SLUTRAPPORT GIS-APPLIKATIONER INOM ARKEOLOGI OCH GEOFYSISKA PROSPEKTERINGSMETODER *** Norra Frescati

SLUTRAPPORT GIS-APPLIKATIONER INOM ARKEOLOGI OCH GEOFYSISKA PROSPEKTERINGSMETODER *** Norra Frescati Christina Schierman Sommarkurs, 5 poäng Arkeologiska forskningslaboratoriet Institutionen för arkeologi och antikens kultur Stockholms Universitet

1 INLEDNING...2 2 UNDERSÖKNINGSOMRÅDET...4 3 KARTERING MED TOTALSTATION...5 3.1 Teknisk data...5 3.2 Metodförklaring...5 3.3 Resultat...6 3.4 Tolkningsdiskussion...7 4 KARTERING MED GPS...8 4.1 Teknisk data...8 4.2 Metodförklaring...8 4.3 Resultat...9 4.4 Tolkningsdiskussion...10 5 KARTERING MED SYFTKOMPASS...11 5.1 Teknisk data...11 5.2 Metodförklaring...11 5.3 Resultat...12 5.4 Tolkningsdiskussion...12 6 JÄMFÖRELSE AV KARTERING MED TOTALSTATION, GPS OCH SYFTKOMPASS...13 7 SLINGRAM...14 7.1 Teknisk data...14 7.2 Metodförklaring...14 7.3 Resultat...16 7.3.1 Elektrisk ledningsförmåga...16 7.3.2 Magnetisk susceptibilitet...16 7.4 Tolkningsdiskussion...17 8 GEORADAR (GPR)...19 8.1 Teknisk data...19 8.2 Metodförklaring...19 8.3 Resultat...21 8.4 Tolkningsdiskussion...22 9 JORDARTSKARTERING...25 9.1 Teknisk data...25 9.2 Metodförklaring...25 9.3 Resultat...26 9.4 Tolkningsdiskussion...27 10 SAMMANFATTANDE DISKUSSION...28 11 REFERENSLISTA...30 Bilden på framsidan visar en totalstation (Geodimeter). Foto: Christina Schierman 2005 1

1 INLEDNING Syftet med denna rapport är att redovisa data hämtade från mätningar i fält i norra Frescati vid Stockholms universitet. Vid fältundersökningarna har karteringar gjorts med totalstation, GPS och med en manuell metod med syftkompass. Undersökningsytorna har undersökts med geofysiska prospekteringsmetoder såsom slingram och georadar. Närområdet har även jordartskarterats. Mätdata har sedan överförts via olika program till datorn för vidare bearbetning. Mätningarna presenteras på kartor skapade i programmet ArcGIS samt med slingramskartor och radarvyer skapade i Surfer samt radarprofiler hämtade från GroundVision. I programmet ArcGIS har kartor och egna data inmätta i fält lästs in. Detta har editerats och omarbetats med olika överlägg (layers) för att få den layout vi vill ha presenterad. Att prospektera bygger på att sortera ut antropogena anomalier (avvikelser) från naturliga och geologiska variationer och har kommit att bli ett alltmer angeläget och viktigt hjälpmedel inom arkeologin. För att kunna förstå och tolka resultaten från en prospektering krävs studier av området man ska undersöka för att ta reda på de naturliga förhållandena (bergarts- och jordartskartor samt geofysiska kartor) och även att studera historiska kartor för att se hur markanvändningen har varit. En prospektering är således något mer än bara den aktuella mätningen i fält. Fältmätningen måste föregås av noggrann planering. När sedan mätningarna är gjorda ska data behandlas och tolkas i något lämpligt dataprogram (Persson 2005c:36). Det är avvikande kemiska och fysikaliska egenskaper i det övre jordlagret man undersöker. Det finns många faktorer som påverkar jordens egenskaper. T.ex. mänskliga aktiviteter (husbyggande, odling, gödsling, skörd, djurhållning), ledande metaller, vattenhållande kulturlager, bränt material (härdar, tegel, stenmurar). Prospekteringsmetoder kan vara geofysiska och geokemiska (se t.ex. Clark 1990; Persson 2005b). Exempel på en geokemisk metod är fosfatkartering. Geofysiska metoder är magnetiska (t.ex. gradiometer), elektromagnetisk (t.ex. slingram EM31, EM38) och georadar (GPR). De geofysiska egenskaperna påverkas av volymtäthet och porositet. Även magnetiska egenskaper, organiskt innehåll och kemisk sammansättning påverkar. Kulturlager, som innehåller organiskt nedbrutet material, visar ofta på en högre porositet och binder därmed mer vatten än vad icke kulturpåverkad jord gör. Vilka problem kan finnas med prospektering? Resultaten man får ut talar inte om vad det är, utan bara att det kan vara något. Metoderna ger inte heller någon datering. Andra rent tekniska problem som kan uppstå vid genomförandet är att moderna metaller och apparater kan ge utslag. Bl.a. bör man undvika skor med tåhätta. Även en del variationer i mätresultaten kan ses beroende på säsong och väder (Clark 1990:55; Persson 2005c:1). Fördelar med att prospektera är att man kan gräva utan skärslev dvs. det är en icke förstörande metod där man kan ringa in ett område som kan vara av intresse och det mest optimala för en kommande arkeologisk undersökning (Persson 2005b:6). På detta vis spar man både tid och pengar. Kursmålen har bearbetats enligt nedan. Ytterligare förklaring av de olika momenten redovisas under respektive kapitel och moment. Skapa digitala kartor. (kursmål 5) Inmätningar har gjorts i fält vilka har överförts och bearbetats digitalt i ArcGIS och Surfer. Som underlagskartor har använts Gröna kartan (terrängkartan) och topografiska kartan hämtade från Lantmäteriet. Editera digitala kartor. (kursmål 6) Mätdata har förts över på en grundkarta (t.ex. topografiska kartan). Genom att i ArcGIS skapa olika lager (layers) kan man lätt tända/släcka den information man för stunden vill ha synlig. 2

