domborzati modell alkalmazÁsa egy …régészeti feltárások megkövetelik a helyszín...

Archeometriai Műhely 2009/2.

HU ISSN 1786-271X; urn: nbn: hu-4106 © by the author(s)

31

DOMBORZATI MODELL ALKALMAZÁSA EGY POROLISSUMBANVÉGZETT RÉGÉSZETI CÉLÚ MÁGNESES MÉRÉS

FELDOLGOZÁSÁBAN ÉS ÉRTELMEZÉSÉBENLIPOVICS TAMÁS1, PETROVSZKI JUDIT1, KUDÓ ISTVÁN1, PÁNCZÉL SZILAMÉR2,

DOBOS ALPÁR3, VASS LÓRÁNT2, LENKEY LÁSZLÓ4, BAJUSZ ISTVÁN2, 5

1 ELTE Geofizikai és Űrtudományi Tanszék, 1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/C2 Babeş-Bolyai Tudományegyetem Ókortörténeti és Régészeti Tanszék, Kolozsvár

3 ELTE-BTK, Történelemtudományi Doktori Iskola, 1088 Budapest, Múzeum krt. 4/B4 MTA-ELTE Geológiai, Geofizikai és Űrtudományi Kutatócsoport, 1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/C

5 Szilágy Megyei Történeti és Művészeti Múzeum, Zilah

e-mail: [email protected]

AbstractIn this study with the help of a high-resolution magnetic survey carried out for archaeological purposes we showhow joint application of magnetic and geodetic data can be used for topographic correction and interpretationof the measured anomaly map. The magnetic survey was carried out over the Roman-age ruins of Porolissum inNW Romania. We surveyed an area of 100 m x 120 m with grid spacing of 0.5 m, and measured the totalmagnetic field and its vertical gradient.

In general, the application of topographic correction is unnecessary in magnetic surveying because themagnetization of the subsoil is negligible. However, the topographic effect can be significant if the near-surfacemagnetic susceptibility is high. Magnetic topographic correction is defined here as the removal of the disturbingmagnetic signals caused by the topography.

Besides the subsoil’s enhanced magnetization in the survey area significant topographic variations explain theconsideration of the magnetic terrain effect. In the applied procedure the induced magnetic field is estimatedusing the topography, the strength of the geomagnetic field and the magnetic susceptibility of the subsoil. Theunknown remanent magnetization of the subsoil is neglected. We estimated the magnitude of the induced fieldconsidering three different susceptibility values (0.0035, 0.01 and 0.02 SI). The calculated magnetic field issubtracted from the measured data.

The corrected magnetic gradient map shows streets and foundations of houses like a present day city map. Insome places two generations of houses built on top of each other’s foundations can be recognised as the wallswith different ages have different orientations. The magnetic maps proved to be very useful in reconstructing thestructure of the ancient city.

KivonatJelen dolgozatban egy Porolissumban (Mojgrád, Szilágy megye, Románia) végzett nagyfelbontású, régészeti célúmágneses felmérés példáján mutatjuk be, hogy a domborzati modell és a mágneses adatok együttes alkalmazásahogyan használható a mért adatok korrekciójában, illetve a mágneses anomáliakép pontosításában ésértelmezésében. A mágneses felmérés során a mágneses tér nagyságát és annak vertikális gradiensét határoztukmeg 0,5 m-es rácshálóban egy 100 m x 120 m-es területen.

A mágneses méréseknél általában nem szükséges topográfiai korrekciót végezni, mert az altalaj mágnesezettségeelhanyagolható. Azonban, ha a mágneses szuszceptibilitás a felszín közelében nagy, akkor a topográfia hatásajelentős lehet. Mágneses topográfiai korrekció alatt a domborzati viszonyokból eredő zavaró jeleknek a mértértékekből történő eltávolítását értjük.

Mérési területünkön az altalaj nagy mágnesezettsége mellett a jelentős domborzati változások is indokolták atopográfiai hatás figyelembevételét. Az általunk alkalmazott korrekció során a külső tér és a talaj mágnesesszuszceptibilitásának becslésével az altalaj indukált mágneses terét számítottuk ki, majd ezt levontuk a mértértékekből. Három különböző szuszceptibilitás érték (0,0035, 0,01 és 0,02 SI) esetében vizsgáltuk az indukáltmágnesezettségből származó jel nagyságát a területen. A korrekció elvégzésekor a remanens mágnesezettségbőleredő jelet elhanyagoltuk.



32

A korrigált mágneses gradiens térképen, mint a mai várostérképeken, utcák és házfalak azonosíthatók. Néhányhelyen a különböző időszakokban egymásra épült szerkezetek is látszanak, amelyek az eltérő irányítottságalapján ismerhetők fel. Megállapítható, hogy a topográfiai korrekció felhasználásával előállított anomáliaképrészletgazdagabbá, könnyebben értelmezhetővé válik, ami nagymértékben segíti az egykori városszerkezetmegismerését.

