DE102005030557B4

DE102005030557B4 - Relative positioning of archaeological finds

Info

Publication number: DE102005030557B4
Application number: DE200510030557
Authority: DE
Inventors: Manfred Naumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-02
Filing date: 2005-07-02
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2025-07-03
Also published as: DE102005030557A1

Abstract

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...Method for relative positioning of archaeological finds with the steps:
Setting up a first angle-coded wave radiating device (A),
Setting up a second device (B) emitting an angle-coded wave with an angular coding which differs from the angular coding of the first device, at a defined distance,
Marking a find piece with a sensor (S1, S2),
Detecting the angle-coded wave of the first device (A) and
Detecting the angle-coded wave of the second device (B),
characterized in that
The angle-coded waves of the devices (A, B) are radiated in opposite directions,
- The distance between the devices (A, B) is determined by transit time measurement and
The relative position of the sensor (S1, S2) from the position of the first and the second device relative to one another, the distance between the first and the second device (A, B) determined from the transit time measurement, the angle of the shaft of the first device (A ) and...

Description

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.The The invention relates to a method for relative position determination archaeological Finds. In particular, the invention relates to a method for relative Positioning of archaeological finds, whose Location under the water surface lies. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out a Method for relative positioning of archaeological Finds whose Location under the water surface lies.

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.archaeological Excavations make an intervention in the site of an archaeological Fund piece which leads to a non-recoverable change in the original findings leads. This is especially true for hard to reach Locations that are not only difficult to reach but also difficult to map.

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.The same applies to Locations several meters below the surface of the water the surveys of the findings underwater are special for that purpose trained divers are made. For surveying is a regular Relative measuring network used, whose vertices are measured via the "Global Positioning System" (GPS) and from which they work with a large measuring frame becomes.

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.For example is stretched between two known positions a leash of the measured at right angles to the distance to a find piece becomes. It is a relative measurement, in which the one the removal of the find piece to the leash and the other the distance of the attachment point of the tape measure be measured to one of the two attachment points of the leash got to. This information can be with the exact position determination link from the GPS data, so that - if also buggy - a relative accurate determination of the locality can be made. This kind the location of the archaeological finds However, it is also quite labor-intensive.

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.For this reason, several technical tools have been developed to automate this process. So are from the DE 44 15 419 A1 . DE 101 56 827 A1 . US 3,710,335 and the EP 1 195 615 B1 Methods are known which use transmitters for position determination of a location which emit waves in a certain angular range, which contain information about the respective radiation angle and are detected by a sensor arranged at the location to be determined. The determination of the relative position of the sensor to the transmitters is done via 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.however These known methods are also used in their implementation. and time consuming, with a higher one Accuracy as with the manual method described above hardly is reached.

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.task The invention is therefore a method for relative position determination archaeological finds to be done with less effort and higher precision can. Another object of the invention is to provide a device with which such a procedure can be carried out.

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.These Task is solved by a method having the features of claim 1. The object is also solved by a device having the features of claim 5. The in each case dependent on claim 1 and claim 5 dependent claims advantageous embodiments of the invention.

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.The inventive method allows a fast and exact position determination of archaeological Finds. For this purpose, two radiate an angle encoded wave each Devices with different coding in a defined Distance for example, set up at the bottom of a lake. The two Facilities can communicate with each other be connected.

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.Farther it is necessary to coordinate both institutions. Especially It is necessary to position each one device at an angle attributable to the other institution. In an automatic Alignment is the distance between the two devices by transit time measurement determined. This will ensure that the positions of the respective devices and the sensor always clearly determinable.

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.In a next step is an archaeological find with a Sensor marked. The sensor detects the angle-coded wave on each of them of the two facilities. From the respective value for the angle the angle coded waves and the distance between the first and the second The second means may now be the position of the sensor relative to be calculated at the two facilities. Are the two facilities with a vertical over GPS system arranged on the surface of the respective system equipped with the relative position of the sensor or of the find also determine its absolute position.

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.The invention is based on the single 1 explained in more detail, the basic structure of a preferred embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention in a schematic reproduces a schematic sketch.