Databaser. (kursmål 7) När inmätningar överfördes från totalstation till dator skapades jobbfiler (databaser) i programmet Geo Tool (Geotronics), vilka sedan överfördes i ArcGIS via hjälpverktyget ET GeoWizard. Bl.a. talade vi om att den ska göra polygoner utifrån en kolumn osv. Vid föreläsning med Göran Alm (2006-06-20) visades också ett exempel från Orsa hur man ytterligare kan arbeta med databaser. Konvertera koordinatsystem. (kursmål 8) Som exempel på detta har vi, för att kunna använda Gröna kartan (Terrängkartan) och Topografiska kartan på ett bra sätt, konverterat dessa till RT 90 2,5 gon V. Med hjälp av Arc Toolbox och data management tool kunde en nya kartprojektioner definieras. Rektifiering av kartor. (kursmål 9) Som övning fick vi anpassa en historisk karta hämtad från Djurgårdsförvaltningen till Gröna kartan. Med verktyget georeferencing gjordes det på ett enkelt sätt. En punkt på historiska kartan valdes och fästes på motsvarande punkt på Gröna kartan. Bearbetning mätdata. (kursmål 11) All inmätning i fält (totalstation, syftkompass, GPS, GPR, slingram, jordarter) har bearbetats på olika sätt och redovisas i respektive kapitel nedan. Jordartskarta. (kursmål 12, tillkommit) Metoden för att skapa en jordartskarta redovisas i kapitlet om jordartskartering. Optimalt för denna rapport hade varit att arbeta med mätdata hämtade från geofysiska mätningar inom samma undersökningsyta. Nu blev det inte så i fält, utan beroende på grupptillhörighet, så blev i mitt fall undersökningsytan för slingram respektive GPR olika. Eftersom det för min del känns angeläget att följa mätningar från ax till kaka så har jag valt att därmed bearbeta de mätdata jag själv har varit med att samla in. Valet fanns att ta en annan grupps mätdata så att man kan kunde arbeta med samma undersökningsområde, men detta uppdagades något sent och en del mätdata hade redan bearbetats. Dessutom anser jag att egna observationer av undersökningsområdet bör vägas in vid tolkning av mätningarna, vilket i så fall skulle ha missats. 3

2 UNDERSÖKNINGSOMRÅDET Ett område strax norr om Raä 117 i Frescatiområdet vid Lappkärret (se Figur 1), som nyligen har inventerats av bl.a. Clas Tollin (muntlig uppgift Björn Hjulström 2006-06-21), har spår av bl.a. odlingsterrasser, röjningsrösen och utgör ett bra område för boplatslägen. Området strax norr om Lappkärret valdes för kartering och geofysiska prospekteringar (se Figur 2). Underlagskartan, som visar undersökningsområdet är Gröna kartan (terrängkartan), vilken är hämtad från Lantmäteriet och konverterad till RT90 2.5 gon V i ArcGIS för vidare bearbetning. Vid användning av kartor för publicering hämtade från bl.a. Lantmäteriet behövs normalt ett medgivande. Även topografiska kartan nedan är hämtad från Lantmäteriet. Figur 1 Karta där undersökningsområdet för kartering och prospektering är markerat med rött. Underlag: Gröna kartan (terrängkartan). Undersökningsområdet för kartering med GPS, totalstation och syftkompass samt prospekteringsområdet ligger i en skyddad sydsluttning med närhet till Lilla Värtan i norr och Lappkärret i söder. I området finns tydliga röjda ytor (celtic fields?), rösen/stensättningar och terrasskanter. Den närmsta registrerade fornlämningen är R117, en stensättning. Strax väster om undersökningsområdet finns även ett röse (R2) högt uppe på Stora Lappkärrsberget. Figur 2 Undersökningsområdet markerat med en röd skrafferad ruta i mer detalj. Underlag: Topografiska kartan. 4