KEYWORDS: ROMAN PERIOD, MAGNETIC SURVEYING, DIGITAL TERRAIN MODEL, TOPOGRAPHIC CORRECTION

KULCSSZAVAK: RÓMAI KOR, MÁGNESES MÉRÉSEK, DIGITÁLIS TEREPMODELL, TOPOGRÁFIAI KORREKCIÓ

1. ábra

A castrum és környezeteMojgrád-Porolissumban

(Szilágy megye, Románia)

Bevezetés

A régészeti és a geológiai környezetrövid ismertetéseA kolozsvári Babeş-Bolyai TudományegyetemÓkortörténeti és Régészeti Tanszéke, a SzilágyMegyei Történeti és Művészeti Múzeum és azELTE Geofizikai és Űrtudományi Tanszéke köztfennálló együttműködés keretében 2005 ótavégzünk régészeti célú mágneses méréseket aMojgrádhoz (Szilágy megye, Románia) közeliPorolissum területén.

A porolissumi civil település a második dák háborúután (Kr. u. 106) egy segédcsapattábor körül alakultki. A tábor a Pomet-dombon helyezkedett el,ahonnan az Erdélyi-medencébe vezető északnyugatiutat és a dáciai limes északnyugati szakaszátlehetett ellenőrizni. Fontos stratégiai helyzete miatta település gyors fejlődésnek indult, és hamarosanDacia Porolissensis tartomány egyik legfontosabbkatonai, gazdasági, kulturális és vallási központjalett. Az itt állomásozó csapatok méretéből, valamintaz amfiteátrum férőhelyeinek számából becsülve, aSeptimius Severus császár uralkodása alatt

municipiumi, tehát városi rangra emelt településlakossága az itt állomásozó katonákkal a III.századra kb. 20000 fő lehetett (Bărbulescu 2005). AIII. század második felében a rómaiak kivonultakDaciából, és ezután a város is elnéptelenedett.Területén a későbbiekben sem jött létre új,nagyméretű település, ezért mind régészeti, mindgeofizikai kutatások számára ideális terület. Az elsőfeltárást 1908-ban végezték (Buday 1908), majd többmegszakítást követően 1977 óta folynak azújrakezdett tervásatások. Az egykori településentöbb helyen végeztek ásatásokat, de a terület nagyrésze még feltáratlan. A castrum és környezeténekelhelyezkedését mutatja az 1. ábra.

A Pomet-dombon feltárt segédcsapattábor(castrum) északi kapuját (porta praetoria)újjáépítették, konzerválták a parancsnoki épület(principia), a sarok- és a kaputornyok megmaradtfalait, és számos kutatóárokkal megpróbáltákfeltérképezni a castrum-ban található épületekelrendezését. Feltárták a castrum előtt elvezetőrómai utat, és annak két oldalán pár fontosabbépületet, továbbá feltárták és rekonstruálták azamfiteátrumot.



33

Az egykori város területén is több helyen végeztekásatásokat, de a terület nagy része még feltáratlan.

Porolissumban az épületeket a közeli Magura-hegykőfejtőjéből származó dácitból építették. A helyidácit mágneses szuszceptibilitása 0,02 SI körüliérték, ezért a dácitból készült objektumok indukáltmágnesezettségéből eredő jel magnetométerrel igenjól mérhető (Petrovszki et al. 2008). A városterületén lévő maradványok között találkozhatunkhomokkővel és mészkővel is, de ezek arányaelhanyagolható a dácithoz képest. A területen adácit mellett jelentős még a beomlott tetőkből,vízvezetékekből, illetve a használati tárgyakbólszármazó égetett cserép törmelék mennyisége. Azaltalajban az épületmaradványok mellett az agyagostalajjal kevert, áthalmozott dácit éscseréptöredékek, illetve az ezek mállásábólszármazó szemcsék adják a felszínközeli összleteknagy mágnesezettségét.

A domborzati hatás figyelembevétele amágneses mérésekbenNapjainkban mind a geofizikai mérések, mind arégészeti feltárások megkövetelik a helyszínkoordinátáinak pontos ismeretét, esetenként a terepdomborzati modelljének a meghatározását. Arégészet számára a geodéziai adatok önmagukban isfontos információkat hordoznak, ugyanakkor ahelykoordináták előállítása mellett a domborzatiadatokból szintén levonhatók régészetiinformációk, következtetések. A geodéziaieredmények geofizikai adatokkal történőkombinálása pedig további ismereteketszolgáltathat egy adott mérési területről.

A régészeti célú, felszíni mágneses méréseketrégóta alkalmazzák az archeológiában (Clark 1986;Gibson 1986; Tsokas et al. 1994) és a módszerhazai alkalmazása is rutinszerűnek tekinthető(Pattantyús-Á. 1986; Kis & Puszta 2006).

A mágneses méréseknél általában nem szükséges adomborzat mágneses hatását figyelembe venni,mert a magmás és magnetit tartalmú kőzetekkivételével a kőzetek mágnesezettségeelhanyagolható, és így a topográfiának nincs hatásaa mágneses térre. Azonban, ha a mágnesesszuszceptibilitás a felszín közelében nagy, akkor atopográfia hatása jelentős lehet. Például к=0,025 SIesetén egy 45°-os, 10 m hosszú lejtő 700 nTanomáliát okozhat a mágneses térben (Gupta &Fitzpatrick 1971). Abban az esetben, ha a méréshelyszínén a szintkülönbségek jelentősek, akkor eztovább növeli a domborzat mágneses hatását.

A fent említett zavaró hatás kiküszöbölésérealkalmazható a mágneses topográfiai korrekció. Akorrekció alkalmazásakor megpróbáljuk eltávolítania domborzati különbségekből eredő mágneses

jeleket az anomáliaképből. Mivel az altalajremanens mágnesezettségét nem ismerjük, ezért amódszer a homogén mágneses szuszceptibilitássalrendelkező altalaj indukált mágneses terének ameghatározására, majd ennek a magnetométerekáltal mért térértékekből történő eltávolításáraegyszerűsödik.

