 44 15 419 A1, DE 101 56 827 A1, US 3 710 335 und der EP 1 195 615 B1 Verfahren bekannt, die zur Positionsbestimmung eines Ortes Sender verwenden, die in einem bestimmten Winkelbereich Wellen abgeben, die Informationen über den jeweiligen Abstrahlwinkel enthalten und von einem an dem zu bestimmenden Ort angeordneten Sensor erfasst werden. Die Bestimmung der relativen Position des Sensors zu den Sendern erfolgt dabei über Triangulation.

Jedoch sind auch diese bekannten Verfahren in ihrer Durchführung arbeits- und zeitaufwändig, wobei eine höhere Genauigkeit als mit dem oben beschriebenen manuellen Verfahren kaum erreicht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur relativen Positionsbestimmung archäologischer Fundstücke zu schaffen, das mit geringerem Aufwand und höherer Präzision durchgeführt werden kann. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen mit der ein solches Verfahren durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1. Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus dem Anspruch 5. Die jeweils von Anspruch 1 und Anspruch 5 abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine schnelle und exakte Positionsbestimmung archäologischer Fundstücke. Hierzu werden einfach zwei je eine winkelcodierte Welle abstrahlende Einrichtungen mit unterschiedlicher Codierung in einem definierten Abstand beispielsweise am Grund eines Sees aufgestellt. Die beiden Einrichtungen können miteinander verbunden sein.

Weiterhin ist es notwendig, beide Einrichtungen aufeinander abzustimmen. Insbesondere ist es notwendig, die Position jeweils einer Einrichtung einem Winkel der jeweils anderen Einrichtung zuzuordnen. Bei einem automatischen Abgleich wird der Abstand zwischen den beiden Einrichtungen durch Laufzeitmessung ermittelt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Positionen der jeweiligen Einrichtungen und des Sensors immer eindeutig bestimmbar sind.

In einem folgenden Schritt nun wird ein archäologisches Fundstück mit einem Sensor markiert. Der Sensor erfasst darauf jeweils die winkelcodierte Welle der beiden Einrichtungen. Aus dem jeweiligen Wert für den Winkel der winkelcodierten Wellen und der Distanz zwischen der ersten und der zweiten Einrichtungen kann nun die Position des Sensors relativ zu den beiden Einrichtungen berechnet werden. Sind die beiden Einrichtungen mit einem lotrecht über dem jeweiligen System an der Wasseroberfläche angeordneten GPS-System ausgestattet, kann mit der relativen Positionsangabe des Sensors bzw. des Fundstücks auch dessen absolute Position bestimmt werden.

Die Erfindung wird anhand der einzigen 1 näher erläutert, die den prinzipiellen Aufbau eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in einer schematischen Skizze wiedergibt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer ersten eine winkelcodierte Welle abstrahlenden Einrichtung A und einer zweiten eine winkelcodierte Welle abstrahlenden Einrichtung B, wobei die Winkelcodierung der Wellen mit einer unterscheidbaren Codierung erfolgt, sodass eine nicht dargestellte Recheneinheit zwischen den von den Einrichtungen A, B abgestrahlten und von einem Sensor S1, S2 detektierten Wellen unterscheiden kann. Die Einrichtungen A, B können als Einzelelemente vorliegen und den Abstand voneinander automatisch messen. Auch können die Recheneinheit und der Sensor S1, S2 eine bauliche Einheit bilden oder als unabhängige Einheiten ausgebildet sein. Es muss lediglich gewährleistet sein, dass ein Datentransfer zwischen dem Sensor S1, S2 und der Recheneinheit erfolgen kann. Der Datentransfer kann online, beispielsweise über eine Datenleitung, oder auch zeitverzögert erfolgen, indem der Sensor S1, S2 eine Speichereinheit aufweist, die nach erfolgter Messwertaufnahme an die Recheneinheit angeschlossen werden kann und die Daten auf die Recheneinheit überträgt.

In dem dargestellten Beispiel ist lediglich ein Sensor S1, S2 vorgesehen, der an unterschiedlichen Positionen, hier S1 und S2, aufgestellt werden kann. Desgleichen ist es aber auch möglich eine Mehrzahl von Sensoren gleichzeitig zu verwenden, wobei darauf geachtet werden muss, dass die Sensoren S1, S2 jeweils beide winkelcodiere Wellen der Einrichtungen A, B erfassen können. Dies hat den Vorteil der zeitlich parallelen Messung mit mehreren Sensoren an verschiedenen Objekten/Fundstücken im Fundareal.