3 KARTERING MED TOTALSTATION 3.1 Teknisk data Utrustning: Totalstation (Geodimeter). Databearbetning: GeoTool, ArcMap 9.1 (ArcGIS 9) 3.2 Metodförklaring Inom arkeologin har man ofta till sin hjälp en totalstation (t.ex. Geodimeter) för positionering. Det är ett elektro-optiskt instrument, som sänder en ljusstråle till en prisma som i sin tur sänder tillbaka en ljusstråle (se t.ex. Anderson och Mikhail 1998:122ff, 363ff). Det är digitala vinkel- och avståndsmått som görs (a.a. 1998:276). Vid inmätning med totalstation behöver man kända punkter i terrängen som man relaterar totalstationen till. Punkterna kan beställas t.ex. via Stockholms stadsbyggnadskontor eller liknande. I vårt fall beställdes punkterna därifrån. Man får en stomnätskarta och utifrån den letar man upp punkter i terrängen man vill använda. Därefter begär man ytterligare koordinatinformation av respektive punkt (se exempel på stomnätskarta i Figur 3). Koordinatinformationen lades in i totalstationen via program 43, vilket gjordes innan några mätningar utfördes i området. Etableringen av totalstationen sker vanligen mot 2 kända punkter. Dessa punkter har information om var i koordinatsystemet de ligger. Med totalstationen kan man erhålla mycket bra koordinatvärden (x, y) och även höjden (z) om man har lagt in referenspunkter korrekt i apparaten. Figur 3 Utsnitt av stomnätskarta för undersökningsområdet. Punkterna 124124 och 124125 (inringade) valdes för inmätningarna. Underlag: Geodetisk stomnätskarta, Stockholms Stadsbyggnadskontor. Med totalstationen (Geodimeter) gjordes karteringar i området. Vid inmätningar gör man olika kodningar i maskinen. I en areafil lägger man in fixa värden t.ex. fixpunkterna. Man skapar också en jobbfil (t.ex. grupp 1) och man kodar sina mätningar utifrån vad man ska mäta in (t.ex. punkt, polygon, linje). Lämpligt är för t.ex. ett röse att skapa en polygon och för en terrasskant en linje. Totalstationens minne anslöts sedan till en dator och med programvaran Geo Tool (Geotronics) ordnades jobbfilerna i en databas för att sedan bearbetas vidare i ArcMap med bl.a. hjälpverktyget ET Geowizard där bl.a. polygonerna och linjerna kunde redigeras. 5

3.3 Resultat Figur 4 Inmätta fornlämningar med totalstation. Underlag: Topografiska kartan. 6

3.4 Tolkningsdiskussion Så länge man har lagt in korrekta koordinatvärden i totalstationen innan man börjar nya mätningar på ett område, så kan man få väldigt exakta värden och placeringar på det man har mätt in. De plana ytorna är troligen röjda för odling och kan vara s.k. celtic fields. Det är väl därför mer sannolikt att stensättningen/röset mellan de två röjda ytorna centralt i kartans bild är ett röjningsröse. I och för sig är det inget som talar emot att röjningsröset från början kan ha varit en stensättning då det delvis syntes en mer väl lagd kantkedja. Inte långt därifrån, söder om de röjda ytorna, finns nämligen ytterligare stensättningar. Den plana ytan längst i öster kan möjligen vara en husterrass. Ingen av dessa fornlämningar är registrerade i fornminnesregistret. En tydlig terrasskant mättes in (till höger på kartan i gult). En ytterligare tydlig terrasskant var precis söder om de röjda ytorna centralt på kartan, men den mättes aldrig in med totalstation. 7

4 KARTERING MED GPS 4.1 Teknisk data Utrustning: GPS: Garmin 12XL Databearbetning: GPS Utility (4.20.5), ArcMap 9.1 (ArcGIS 9) 4.2 Metodförklaring GPS, global positioning system, är ett satellitnavigationssystem. Med GPS kan man bl.a. registrera punkter (waypoints) och göra linjer (tracks). Viktigt är att innan man använder GPS så ska man ställa in den i rätt format (usergrid och WGS 84) så att mätdatat lättare kan vidarebehandlas i exempelvis ArcGIS senare. Ju dyrare GPS man använder desto mindre blir felmarginalen vid mätningarna. Alla moderna GPS bör ha en noggrannhet på 15 meter eller mindre (Föreläsning Alm 2006-06-13). Försämring vid positionsbestämning med GPS kan orsakas av att fördelningen av satelliterna är ogynnsam och att sikten kan vara skymd (träd, höga hus osv.) (Föreläsning Alm 2006-06-13). Uppgiften var att med GPS kartera in de synliga fornlämningar som finns i undersökningsområdet. Både waypoints och tracks mättes. En del fornlämningar mättes både som en waypoint (punkt på kartan) och som en tracks (linje). Vid inmätning som tracks valdes en automatisk mätning varannan sekund. GPS inmätningarna överfördes till dator med hjälp av freeware-programvaran GPS Utility. Här skapades en fil för tracks och en fil för waypoints, vilka sedan lästes in i ArcGIS och digitaliserades på topografiska kartan. 8