A számítás elvégzéséhez szükség van a domborzatrészletes ismeretére, illetve az altalaj mágnesesszuszceptibilitására. Ezért a nagyfelbontásúmágneses méréseken kívül geodéziai felmérést kellelvégezni, aminek a segítségével elő lehet állítani amérési terület megfelelő felbontású domborzatimodelljét. A geodézián kívül mágnesesszuszceptiblitás mérésekre is szükség van a felszín,illetve az altalaj minél több pontjában, hogy azaltalajból származó indukált mágneses teret minélpontosabban becsülhessük.

Az alábbiakban egy Porolissumban végzettnagyfelbontású, régészeti célú mágneses felmérésesetében teszünk kísérletet a mágneses topográfiaikorrekció elvégzésére, amit az altalaj nagymágnesezettsége és a mérési terület jelentősszintkülönbségei indokolnak. Mivel a remanensmágnesezettségről egyáltalán nem, a mágnesesszuszceptibilitásról pedig csak a felszín közelébőlálltak rendelkezésre információk, a pontosabbbecslés érdekében három különbözőszuszceptibilitás érték (0,0035, 0,01 és 0,02 SI)esetében vizsgáltuk az indukált mágnesezettségbőlszármazó jel nagyságát a területen.

Adatok és módszerek

Geodéziai mérésekA porolissumi régészeti lelőhely központi részénekgeodéziai felmérését az 1991-1992-es években aSzilágy Megyei Történeti és Művészeti Múzeummegrendelésére I. HOROTAN geodétairányításával készítették el. A területről előállítottszintvonalas térképeket digitalizáltuk, majdelkészítettük a castrum környékének digitálisterepmodelljét, ami a 2a ábrán látható. Az ábrán akoordináták Sztereo-70-es vetületben, a magasság aFekete-tenger szintje felett értendő, a túlmagasításkétszeres. A digitális terepmodellen jólazonosítható a castrum téglalap alakú, a felszínbőlkiemelkedő tömbje, amelynek ÉK-i sarka(Bisericuţa-csúcs) egyben az ábrázolt domborzatlegmagasabb pontja. Az erődítményazonosíthatósága jól példázza a topográfiaiadatokból levonható információk hasznosságát. Azerődítménytől minden irányban lejt a terep, és afelszín bizonyos irányokban nyúlványokat alkot. A2a ábrán az egyik ilyen, a castrum-tól DK-iirányban elhelyezkedő nyúlványon piros keret jelölia nagyfelbontású mágneses méréseink területét.



34

2. ábra

(a): A castrumkörnyezetének digitális

terepmodelljePorolissumban. A

koordinátákat Sztereo-70-es vetületben ábrázoltuk.

Piros keret jelöli amágneses mérések helyét.

(b): A mágneses mérésekhelyszínének digitális

terepmodellje a castrum-tól délkeletre. A

koordinátákat lokáliskoordinátarendszerben

adtuk meg észak-déliirányítottság mellett. A

magasság mindkét ábrán aFekete-tenger szintje felett

értendő, a túlmagasításkétszeres. Az ábrákon

azonos színkód melletteltérő magasság

tartományok vannakábrázolva.

A mágneses mérések helyszínén a NecropolisPorolissensis Project (Alföldy-Găzdac et al. 2007)keretében 2008. augusztusában végeztünk részletesgeodéziai felmérést egy Leica TPS 800-as típusúgeodéziai mérőállomással. A mérési pontok átlagossűrűsége a területen 0,16 pont/m2. A mérésekalapján készített digitális terepmodell látható a 2bábrán. A modellben használt koordinátákat lokáliskoordinátarendszerben ábrázoltuk. A 2a ábráhozhasonlóan a magasságot a Fekete-tenger szintjefelett adtuk meg, és a túlmagasítás is szinténkétszeres. Az ábrákon azonos színkód mellett eltérőmagasság tartományok vannak ábrázolva.

A mérési terület legmagasabb pontja azészaknyugati sarokban, a castrum-hoz legközelebbeső pontban található. A terület közepén egy kisebbsík térség található, ahol egy gödör és körülötte - aDK-i irányt kivéve - kisebb földhányásokazonosíthatók. Ez a Buday (1915) által végzettásatás maradványa, amelynek szelvényét nemtemették vissza.

A domborzaton még két kisebb mélyedés látható a(64 m; 908 m) és (35 m; 865 m) koordinátáknál,amelyek 0,8-1 méter mély régészeti kutatóárkokatjelölnek.



35

3. ábra

A báziskorrigált és pólusra redukált anomáliák képe azonos színskálával, (a): az alsó szonda, (b): a felső szondaáltal mért és korrigált térértékek. A koordinátákat lokális koordinátarendszerben adtuk meg észak-déliirányítottság mellett. Az ábrákon nagyobb szerkezetek láthatók, utak és falak nyomvonalai.

Ezeken kívül még két lineáris szerkezet isazonosítható, amelyek a (20 m; 870 m) és (60 m;890 m), illetve a (20 m; 825 m) és (70 m; 860 m)koordinátákat kötik össze. Ezek a vonalak azegykor mezőgazdasági művelés alatt állófölddarabokat elválasztó gyepük maradványai. Aterületen a szintkülönbségek meghaladják a 20métert, ami a 100 m x 120 m-es kiterjedéshezképest igen jelentős érték.