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.The inventive device consists of a first radiated an angle-coded wave Device A and a second radiated angle encoded shaft Device B, where the angular coding of the waves with a distinguishable Coding takes place, so that a computing unit, not shown between the radiated from the devices A, B and by a sensor S1, S2 can distinguish detected waves. The facilities A, B can exist as individual elements and the distance from each other automatically measure up. Also can the arithmetic unit and the sensor S1, S2 form a structural unit or as independent Be formed units. It just has to be guaranteed be that a data transfer between the sensor S1, S2 and the Arithmetic unit can be done. The data transfer can be online, for example via a Data line, or delayed carried out by the sensor S1, S2 having a memory unit, which are connected to the arithmetic unit after the measured value has been recorded and transfers the data to the arithmetic unit.

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.In In the illustrated example, only one sensor S1, S2 is provided, which is placed at different positions, here S1 and S2 can be. Likewise, it is also possible a plurality of sensors at the same time, taking care that the sensors S1, S2 each have both angle-coded waves of the devices A, B can capture. This has the advantage of time-parallel measurement with several Sensors on different objects / found objects in the find area.

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.Of the Beam angle of a device A, B is regularly greater than 0 ° and less than or equal to 360 °. This is guaranteed that the sensor S1, S2 at any location in the range of Facilities A, B can be positioned. For example only finds are detected, which are located between the facilities A, B, is an opening angle of each 180 ° sufficient. Lying the finds only on one side of one between the devices A, B imagined Line, is an opening angle of 90 ° is sufficient.

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.The angle-encoding devices A, B are arranged so that the angle-coded waves are radiated in opposite directions, i. that in the example shown the shaft of the device A counterclockwise is radiated and the shaft of the device B in a clockwise direction is emitted. In this case, the position is particularly preferred in each case one device A, B the angle of 0 ° of the other device Assigned A, B results in the example for the sensor S 1 an angle from 68 ° to Device A and an angle of 42 ° to the device B in relation on the line between the devices A, B. For the sensor S2 results from the example an angle of 52 ° to the device A and an angle of 72 ° to the Device B in relation to the straight line between the devices A, B. The arithmetic unit is set up such that the Position of the sensor S1, S2 with suitable mathematical methods from the above angles and the distance between the facilities A, B is calculated.

Schließlich ist vorgesehen, dass die gesamte Vorrichtung aus einem salzwasserbeständigen Material besteht, dass auch bevorzugt in großen Tiefen eingesetzt werden kann.Finally is provided that the entire device of a saltwater resistant material that is also preferable to be used at great depths can.

Claims

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.Method for determining the relative position of archaeological finds, comprising the steps of: - establishing a first device (A) emitting an angle-coded wave, - establishing a second device (B) emitting an angle-coded wave with an angular coding differing from the angular coding of the first device at a defined distance - marking a find with a sensor (S1, S2), - detecting the angle coded wave of the first device (A) and - detecting the angle coded wave of the second device (B), characterized in that - the angle coded waves of the devices (A , B) are emitted in opposite directions, - the distance between the devices (A, B) is determined by transit time measurement and - the relative position of the sensor (S1, S2) from the position of the first and the second device to each other, which determined from the transit time measurement Distance between the first and the second Einrich (A, B), the angle of the shaft of the first device (A) and the angle of the shaft of the second device (B) is calculated.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine elektromagnetische Welle ist.Method according to claim 1, characterized in that that the wave is an electromagnetic wave.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Schallwelle ist.Method according to claim 1, characterized in that that the wave is a sound wave.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Lichtwelle oder ein Laserstrahl ist.Method according to claim 1, characterized in that that the wave is a light wave or a laser beam.

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.Apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a first angle coded wave radiating device (A), a second angular coded wave radiating device (B) having an angular coding different from the first device (A), a sensor (S1, S2) for detecting the angle coded wave of the first one Device (A) and the angle-coded wave of the second device (B), and a computing unit which is adapted to calculate the relative position of the sensor (S1, S2) to the position of the devices (A, B), characterized in that the first and the second device have opposite directions of emission and the arithmetic unit for calculating the distance of the first device (A) to the second device (B) by transit time measurement and for calculating the relative position of the sensor (S1, S2) from the position of the first and the second device to each other, the distance of the first device (A) to the second device (B) determined by transit time measurement , the angle code of the shaft of the first device (A) detected by the sensor (S 1, S2) and the angle code of the shaft of the second device (B) detected by the sensor (S1, S2).

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Einrichtung (A, B) miteinander verbunden sind.Device according to claim 5, characterized in that in that the first and the second device (A, B) are interconnected are.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus einem salzwasserbeständigem Material besteht.Device according to one of claims 6 and 7, characterized that the device consists of a saltwater-resistant material.