4.3 Resultat Figur 5 Inmätta fornlämningar med GPS. Underlag för kartan: Topografiska kartan. 9

4.4 Tolkningsdiskussion Inmätningar med GPS är beroende av bra kontakt med satelliter. I område med många träd eller annat som kan störa satellitkontakten blir mottagningen dålig. Med en bra GPS kan man ha en felmarginal på 15 meter eller mindre. När man ska kartera ett större område, t.ex. en begränsning för ett gravfält så fungerar GPS tillräckligt bra, men när man ska kartera in enskilda gravar, så blir felmarginalen alltför utmärkande för att det ska blir bra. Valet att välja tracks med automatisk mätning varannan sekund fungerar nog bättre för ett större område än när man ska kartera in en grav e.dyl. Som kan utläsas av kartan i Figur 5, så har inte tracksen blivit hela cirklar. I området finns även en del träd, vilket också kan ha stört mottagningen. I Figur 6 anges förklaringar vad inmätningarna avser. Några ensamma punkter är bara testinmätningar. Vad som syns är att t.ex. den plana ytan i öster är inmätt både med waypoints och tracks. Linjen har inte blivit ihopknuten och punkterna har en ojämn spridning. Terrasskanten ska jämföras sedan med inmätningar med totalstationen. Röjningsröset centralt i bildens mitt har mer blivit en linje istället för en cirkel. Detta ger stöd för att mindre objekt inte lämpar sig att mätas in med tracks. Stensättningarna i sydvästra delen (3 stycken) har två även mätts in med tracks. Även här ser man svårigheten att få en jämn cirkel som knyts ihop. Här ser man också att felmarginalen skiljer sig åt även inom en GPS mätning. De två tracksen ska motsvaras av två av punkterna (waypoints), men det syns en viss förskjutning. Figur 6 GPS karta med förklaringar. Underlag: topografiska kartan. 10

5 KARTERING MED SYFTKOMPASS 5.1 Teknisk data Utrustning: syftkompass (Silva), måttband, papper, penna. Databearbetning: Scanner för inscanning av den manuella karteringen, ArcMap 9.1 (ArcGIS 9) 5.2 Metodförklaring Med syftkompass, måttband och papper gjordes en enklare kartering över delar av området. En syftkompass har en typ av riktare i locket av kompassen samt en gradering på antingen 360º eller 400 gon. Genom att mäta avstånd med måttband och syfta riktningen med kompassen kan skapliga karteringar göras i terrängen utan någon avancerad teknisk utrustning. En tanke är att eventuellt till sin hjälp även ha en stegmätare. Viktigt är att skilja på steglängd i terräng respektive väg/stig. Vår grupp valde att även kartera in fixpunkterna, vilket är bra, så att man har några kända punkter att utgå ifrån. På ritningen ska norrpil sättas ut och en skala som är lämplig att arbeta med. För att först ha några bra punkter att utgå ifrån valdes att på kartan skapad i ArcGIS där totalstationsinmätningarna har gjorts även lägga in fixpunkterna erhållna från Stockholms stadsbyggnadskontor (se Figur 7). Den manuella handritade kartan bearbetades i ArcGIS där syftkompasskartan lästes in och rektifierades mot de kända fixpunkterna. Genom att välja en punkt på den handritade kartan i programmet valdes genom funktionen georeferencing att fästa punkten på den gröna kartan där fixpunkterna hade placerats in. Figur 7 Kartan visar inmätta fornlämningar med totalstation kompletterad med fixpunkterna (trianglar). 11

5.3 Resultat Figur 8 Rektifierad karta skapad med syftkompass inlagd på topografiska kartan med totalstationsinmätningar. 5.4 Tolkningsdiskussion En svårighet med att göra mätningar med måttband är att få exakt längd. Terrängen är kuperad vilket gör det svårt med avståndet. Metoden är enkel och snabb och kräver ingen avancerad utrustning som är beroende av att tekniken fungerar. Den manuella kartan kan med fördel renritas i något ritprogram innan den läggs in och bearbetas i ArcGIS. Utfallen i förhållande till totalstationskartan diskuteras närmare nedan i kapitel 6. 12

6 JÄMFÖRELSE AV KARTERING MED TOTALSTATION, GPS OCH SYFTKOMPASS Syftet med att kartera med olika metoder var bl.a. att vi skulle se hur stora avvikelser det kan bli med respektive metod och utröna vilken metod som ger de mest korrekta resultaten. I Figur 9 visas resultaten från de olika metoderna. A B C Figur 9 Resultat av kartering med olika metoder. A totalstation, B GPS, C syftkompass. Underlag är topografiska kartan med inmätningar med totalstation. Tydligt är att pga. felmarginalen vid GPS inmätningar är det svårt att mäta in mindre objekt. Här är totalstationen (karta A) överlägsen och ger mer eller mindre exakta positioner på de inmätta objekten. Inmätningar med syftkompass gav överraskande bra resultat. Bl.a. är terrassytan/ plan yta längst i öster i god överensstämmelse med inmätningarna med totalstationen. Förskjutningarna som blir sedan är till stor del pga. mätfel beroende på kuperingar i terrängen. Ju längre avståndet är från utgångspunkten, desto svårare blir det att mäta med måttbandet, då det följer terrängens variationer. Bl.a. var det långt avstånd mellan utgångspunkt och fixpunkt 124124, vilket kan ha gett ett visst mätfel. När syftkompasskartan rektifierades i ArcGIS, användes fixpunkterna som referenspunkter och ligger någon punkt lite fel, så påverkar det placeringen av objekten. Fixpunkterna på samtliga kartor (A, B och C) ligger väldigt lika i terrängen. Detta visar på vikten av att ha några kända punkter inmätta att utgå från när man ska bearbeta inmätningarna vidare sedan oavsett vilken mätmetod man använder. Stensättningarna i södra delen av kartan visar att med inmätning med GPS (karta B) så hamnar de fel både i förhållande till varandra och till position i terrängen. Med syftkompass (karta C) hamnar de rätt i förhållande till varandra, men en viss förskjutning i terrängen syns. 13