Mágneses mérésekA méréseket GSM-19 típusú Overhausergradiométerrel végeztük, melynek felbontása 0,01nT, abszolút pontossága 0,1 nT. A mágneses térnagyságát és annak vertikális gradiensét mértük 0,5x 0,5 méteres rácshálóban. A teljes területenmintegy 50000 pontban határoztuk meg a gradiensértékét. A vertikális gradiens kevésbé érzékeny amágneses tér regionális változására és sekély hatókesetén élesebben lehatárolja az anomáliákat (Clark1986; Kis & Puszta 2006). Esetünkben a vertikálisgradiens jel/zaj aránya is nagyobb. A korábbanszerzett tapasztalatok (Petrovszki et al. 2008)szintén megerősítették, hogy a területen a régészetiobjektumok kijelölésére a gradiensmérés alegalkalmasabb.

Az alsó detektor felszíntől mért magassága 0,48méter, a két detektor közti távolság 0,56 méter volt,így a felső szonda talajtól számított magasságavalamivel meghaladta az 1 métert. A rácshálót alokális koordinátarendszernek megfelelően észak-déli és kelet-nyugati irányban tájoltuk, amelynek

északi részén a terepi adottságok, azaz egy bozótosmiatt nem mindenütt tudtunk méréseket végezni. Amért értékeket képfeldolgozó szoftverrel ábrázoltukés dolgoztuk fel.

Az adatokból először a mágneses tér időbeliváltozásának eltávolítására került sor abáziskorrekció segítségével. Ezt követte a mértértékek előzetes vizsgálata, melynek során amérésből nagyságrendekkel kiemelkedő,valószínűsíthetően felszínközeli vastárgyak zavarójeleit távolítottuk el. A következő lépésben a kétszonda által mért mágneses tér értékeket pólusraredukáltuk (Blakely 1995). A pólusra redukáláshozszükséges külső tér adatokat a 2005.0 IGRFmodellből vettük (Maus et al. 2005), amely szerinta Porolissum helyzetének megfelelőhelykoordinátára (é. sz. 47°10’30”, k. h. 23°10’0”)és a 2008. 08.20-i időpontra vonatkoztatva a külsőtér nagysága 48645 nT, az inklináció értéke 64,0°, adeklináció szöge 4,45°. A báziskorrigált és pólusraredukált anomáliákat mutatja a 3. ábra. A 3a-bábrákon mind az alsó, mind a felső szonda általmért képen kivehetők nagyobb szerkezetek, utak ésfalak nyomvonalai. A két anomáliaképetösszehasonlítva jól látható, hogy az alsó szondaáltal mért értékekből szerkesztett kép a nagyobbfrekvenciák miatt élesebb. Az anomáliaképekészaki részén két fekete folt jelzi a mérési adatokhiányát, amit az említett terepi adottságokindokolnak. A 4. ábrán látható a báziskorrigált éspólusra redukált anomáliákból számított vertikálisgradiens képe.



36

4. ábra

A 3. ábrán láthatóbáziskorrigált és pólusra

redukált anomáliákbólszámított vertikális

gradiens képe. A vertikálisgradiens mágneses képejóval részletgazdagabb,

mint az alsó vagy a felsőszonda által mért

anomáliáké.

5. ábra

Az altalaj indukáltmágnesezettségéből eredővertikális gradiens szűrtváltozata 0,01 SI mágnesesszuszceptibilitás értékmellett.

A vertikális gradiensből kapott mágneses kép azanomáliák élesebb lehatárolása miatt jóvalrészletgazdagabb, mint az alsó vagy a felső szondaáltal mért anomáliaképek.

Az altalaj mágneses szuszceptibilitásánakmeghatározásához KT-6 Kappaméterrel terepiméréseket végeztünk. Azt kaptuk, hogy a területena szuszceptiblitás értéke átlagosan 0,0025 és 0,0035SI között változik. Néhány kiugró mérési értékazonban meghaladta a 0,01 SI értéket. Csupán a



37

felszínen, illetve a rendelkezésre álló sekélyárkokban tudtunk méréseket végezni, így amélyebben lévő talajról nem állt rendelkezésreinformáció. Azt azonban megállapíthattuk, hogy amért szuszceptibilitás értékek nagyságrendekkelmeghaladják az átlagos mágnesezettségű talajokrajellemző értékeket.

A mért adatok korrekciója és a mérésieredmények értelmezése

Mágneses topográfiai korrekcióalkalmazásaAz altalaj indukált mágnesezettségéből származójel kiszámításához a Li & Oldenburg (1996) által írt3D mágneses inverziós szoftvercsomagdirektfeladat-megoldó rutinját használtuk fel. Adottkülső tér mellett a mágnesezettség ( J ) függését amágneses szuszceptibilitástól (κ ) egy differenciál-egyenlet adja meg. Amennyiben a szuszceptibilitásértéke nem túl nagy, akkor első közelítésben amágnesezettség arányosnak tekinthető aszuszceptibilitással. A mágnesezettség miattkeletkező indukált tér a következő integrál-egyenletsegítségével adható meg:

0 1( )4 'aB r J

r rVdvμ

π= ∇∇∫

−,

ahol ( )aB r a felszín egy adott pontjában

meghatározott mágneses indukció vektora, V amágnesezhető anyag által kitöltött térfogat, r abbaa pontba mutató helyvektor, ahol a hatást számítjuk,

'r egy tetszőleges, másik pontba mutatóhelyvektor, annak az elemi térfogatnak a helyétjelöli, amelyiknek a mágneses hatását számítjuk.

