Noggin便携式地质雷达在19世纪晚期砖厂的探测实例

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概述

当我们想到考古学时，我们通常想到的是在遥远的土地上寻找古代文明的文物，但现实是，许多考古项目涉及到寻找近代的物体。下面的Noggin案例研究来自俄亥俄河谷考古公司的JarrodBurks博士，这是重新发现当地近现代历史的一个很好的例子。当地一所大学的学生进行了一次探地雷达调查，以找到一家废弃的砖厂埋下的地基。

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挑战

俄亥俄州的尼尔森维尔是一个阿巴拉契亚小社区，位于俄亥俄州东南部的霍金河上。该地区以其美丽的树木繁茂的山丘和山谷以及上一个冰河时代末期沉积下来的厚厚的埋藏粘土层而闻名。

在19世纪晚期它是该地区最著名的制砖中心之一，纳尔逊维尔制砖公司每年用几十个大型圆形窑生产数百万块砖。

年，纳尔逊维尔砖厂倒闭，这片土地最终被废弃。如今，一些圆形砖窑和方形烟囱仍然矗立在路边的公园里(图1)，但大多数砖窑已经被拆除，它们的确切位置在表面上不再明显。

尼尔森维尔是霍金学院的所在地，该学院有一个考古技术员培训项目，这是美国为数不多的项目之一。

JarrodBurks博士曾两次为霍金学院的学生讲授关于考古学中地球物理学应用的短期课程。

图1:霍金大学学生在尼尔森维尔砖厂使用NogginGPR系统。一些砖窑和烟囱还在，但大多数已经被拆除。参见图3

在其中一个短期课程中，学生们参观了尼尔森维尔砖厂的路边公园，并在幸存的窑炉附近的三个地区进行了探地雷达调查。在调查之前，还不知道其他窑的位置。

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解决方案

学生们在最平坦、最容易到达的地区布置了GPR测量网格。在一个寒冷的冬末，地上积着一层雪，学生们用SensorsSoftware公司的NogginSmartCart收集了三个GPR网格。网格1最大，为37x20米，而网格2和网格3各约为20x20米。

所有网格用Y方向的线收集，间隔0.5米。探地雷达标本(GPR)沿每条调查线(41条/米)每2.5厘米采集一次，3格线总距离约米，共采集到11万多条单独的探地雷达痕迹。

整个探测过程没有花很长时间，学生们在运行GPR单元时没有遇到什么困难(除了在Grid3中遗漏了几行)。在探测过程中，从数字视频记录器(DVL)显示的图像可以清楚地看到，穿透深度超过2米，尼尔森维尔砖厂现场的地表以下有一些非常反光的特征和层(图2)。

图2:网格1的GPRLineY2a显示从8到16米的位置穿透更深，反射更强。这个区域原来是一个被拆除的窑炉，在探地雷达深度切片上表现为一个圆形特征。

尼尔森维尔砖厂现场的地表以下有一些非常反光的特征和层(图2)。

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结果

调查结束后，他们回到计算机实验室，使用EKKO_project软件的SliceView模块快速处理数据，并在不同深度创建一系列振幅切片。令所有人惊讶的是，GPR数据包含了被夷为平地的窑炉的地基!

从三个网格的深度切片来看，可以清楚地看到许多不同的环形窑群。在网格1(图3)中，一个烟囱似乎通过地下隧道与多个窑炉相连。在网格2中，类位于三个窑炉的部分区域，网格3最近被降级以改善路边的排水系统，研究小组仍然能够探测到深度的大圆形特征(图4)。

通过采集每个栅格角落的GPS位置，在后处理中添加栅格的全局位置;这使得所有三个网格的深度切片都能显示在GoogleEarthTM上的正确位置(图4)。

由于GPR调查是三维数据集，仅通过查看一个深度切片很难了解我们在数据中遇到的所有特性，如图3所示。观察这一系列切片可以更明显地看出，在不同的深度存在着不同的特征(图5)。例如，窑的基础直到大约50-80厘米(地表以下厘米)才变得明显。

图3:格网1深度切片在1.2米深度处显示圆形特征，解释为窑的基础。这些窑炉似乎是相连的，很可能连着一个烟囱。

一些较浅的特征包括可能是由砖制成的车道和人行道(例如，参见网格1中的31-32cmbs薄片(图5))。

很显然，尼尔森维尔砖厂遗址是向学生展示地球物理测量仪器在识别地下结构遗迹方面的效用的理想场所。没有与地表已知点相关的准确地图，不进行破坏性和昂贵的挖掘，就不可能知道该遗址地表下的情况。以前的工业遗址是使用探地雷达的最佳地点，因为那里有很多难以探测的目标。此外，由于GPR生成的3D数据集可以在不同的深度进行检查，因此在某种程度上，它允许该类在翻开一锹土之前梳理出通常复杂的建设和拆除序列。

图4:显示在谷歌地球上的网格1、2和3的深度切片。利用GPS测量网格各角的经纬度，并用EKKO_Project软件进行后期处理后添加到网格中。

图5:Grid1中的九个深度切片显示了不同深度的不同特性。(cmbs=地表以下厘米)