7 SLINGRAM 7.1 Teknisk data Utrustning: Slingram EM38 (Geonics) Databearbetning: Surfer 7.0, ArcMap 9.1 (ArcGIS 9), Jasc Paint Shop Pro 9 7.2 Metodförklaring Slingram är ett instrument som används vid elektromagnetisk kartering och kan mäta både elektrisk ledningsförmåga och magnetisk susceptibiliet (Clark 1990:105; Persson 2005c:2f). En sändarspole sänder ut ett primärfält till en mottagarspole. Om det finns elektriskt ledande och/eller magnetiskt material i jorden så bildas strömmar i marken. Mätningar ner till ca 1,5 meter kan göras, men optimalt djup är ca 75 cm. Utrustningen indikerar ledande metaller, vattenhållande kulturlager och bränt material (t.ex. härdar, tegel, stenmurar). Elektrisk ledningsförmåga mäts i milli Siemens per meter (ms/m). Ett antropogent avsatt lager (kulturlager) består till stor del av nedbrutet organiskt material, vilket gör att jorden får högre porositet. Därmed kan mer vatten bindas till detta lager. Vatten tillsammans med de joner som kan finnas kvar av det nedbrutna organiska materialet kan öka jordens elektriska ledningsförmåga. Det är dessa anomalier vi söker det som avviker från det naturligt avsatta. Magnetisk susceptibilitet mäts i parts per thousand (ppt). Mätningar görs för att upptäcka avvikelser med ökad magnetisk susceptibilitet i jorden. En upphettning kan leda till ökad magnetism. De anomalier man kan upptäcka kan vara järnföremål eller härdar där kraftig upphettning har skett. Även tegel och keramik (som har upphettats vid sin tillverkning) kan utgöra en anomali vid mätningarna. En av de plana ytorna valdes för mätning med slingram (se Figur 11). En yta om 13 x 12 meter lades ut i nord-sydlig riktning. I västra delen av undersökningsytan fanns en del träd. Längst i sydväst låg även en större sten. En mindre stig gick över östra delen av området. Strax söder om undersökningsytan gick en tydlig terrasskant i öst-västlig riktning. Mätning för elektrisk ledningsförmåga (Q) och magnetisk susceptibilitet (I) gjordes. Vi valde att göra automatiska mätningar med mätning varje sekund. Första linjen benämndes 0 och gick mot norr. Därmed gick varannan linje mellanrum mot norr och varannan linje mot söder med en meters. Sista linjen benämndes 13 och gick mot söder. Alla jämna siffror gick norrut, alla udda siffror gick söderut (se Figur 10). Totalt blev det 14 linjer. 1 13 N 0 Figur 10 Skiss över hur mätlinjerna med slingram gick. 14

Figur 11 Område för slingramsmätningar. Terrass 1 är den plana ytan längst i väster i undersökningsområdet, markerad med röd kvadrat. Underlag: Topografiska kartan. För träningens skull har jag lagt in en rektifierad bild över undersökningsytan med en mätkarta över mätningarna för elektrisk ledningsförmåga. Med programvaran Surfer 7.0 bearbetades mätningarna där kartor skapades. Från mätdatat skapades contour-maps i vilka man kunde redigera och justera skalor, färger, fonter, sätta in norrpil och texter m.m För övningens skull lästes en av kartorna in i ArcGIS där den rektifierades mot den plats där undersökningen genomfördes vilket syns i Figur 11. Kartorna med mätresultaten har även bearbetats med förklarande symboler i Jasc Paint Shop Pro 9. 15

7.3 Resultat 7.3.1 Elektrisk ledningsförmåga Figur 12 Elektrisk ledningsförmåga på terrass 1 (plan yta längst i väster). 7.3.2 Magnetisk susceptibilitet Figur 13 Magnetisk susceptibilitet på terrass 1 (plan yta längst i väster). 16