A számítás első lépéseként a mágneses mérésipontok alatti térrészt téglatestekből álló elemicellákra osztjuk fel egy ortogonális térrácssegítségével. A cellák a vizsgált elemi térfogatokatreprezentálják, és belsejükben a mágnesesszuszceptibilitás értéke állandónak feltételezett. Azaktuális anomália, ami a fenti összefüggés alapján adomborzat felett adott magasságban, egy adottpontban meghatározható, a nem-zérusszuszceptibilitású elemi cellák által keltettmágneses terek összege. Esetünkben mind az alsószonda, mind a felső szonda helyzetének megfelelőminden egyes rácspontban meg kellett határozni amágneses tér értékét a teljes mérési területen. Aszámításhoz bemeneti paraméterként szükség van amérési pontok koordinátáira, illetve a külső térjellemzőire. A külső tér jellemzőit (térérték,inklináció, deklináció) a korábbiakhoz hasonlóan a2005.0 IGRF modellből határoztuk meg (Maus etal. 2005).

A számításban a mérési területet egy 112 x 130 x65 m élhosszúságú téglatestbe foglalt, homogénmágneses szuszceptibilitással jellemzett domborzatimodell reprezentálja. A téglatest horizontáliskiterjedése minden irányban 5 méterrel meghaladjaa mérési terület nagyságát, hogy a szélek mágneseshatása ne jelentkezzen a korrigált mérési adatokban.A modellt különböző magasságú, de azonoshorizontális élhosszúságú elemi cellák építik fel. Ahorizontális élhosszúság a mágneses mérésrácsának megfelelően 0,5 m, míg a cellákmagassága változik a mélységgel. A modellben afelszíntől lefelé 100 darab 0,25 m magas, majd 20darab 0,5 m-es, majd 10 darab 1 m-es, végül 4darab 5 m magas cella következik. Így a modellösszesen 134 szintből áll. A mélységgel növekvőcellamagasság beállítása a távolsággal köbösencsökkenő mágneses intenzitás miatt indokolt. Afenti felosztás mellett a téglatest mintegy 7,8 milliócellát tartalmaz.

Megvizsgáltuk, hogy a különböző lehetséges cellafelosztások közül kiválasztható-e olyan, ami aszámítások idejének csökkentése mellett elégségesfelbontást ad a korrekció optimális elvégzéséhez.Azt tapasztaltuk, hogy az optimális horizontálisfelosztásnak legalább el kell érnie a mágnesesmérési rács felbontását, azaz a 0,5 x 0,5 métert, mígvertikális irányban a felszínközeli 0,25 méteresfelbontás is minimális követelmény a modellelszemben. Sajnos a rácsfelbontás további növelése aszámítások idejének drasztikus növekedésével jár,ezért ennek alkalmazása nem célravezető.

A felszíni mágneses szuszceptibilitás mérésekalapján a modell minden egyes cellájára a 0,0035 SIszuszceptibilitás értéket tételeztük fel. Ugyanakkorlehetségesnek látszott, hogy ez az érték alulbecsülia valódi, a helyi viszonyokra jellemzőszuszceptibilitás értéket. Ezért további kétlehetséges értékre, 0,01 és 0,02 SI-re is elvégeztüka számításokat. Ez utóbbi érték azt a feltételezéstjelenti, mintha a teljes altalaj dácitból állna. Mivelmindhárom mágneses szuszceptibilitás értékesetében mind az alsó szonda, mind a felső szondamagasságában meg kellett határoznunk az indukáltmágneses jel nagyságát a teljes területre, ezértösszesen hat számítás elvégzésére volt szükség.

A modellcellák éleiből származó mágneses hatás afelszín közelében torzítja az indukáltmágnesezettségből kapott jel eloszlását. Ez atorzító, nagyfrekvenciás jel szűrés segítségéveleltávolítható az eredményekből. A művelethezkétdimenziós, Gauss-típusú aluláteresztő szűrőthasználtunk, amelynek levágási hullámhossza 8,8méter volt. A szűrés az amplitúdók simításával jártegyütt, amit a szűrés előtti értékekre egyenlítettünkki lineáris közelítéssel.



38

6. ábra

Vertikális gradiens anomáliák topográfiai korrekcióután (a): 0,0035 SI, (b): 0,01 SI, (c): 0,02 SImágneses szuszceptibilitás értékek mellett. Atopográfiai korrekciót a mért, báziskorrigált éspólusra redukált anomáliákból számított vertikálisgradiensre végeztük el.

Az 5. ábra mutatja az altalaj indukáltmágnesezettségéből eredő mágneses tér vertikálisgradiensének szűrt változatát a 0,01 SI mágnesesszuszceptibilitás értékre vonatkozóan a mágnesesmérés területére redukálva. Az indukált mágnesesjel nagysága és a szuszceptiblitás közötti lineárisösszefüggés miatt a 0,0035 és 0,01 SI értékreszámított anomáliák amplitúdó tartományaarányosan kisebb a 0,02 SI-re számítottnál.