Der Abstrahlwinkel einer Einrichtung A, B ist regelmäßig größer als 0° und kleiner oder gleich 360°. Damit ist gewährleistet, dass der Sensor S1, S2 an jedem beliebigem Ort in Reichweite der Einrichtungen A, B positioniert werden kann. Sollen beispielsweise nur Fundstücke erfasst werden, die zwischen den Einrichtungen A, B liegen, ist ein Öffnungswinkel von jeweils 180° ausreichend. Liegen die Fundstücke nur auf einer Seite einer zwischen den Einrichtungen A, B gedachten Linie, ist ein Öffnungswinkel von 90° ausreichend.

Die winkelcodierenden Einrichtungen A, B sind so eingerichtet, dass die winkelcodierten Wellen gegenläufig abgestrahlt werden, d.h. dass im gezeigten Beispiel die Welle der Einrichtung A gegen den Uhrzeigersinn abgestrahlt wird und die Welle der Einrichtung B im Uhrzeigersinn abgestrahlt wird. Ist dabei besonders bevorzugt die Position jeweils einer Einrichtung A, B dem Winkel von 0° der jeweils anderen Einrichtung A, B zugeordnet, ergibt sich im Beispiel für den Sensor S 1 ein Winkel von 68° zur Einrichtung A und ein Winkel von 42° zur Einrichtung B in Bezug auf die Gerade zwischen den Einrichtungen A, B. Für den Sensor S2 ergibt sich aus dem Beispiel ein Winkel von 52° zur Einrichtung A und ein Winkel von 72° zur Einrichtung B in Bezug auf die Gerade zwischen den Einrichtungen A, B. Die Recheneinheit ist dabei derart eingerichtet, dass die Position des Sensors S1, S2 mit geeigneten mathematischen Verfahren aus den oben genannten Winkeln und dem Abstand zwischen den Einrichtungen A, B berechnet wird.

Schließlich ist vorgesehen, dass die gesamte Vorrichtung aus einem salzwasserbeständigen Material besteht, dass auch bevorzugt in großen Tiefen eingesetzt werden kann.


Anspruch[de]
Verfahren zur relativen Positionsbestimmung archäologischer Fundstücke mit den Schritten:

– Aufstellen einer ersten eine winkelcodierte Welle abstrahlenden Einrichtung (A),

– Aufstellen einer zweiten eine winkelcodierte Welle abstrahlenden Einrichtung (B) mit einer sich von der Winkelcodierung der ersten Einrichtung unterscheidenden Winkelcodierung in einem definierten Abstand,

– Markieren eines Fundstücks mit einem Sensor (S1, S2),

– Erfassen der winkelcodierten Welle der ersten Einrichtung (A) und

– Erfassen der winkelcodierten Welle der zweiten Einrichtung (B),

dadurch gekennzeichnet, dass

– die winkelcodierten Wellen der Einrichtungen (A, B) gegenläufig abgestrahlt werden,

– die Distanz zwischen den Einrichtungen (A, B) durch Laufzeitmessung ermittelt wird und

– die relative Position des Sensors (S1, S2) aus der Position der ersten und der zweiten Einrichtung zueinander, der aus der Laufzeitmessung ermittelten Distanz zwischen der ersten und der zweiten Einrichtung (A, B), dem Winkel der Welle der ersten Einrichtung (A) und dem Winkel der Welle der zweiten Einrichtung (B) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine elektromagnetische Welle ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Schallwelle ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Lichtwelle oder ein Laserstrahl ist. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit

einer ersten eine winkelcodierte Welle abstrahlenden Einrichtung (A),

einer zweiten eine winkelcodierte Welle abstrahlenden Einrichtung (B) mit einer sich von der Winkelcodierung der ersten Einrichtung (A) unterscheidenden Winkelcodierung,

einem Sensor (S1, S2) zum Erfassen der winkelcodierten Welle der ersten Einrichtung (A) und der winkelcodierten Welle der zweiten Einrichtung (B), und

einer Recheneinheit, die zum Berechnen der relativen Position des Sensors (S1, S2) zur Position der Einrichtungen (A, B) eingerichtet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste und die zweite Einrichtung gegenläufige Abstrahlrichtungen aufweisen und

die Recheneinheit zur Berechnung des Abstands der ersten Einrichtung (A) zur zweiten Einrichtung (B) mittels Laufzeitmessung und zur Berechung der relativen Position des Sensors (S1, S2) aus der Position der ersten und der zweiten Einrichtung zueinander, dem mittels Laufzeitmessung ermittelten Abstand der ersten Einrichtung (A) zur zweiten Einrichtung (B), dem Winkelcode der vom Sensor (S 1, S2) erfassten Welle der ersten Einrichtung (A) und dem Winkelcode der vom Sensor (S1, S2) erfassten Welle der zweiten Einrichtung (B) eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Einrichtung (A, B) miteinander verbunden sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus einem salzwasserbeständigem Material besteht.






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