7.4 Tolkningsdiskussion I västra delen av undersökningsytan fanns en del träd, vilket försvårade mätningen något. I sydvästra hörnet fanns en större sten. Beträffande utfallen för den elektriska ledningsförmågan kan en del anomalier utläsas. I bildens centrala delar i nord-sydlig riktning syns linjära strukturer med både låg och hög ledningsförmåga (8 10 meters linjerna) (nr 1 i Figur 14). När anomalier uppkommer i den riktning man har gått (i detta fall nord-sydlig) finns det misstanke om att anomalierna är skapade av själva mätningen. I det här fallet har troligen något hänt med instrumentets kalibrering. Ett kraftigare utfall syns i nordvästra delen liksom även i sydöstra hörnet (nr 2 i Figur 14). Möjligen kan detta indikera någon form av avsatt kulturlager en aktivitetsyta. Den lägre ledningsförmågan i sydvästra hörnet (nr 3 i Figur 14) kan möjligen bero på den större sten som låg synlig på undersökningsytan, men det är ändå förhöjda värden norr om den. En tydlig nedgång syns i nordöst och i söder vid ca 4 meter (nr 4 i Figur 14). Figur 14 Intressanta anomalier (markerade med rött samt med siffror) i den elektriska ledningsförmågan. Siffrorna 1-4 beskrivs i stycket ovanför bilden. I mätningarna för den magnetiska susceptibiliteten finns också en del anomalier. Ett förhöjt värde kan utläsas i nordöstra hörnet (nr 1 i Figur 15). En intressant anomali syns i söder vid ca 4 meter (nr 2 i Figur 15). Strax norr om där stenen låg på undersökningsytan är ett förhöjt värde (nr 3 i Figur 15), vilket till viss del överensstämmer med den elektriska ledningsförmågan. Platsen för stenen har inte gett några kraftigare värden (nr 4 i Figur 15). Figur 15 Intressanta anomalier (markerade med grönt samt med siffror) i den magnetiska susceptibiliteten. Siffrorna 1-4 beskrivs i stycket ovanför bilden. 17

Intressant är de avvikande utfallen i de olika mätningarna. T.ex. nordöstra hörnet. Där visar det på ett lägre värde av den elektriska ledningsförmågan (nr 4 i Figur 14) medan det är ett högt värde av den magnetiska susceptibiliteten (nr 1 i Figur 15). En sak man skulle kunna tänka sig är att det avvikande värdet i magnetism kan ha orsakats av något bränt material (härd e.dyl). Ett objekt konstruerat av sten e.dyl. binder vatten sämre och skulle i så fall kunna vara anledningen till en lägre elektrisk ledningsförmåga. Denna förklaring skulle även kunna ges till avvikelsen i södra delen vid ca 4 meter där värdena för elektrisk ledningsförmåga (nr 4 i Figur 14) går ner medan de ökar för den magnetiska susceptibiliteten (nr 2 i Figur 15). De låga utfallen i båda mätningarna vid stenen i sydvästra delen överensstämmer med varandra. Intressant är den förhöjning i båda mätningarna norr om stenen norr om nr 3 i Figur 14 och nr 3 i Figur 15. En idé är att det kan vara något metallföremål, vilket kan ge ett förhöjt värde i båda mätningarna. Min tanke faller i alla fall på någon form av aktivitetsyta. En mätning av den elektriska ledningsförmågan och den magnetiska susceptibiliteten ger på inget vis några förklaringar till vad det kan vara. De säger bara att det kan vara något. Förhöjda värden liksom avsaknaden av värden kan möjligen indikera anomalier orsakade av människan. Det enda som kan ge mer klarhet i detta är att göra en arkeologisk utgrävning. Intressant är att göra mätningar av båda slag vi har gjort. Mätningarna i kombination med varandra kan göra att t.ex. ett lägre värde med den ena metoden kan ge stöd för en tolkning av ett ökat värde med den andra metoden t.ex. förklaringen till att det i området kan finnas två möjliga härdar (nr 1 och 2 i Figur 15). 18

8 GEORADAR (GPR) 8.1 Teknisk data Utrustning: Ramac GPR 500 MHz (Malå Geoscience) Databearbetning: Ramac Groundvision 1.4.5 GPR Measurement software (Malå Geoscience), Surfer 7.0, ArcMap 9.1 (ArcGIS 9), Jasc Paint Shop Pro 9, Voxler. 8.2 Metodförklaring GPR, Ground Penetrating Radar. Denna metod benämns även markradar. Det är en metod som sänder radarvågor och mäter reflexer (Conyers & Goodman 1997:23ff). Det blir som en slags digital utgrävning. Radarvågor sänds ner i marken och reflekterar vid lagerbyte och eventuella objekt. Den lämpar sig väl för att visa lagerföljder i markprofilen (Persson 2005a:8). När ett avvikande objekt påträffas i marken så visas det i form av en hyperbel. Hyperbelns form beror på volymtätheten och hastigheten i marken (Persson 2005b:9). Vissa problem kan finnas på platser med en komplicerad stratigrafi då reflexerna kan skapa svårtolkade effekter (Clark 1990:119). En av de plana ytorna valdes för mätning med GPR (den mellersta terrassen, se Figur 17). En yta om 13 x 16 meter lades ut i öst-västlig riktning. I östra delen av undersökningsytan gick en stig i nord-sydlig riktning. I nordvästra hörnet fanns en stor sten. Första linjen benämndes 1 och gick österut. Därmed gick varannan linje med ojämnt nummer mot öster och varannan linje med jämnt nummer mot väster med en meters mellanrum. Sista linjen benämndes 14 och gick mot väster (se Figur 16). 2 14 1 N Figur 16 Skiss över hur mätlinjerna med GPR gick. 19