A számított értékek ismeretében már eldönthető,hogy a mért mágneses jelekhez hogyan aránylik adomborzatból eredő, indukált mágneses jelnagysága. A számított vertikális gradiens nagyságaк=0,0035 SI esetén a -10,5 – 31,2 nT/m, к=0,01 SIesetén a -30,0 – 89,1 nT/m, míg к=0,02 SI esetén a-60,0 – 178,1 nT/m értéktartományba esik. Azadatok változásában jól látható a szuszceptibilitásés a számított indukált tér közti lineárisösszefüggés. A fenti adatokat összevetve a 4. ábraértékeivel megállapítható, hogy a domborzatbóleredő indukált mágneses jel egy nagyságrendbeesik a mért mágneses értékekkel. Tehát esetünkbena topográfiai korrekciót érdemes elvégezni, mivelszámottevően javíthatja az eredmények minőségét.

A 6. ábra mutatja a topográfiai korrekció után avertikális gradiens anomáliákat a 0,0035 SI, 0,01 SIés 0,02 SI mágneses szuszceptibilitás értékekmellett. Az összehasonlíthatóság miatt a 6. ábraszínskálája megegyezik a 4. ábra színskálájával. Atopográfiai korrekciót az alsó és felső szonda általmért, báziskorrigált és pólusra redukáltanomáliákból számított vertikális gradiensrevégeztük el, azaz ebből vontuk le a különbözőszuszceptibilitás értékekre kiszámított, indukáltvertikális gradiens anomáliákat. A művelet során azaltalajból eredő indukált mágneses tér értékeket amért adatokhoz hasonlóan először pólusra kellettredukálni, majd az ezekből képzett vertikálisgradienseket használtuk fel a korrekcióban.

A topográfiai korrekció után eltűnnek azanomáliaképről a domborzati hatásból eredőzavarok, az anomáliák háttere kiegyenlítettebbéválik, ami az egyenletes háttérszínben nyilvánulmeg. A 6a, 6b és 6c ábrákon a 4. ábraanomáliaképéhez viszonyítva a vonalas szerkezetekletisztultabb képet mutatnak. Ugyanakkor a 0,0035SI mellett végzett korrekció (6a ábra) nem adsokkal eltérőbb anomáliaképet a korrekció előttihezképest, így ez a felszíni mérésekből kapott értékalulbecsüli a domborzat mágneses hatását. A 0,01SI mellett végzett korrekció (6b ábra) biztosítja alegjobb kiegyenlítést a három számítás közül, ezértmegállapíthatjuk, hogy az altalaj átlagosszuszceptibilitása valahol a 0,01 SI érték körül van.A domborzati hatás eltűnése a Buday (1915) általvégzett ásatás maradványának közelében alegszembetűnőbb.



39

7. ábra

(a): Vertikális gradiens anomália topográfiai korrekció után 0,01 SI mágneses szuszceptibilitás értékkel számítvatérhatású színezéssel; (b): a mérési terület régészeti objektumainak egy lehetséges értelmezése; (c)-(d):kinagyított részletek az (a) ábráról.

Ezzel szemben a 6c ábrán látható, 0,02 SI mellettvégzett korrekció túlbecsüli a topográfia mágneseshatását. Így a mérési területen nem feltételezhető0,01 SI-t jelentősen meghaladó érték az altalajátlagos mágneses szuszceptibilitására.

A mérési eredmények értelmezéseA 7a ábra mutatja a vertikális gradiens anomáliáttopográfiai korrekció után térhatású színezéssel,melyet 0,01 SI mágneses szuszceptibilitás értékmellett számítottunk. Az ábrán számos szerkezetelőtűnik, amelyek közül a legszembetűnőbbek ahosszan elnyúló, 5-7 méter széles, nagy intenzitásúvonalas szerkezetek. A terület ÉNy-i részén két,enyhén egymáshoz tartó, ÉK-DNy-i irányítottságúvonalas szerkezet látható. Mindkettő római útkéntazonosítható, amelyeket korábbi feltárásokbólismerünk. Az északi útnak a mérési területen kívülifolytatását egy a castrum-hoz közeli feltárás visszanem temetett árkából ismerjük. Míg a délebbi útonegy már korábban említett régészeti kutatóároktelepült, amelynek alján egyértelműenazonosíthatók az utat képező dácittömbök. Ebből azútszakaszból ágazik le a (30 m; 875 m) koordinátakörnyékén egy ÉNy-DK-i irányítottságú útszakasz,amelyet szintén biztosan be lehet azonosítani anyomvonala mentén telepített két árok alján feltártdácittömbök segítségével.

A fenti, egyértelműen útként azonosított lineárisszerkezeteken túl még megfigyelhető két lineárisstruktúra is az anomáliaképen, amelyekjelintenzitása igen hasonló az utakéhoz. Akeskenyebb a (20 m; 825 m), a másik a (80 m; 800m) koordinátából indul, és mindkettő ÉK-nek tart.