Figur 17 Område för GPR. Terrass 2 är den plana ytan i mitten av undersökningsområdet, markerad med röd kvadrat. Underlag: Topografiska kartan med totalstationsinmätningar. För träningens skull har jag lagt in en rektifierad bild över undersökningsytan med en topvieuw av radardata. Mätningarna redovisas dels som topviews i olika nivåer samt med radarprofiler. Resultaten är bearbetade i programmet Surfer 7.0. Radarprofilerna är framtagna i programmet Ground Vision där man kunde justera olika filter, intensitet m.m (DC removal, Band pass, Time Varying gain). Dessa överfördes sedan till Jasc Paint Shop Pro 9 för vidare bearbetning. Där signalen blir dämpad kan det bero på att ju mer konduktiv mark det är desto fortare dämpas signalen. Starka reflexer kan i sin tur indikera håligheter (brunnar o.dyl.). 20

8.3 Resultat Resultat från radarmätningar kan presenteras på olika sätt. Som en första översikt över mätningarna visas de olika nivåerna (se Figur 18 och Figur 19 ). Sedan har några radarnivåer valts ut för vidare diskussion under avsnittet tolkningsdiskussion. Där kommer även en radarprofil att diskuteras. Figur 18 Resultat av mätningar med GPR. Nivå 1-6 liggande på varandra för att illustrera vad som händer i marken. Figur 19 Resultat av mätningar med GPR. Nivå 1-6 bredvid varandra. 21

8.4 Tolkningsdiskussion Ett av syftena med att undersöka den plana ytan med GPR var att se ifall man kan få stöd för tolkningen att det är ett s.k. celtic fields. Tre av de ovan presenterade radarnivåerna är utvalda för vidare diskussion (nivå 1, 3 och 6). Sammantaget kan man se i Figur 19 att det finns anomalier ner till nivå 6, dvs. 2,5 3 meter under markytan. I nivå 1 (Figur 20) kan man tydligt se en tvärgående anomali i nord-sydlig riktning. Här är det stigen som gick över undersökningsytan som syns i mätningarna. Figur 20 Radarnivå 1 (0-0,5 meter under markytan). Pilen visar en tydlig anomali. Skalan visar reflexamplituder. I nivå 3 (Figur 21) syns inte längre stigen, men andra anomalier har kommit fram. Anomalin i öster (nr 1 i Figur 21) följer även med ner i nivå 4 och 5 (se Figur 18). I och med att den följer med i flera nivåer kan det vara av intresse att göra en ytterligare undersökning här (utgrävning). I söder syns också två anomalier (nr 2 i Figur 21) som sedan inte följer med till nivå 4. Figur 21 Radarnivå 3 (1,5-2 meter under markytan). Pilarna visar tydliga anomalier. I nivå 6 (Figur 22) (den lägsta nivån där någon anomali syns) finns bara något kvar i nordöstra hörnet. Med tanke på djupet (2,5 3 meter under markytan) är det inte så sannolikt att det är en antropogen företeelse, utan snarare något geologiskt som ger detta utslag. Figur 22 Radarnivå 6 (2,5-3 meter under markytan). Pilen visar den kvarvarande anomalin. 22

Totalt gjordes 14 radarprofiler varav jag har valt en i mitten av undersökningsområdet för att diskutera närmare. Radarprofilen lästes in i programmet GroundVision där profilen sedan överfördes till Jasc Paint Shop Pro där markeringar gjordes för att visa på anomalier. Radarlinje 8 valdes där mätningarna gjordes från öst till väst. Ö V Figur 23 Radarlinje 8. I radarlinje 8 syns tydligt en trågformad del i mitten med tydliga nivåer (inringat med rött, nr 1 i Figur 24). Lagerföljden är tydlig och utgör troligen sediment. Under dessa lager är signalen sämre, vilket indikerar något (se nr 2 i Figur 24). Ledningsförmågan är annorlunda och jordarten är annan än på sidorna där signalen tränger igenom (se nr 3 i Figur 24). I västra delen (nr 4 i Figur 24) syns någon mindre avvikelse. Figur 24 Radarlinje 8 med markerade anomalier. 23

Som ett exempel på hur man kan göra en 3-D simulering användes mätdata från den mellersta plana ytan (den som jag varit med att göra GPR på). I programvaran Voxler matades mätdata in. Här kan man följa anomalierna och se hur det ser ut i olika nivåer från markytan (se Figur 25). Stigen syns tydligt i bilden. Här framträder även anomalierna i nordöstra delen tydligt. Figur 25 3-D simulering av den plana ytan i mitten undersökt med GPR. Bearbetad i programvaran Voxler. Här syns stigen som en svans. Sammantaget kan sägas att det inte med georadar går att påvisa förekomsten av celtic fields. Vad som behövs är en utgrävning som eventuellt kan påvisa spår av odling (t.ex. årderspår). Intressanta anomalier har kunnat konstateras i undersökningsområdets östra del på ca 1-2 meter under markytan. 24