Az előbbi intenzitása kevésbé erőteljes,szélességében közelebb áll a falakanomáliaképéhez, mégis jól illeszkedik az eddigazonosított úthálózatba. A második szerkezet mindintenzitásában, mind 5-7 méteres szélességébennagyon hasonlít az utak képéhez, ugyanakkor 30méter után keleti irányba kanyarodik. Ez utóbbiobjektum látható a 7c ábrán is, ahol megfigyelhető,hogy az úthoz hasonlító lineáris szerkezetkeresztülmegy egy olyan épületen, amiirányítottságával szervesen illeszkedik a többiépülethez. Ez azért szokatlan, mert kevéssévalószínű, hogy a város központjában a római koriépületen még a római időszakban utat vezettekvolna keresztül, vagy egy út fölé épületet húztakvolna. Ezek azok az okok, amelyek miatt ez utóbbikét vonalas szerkezet nem sorolható egyértelműen arómai kori utak közé.

Az anomáliakép DK-i része tűnik alegzavartabbnak, ami a területén közel KNy-iirányban végighúzódó három darab 50-60 méterhosszú régészeti kutatóároknak köszönhető. Atalajba mélyített és a terepen is azonosítható árkokszámos objektumot kereszteztek, készítésük soránszámos építőkövet, falszakaszt távolítottak el, ezértlett a mágneses kép ezen a részen erősen zavart.Ugyanezen a területen a (85 m; 848 m) és a (114 m;829 m) koordinátákban két ÉK-DNy-i tengelyűdipólszerű anomália azonosítható, amelyekerőteljes remanens jeleket hordoznak. Azintenzitásuk és tengelyirányuk alapjánvalószínűsíthetően tűzhelyek, a nagyobb átmérőjűesetleg kemence okozta anomália.



40

8. ábra

Vertikális gradiensanomália topográfiai

korrekció után 0,01 SImágneses szuszceptibilitás

érték mellett a mérésiterület digitálisterepmodelljén.

Az anomáliaképen számos egyéb kisebbintenzitású, pozitív vagy negatív, de az utakhozképest keskenyebb és rövidebb lineáris anomália islátható, amelyek többnyire egykori falak,falmaradványok jeleként azonosíthatók. E falaknéhol teljesen körülhatárolható épületeket alkotnak,másutt csupán töredékesen jelennek meg. Afalmaradványok irányítottsága általában követi azutak irányát, a falak többnyire az utakrapárhuzamosan vagy merőlegesen helyezkednek el.A 7d ábrán egy szintén a 7a ábráról nagyított képtalálható. Ezen olyan falakra jellemző anomáliákláthatók, amelyek intenzitásában ésirányítottságában különbség van. A kisebbintenzitású, és ezért vélhetőleg mélyebben fekvőfalak az egyik útra párhuzamosan, illetvemerőlegesen, ÉNy-DK-i csapásiránnyalhelyezkednek el. Felettük erősebb intenzitássalláthatók falmaradványok, melyek az előzőekkel 15-20°-os szöget bezárva inkább ÉÉNy-DDK-iirányítottságúak. Ebből az a következtetés vonhatóle, hogy egy korábbi, mindenképpen a városidejéből származó építési fázisra egy későbbi fázistelepült, ami az épületeket kismértékben elforgatta.E későbbi építési fázisról nem áll rendelkezésrerészletes információ, csupán az ekkor készítettfalak, falmaradványok irányítottsága, illetveintenzitásának erőssége. Ugyanakkor fontosmegemlíteni, hogy az 1914-ben Buday (1915) általitt feltárt épületben számos középkori érem ésfaragvány került elő, melyek kapcsán az ásatásijelentésben a szerző felvetette annak a lehetőségét,

hogy itt feküdt az oklevelekből jól ismert Meszesi-monostor.

Az eltérő falak intenzitása többnyire 30-60 nT/m-rel jellemzett a vertikális gradiens képen, éskiemelkedik környezetéből. Szisztematikusanmegvizsgálva a teljes anomáliaképet számoshasonló irányítottságú és intenzitásúfalmaradványra bukkanhatunk, amelyek főként amért terület középső harmadára, a középső síkterületre koncentrálódnak.

A 7a ábra mellett látható a 7b ábra a mágnesesanomáliaképen azonosítható objektumokkal (rómaiutak, árkok az úton, római falak, falak a későbbifázisból, kutatóárkok nyomvonalai, tűzhelyek). Afalak esetében minden olyan szerkezetet jelöltünk,ami véleményünk szerint egyértelműenazonosítható, függetlenül attól, hogy a gradiensképen pozitív vagy negatív anomáliával jellemzett.A negatív vonalas szerkezetek valószínűsíthetően akorábban kiszedett falmaradványok nyomátábrázolják. Fontos hangsúlyozni, hogy a 7b ábránlátható értelmezés számos szubjektív elemettartalmaz, és csupán egy lehetséges értelmezés asok közül.

A domborzati modellen ábrázolt geofizikai adatokis adhatnak újabb információkat a területről, ezért a8. ábrán adtuk meg a 0,01 SI mágnesesszuszceptibilitás érték mellett topográfiai hatássalkorrigált vertikális gradiens anomáliát a mérésiterület digitális terepmodelljén ábrázolva.



41

ÖsszefoglalásMágneses méréseink során egy 100 m x 120 mkiterjedésű területen végeztünk nagyfelbontásúfelmérést. A mágneses adatok feldolgozásakor arutinszerűnek tekinthető feldolgozási és korrekcióslépéseken kívül lehetőségünk adódott a mágnesestopográfiai korrekció alkalmazására. Ehhezszükségünk volt a terep domborzati modelljének ameghatározására és mágneses szuszceptibilitásmérések kivitelezésére. A topográfiai korrekcióalkalmazása azért bizonyult igen hasznosnak, mert avizsgált területen jelentős volt a szintkülönbség és atalaj indukált mágnesezettségéből eredő mágneseshatás. A topográfiai korrekció során a külső tér és atalaj mágneses paramétereinek ismeretében az altalajindukált mágneses terének becslését végeztük el,majd a kapott jeleket eltávolítottuk a mért értékekből.A számítások során több lehetséges szuszceptibilitásérték mellett (0,0035, 0,01 és 0,02 SI) becsültük akeletkező indukált jel nagyságát, ami a mértértékekkel azonos nagyságrendűnek adódott. Aszámításokban a remanens mágnesezettségből eredőjelet elhanyagoltuk. A szuszceptibilitás értékek közüla 0,01 SI bizonyult optimálisnak, tehát a felmértterületen az altalaj átlagos szuszceptiblitás értékevalahol ebben a tartományban található.

A korrigált adatokból előállított vertikális gradiensrendkívül részletgazdag anomáliaképeteredményezett. A kapott képen számos régészetiobjektumot sikerült azonosítani, így utakat, árkokat,falakat, kutatóárkok nyomvonalait éstűzhely/kemence nyomokat. Alkalmunk voltlegalább két különböző korú építési fázisra utalómágneses jeleket megkülönböztetni. Ezek közül azelső fázis a római város idejére esik, míg a másodikezt követte, de pontos idejének megállapításáhoznincs elegendő információnk.

Az eredmények jelentőségét egyrészt az adja, hogyjelen mérés során lehetőségünk nyílt egy egyszerű,hasznos, de a régészeti célú mágneses mérésekbenritkán alkalmazható adatkorrekció elvégzésére;másrészt az eredmények rávilágítanak arra, hogy ageodéziai és a geofizikai adatok együttes kezeléseigen fontos a régészeti alkalmazásokban.

KöszönetnyilvánításKöszönettel tartozunk Márton Péter akadémikusúrnak, aki 2004 folyamán archeomágnesesméréseket végzett a területen, és felhívtafigyelmünket a porolissumi mérési lehetőségre. AzOTKA TS 044765 számú Tudományos Iskolaprojekt és a GVOP-3.2.1-2004-04-0390/3.0 számúpályázat tették lehetővé azon magnetométerekbeszerzését, amelyekkel a méréseket végeztük. Afenti támogatókon kívül még a NecropolisPorolissensis Project-nek (UEFISCSU, Idei 516)tartozunk köszönettel az anyagi támogatásért.

IrodalomALFÖLDY-GĂZDAC, Á., PÁNCZÉL, SZ., VASS,L., GĂZDAC, C., BAJUSZ, I. & GUDEA, N.(2007): Project “Necropolis Porolissensis” Methodsand Perspectives. Acta Terrae SeptemcastrensisVI/1:9-17.

BĂRBULESCU, M. (2005): Atlas - dicţionar al DacieiRomane. Editura Tribuna, Cluj-Napoca, 337 pp.

BLAKELY, R. J. (1995): Potential theory ingravity and magnetic applications. CambridgeUniversity Press, Cambridge, 441 pp.

BUDAY, Á. (1908): Porolissumból. ErdélyiMúzeum III/25:337-348.

BUDAY, Á. (1915): Porolissumból. Jelentés az 1914.évi munkálatokról. Dolgozatok az Erdélyi NemzetiMúzeum Érem- és Régiségtárából VI:51-95.

CLARK, A. J. (1986): Archeological geophysics inBritain. Geophysics 51:1404–1413.

GIBSON, T. H. (1986): Magnetic prospection onprehistoric sites in Western Canada. Geophysics51:553–560.

GUPTA, V. K. & FITZPATRICK, M. M. (1971):Evaluation of terrain effects in ground magneticsurveys. Geophysics 36:582–589.

KIS, K. I. & PUSZTA, S. (2006): Application ofmagnetic field derivatives for locating Sarmatiangraves. J. Appl. Geophysics 60:13–26.

LI, Y. & OLDENBURG, D. W. (1996): 3Dinversion of magnetic data. Geophysics 61:394–408.

MAUS, S., MACMILLAN, S., CHERNOVA, T.,CHOI, S., DATER, D., GOLOVKOV, V., LESUR,V., LOWES, F., LÜHR, H., MAI, W., MCLEAN,S., OLSEN, N., ROTHER, M., SABAKA, T.,THOMSON, A. & ZVEREVA, T. (2005): The 10thgeneration international geomagnetic referencefield. Physics of the Earth and Planetary Interiors151:320-322.

PATTANTYÚS-Á., M. (1986): Geophysical resultsin archeology in Hungary. Geophysics 51:561–567.

PETROVSZKI, J., LIPOVICS, T.,LENKEY, L.,PETHE, M., FERENCZ, E. & HEREIN, M. (2008):Régészeti kutatás céljából végzett mágneses mérésekPorolissumon. Magyar Geofizika 49/2:88-95.

TSOKAS, G. N., GIANNOPOULOS, A.,TSOURLOS, P., VARGEMEZIS, G., TEALBY, J.M., SARRIS, A., PAPAZACHOS, C. B. &SAVOPOULOU, T. (1994): A large scalegeophysical survey in the archeological site ofEuropas (northern Greece). J. Appl. Geophys.32:85–98.



42

domborzati modell alkalmazÁsa egy …régészeti feltárások megkövetelik a helyszín...

Documents