9 JORDARTSKARTERING 9.1 Teknisk data Utrustning: jordsond, karta Databearbetning: ArcMap 9.1 (ArcGIS 9) 9.2 Metodförklaring Egna iakttagelser och noteringar i fält gjordes. Med hjälp av en karta och en jordsond undersöktes området. Noteringar gjordes på kartan var olika geologiska företeelser förekom (berg i dagen, morän, sediment och torv). Dessa iakttagelser digitaliserades sedan i ArcGIS. En grundkarta lästes in i ArcGIS. Topografiska kartan användes för att ha höjdkurvorna till hjälp vid digitaliseringen. Olika geologiska företeelser skapades i olika layers. En bra idé var att skapa olika layers i den ordning som de geologiskt har bildats, där varje layer fick sin egen färg. Först lades vatten ut över hela undersökningsytan, sedan lades berg ut över hela landytan. Därefter täcktes berget av morän i vilken hål gjordes med hjälp av funktionen att skapa polygoner med flera hål. I hålen skulle berget träda fram. Sedan ritades sediment och därefter torv. Kartan digitaliserades vidare med att sätta ut norrpil, skalstreck samt skapa en legend för att förklara de olika färgsättningarna. 25

9.3 Resultat Figur 26 Jordartskarta över Norra Frescati. 26

9.4 Tolkningsdiskussion SGU, Sveriges geologiska undersökning, är själva grundstenen vad gäller redovisning av geologiska förhållanden i dag i Sverige (Hall et al 2003:122f). De kartor som har producerats av SGU har vanligen en topografisk karta som grund, vilket vi också hade när vi skapade vår förenklade jordartskarta. En jordartskarta har en färgskala enligt vissa standarder, till vilka vi har anpassat vår karta. Vid inmätningar och noteringar i fält av olika geologiska händelser kan man till sin hjälp även ha GPS. 27

10 SAMMANFATTANDE DISKUSSION Ett område norr om Lappkärret i norra Frescati vid Stockholms universitet har valts ut för kartering med totalstation, GPS och syftkompass. Värdena har sedan överförts via olika program och bearbetats digitalt i ArcGIS. I undersökningsområdet valdes intressanta ytor för geofysisk prospektering. Georadar, GPR, användes samt slingram för mätningar av elektrisk ledningsförmåga och magnetisk susceptibilitet. Intressanta anomalier har konstaterats på båda undersökningsytorna. I undersökningsområdet finns flera tydliga lämningar efter mänsklig aktivitet röjda ytor (terrasser), terrasskanter och röjningsrösen samt stensättningar. Jag har tagit fram en karta (baserad på topografiska kartan) som visar vattennivån vid olika tidpunkter (se Figur 27). Figur 27 Karta över undersökningsområdet med olika strandlinjer markerade. Underlag: topografiska kartan med inmätningar med totalstation. 28

Grovt sagt brukar man säga att den vikingatida strandlinjen ligger vid ca 5 meter och nivån i äldre järnålder (omkring Kristi födelse) vid ca 10 meter. Strax väster om området finns en registrerad fornlämning (R2) ett bronsåldersröse högt uppe på Stora Lappkärrsberget. Av det kan man dra slutsatsen att människor har varit i området tidigt. Frågan är då när man har börjat bruka platsen för undersökningsområdet? Inga fynd relaterade till en bosättning har hittills kunnat visa på en etablering under äldre järnålder i Frescati, men att flera lämningar finns från yngre järnålder (Thålin-Bergman 1984:3ff). Lämningarna i undersökningsområdet ligger i en skyddad sydsluttning med närhet till vattnet. Under äldre järnålder (10-meters nivån) låg den på en skyddad udde där stensättningarna i söder på sätt och vis kanske kan ses som en markering av udden för dem som kom landvägen. Under vikingatid (5 meters nivån) är denna udde inte lika framträdande. De geofysiska mätningarna har visat på anomalier i marken och möjliga spår av eventuella härdar. Att välja någon av de plana ytorna / terrasserna för en kommande arkeologisk undersökning vore en idé. Som ett komplement till detta skulle det vara av intresse att även undersöka någon av stensättningarna för att förhoppningsvis hitta något daterbart. 29

11 REFERENSLISTA Anderson, James M och Mikhail, Edward M. 1998. Surveying. Theory and practice. WCB/McGraw-Hill. Clark, Anthony. 1990. Seeing beneath the soil. Prospecting methods in archaeology. Routledge. Conyers, Lawrence B & Goodman, Dean. 1997. Ground-Penetrating radar. An introduction for archaeologists. London. Hall Ola, Alm Göran, Ene Stefan, Jansson Ulf. 2003. Introduktion till kartografi och geografisk information. Lund. Persson, Kjell. 2005a. Prospektering. Arkeologins laborativa metoder applikationer och problem. Kurskompendium. Arkeologiska forskningslaboratoriet. Stockholm. Persson, Kjell. 2005b. Integrated geophysical-geochemical methods for archaeological prospecting. Licentiate Thesis in land and water resources engineering. Stockholm. Persson, Kjell. 2005c. Archaeological prospecting state of the art. A literature review. Journal of Nordic Archaeological Science 15. Thålin-Bergman, Lena. 1984. Det vikingatida Frescati. Kungliga Vetenskapsakademien Föreläsning Alm, Göran. GPS system. 2006-06-13 Alm, Göran. ArcMap. 2006-06-20. Muntligt Hjulström, Björn 2006-06-21 30