Arkeomanyetik veriler için türev tabanlı algoritmalar ve uygulamaları

Abstract

Arkeolojik alanlara, jeofizik yöntemlerin uygulanmasıyla gömülü yapı kalıntılarının yerlerinin tespit edilmesi ve koruma altına alınması kolaylaşmıştır. Arkeojeofizik yöntemler yardımıyla yapılan arkeolojik çalışmalar, bilinçsiz olarak yapılan uygulamalardaki yapı tahribatlarını engellemekte ve arkeolojik kalıntının yer, derinlik ve durumunun belirlenmesini sağlamaktadır. Ayrıca arkeolojik kazılar konusunda planlama yapılması ve kazıya yön vermesi bakımından büyük avantajlar sağlamaktadır. Arkeolojik alanlarda en sık uygulanan jeofizik yöntemlerden biri de manyetik yöntemdir. Matematiksel doğası gereği birçok veri işlem tekniklerini bünyesinde barındıran manyetik yöntem uygulamalarında sınır/kenar belirleme teknikleri önemli bir yer tutmaktadır. Bu çalışmada, Afyon ili Emirdağ ilçesinde bulunan Amorium antik kentinde gradient ölçümleriyle toplanan manyetik veriler kullanılmıştır. Manyetik verilere yönsel türev tabanlı teknikler uygulanarak olası yapı sınırları belirlenmeye çalışılmıştır. Ayrıca, gerçek veri uygulamaları öncesinde kuramsal modeller yardımıyla üretilen verilere de bu teknikler uygulanmıştır. Düşey türev, ikinci düşey türev, toplam yatay türev, analitik sinyal, profil eğimi, tilt açısı, teta açısı ve normalize edilmiş standart sapma gibi yapı sınırı belirleme tekniklerinin birbirlerine göre üstünlükleri araştırılmıştır. Uygulamalarda öncelikle manyetik veriler yapay gravite verilerine dönüştürülmüş ve ardından yönsel türev tabanlı operatörler uygulanmıştır. Kuramsal çalışmada toplam yatay türev, profil eğimi, teta açısı ve normalize edilmiş standart sapma belirti haritalarında model yapılara ait sınırların daha başarılı bir şekilde belirlendiği gözlenirken, gerçek veri uygulamalarında ise en başarılı sonuçların toplam yatay türev operatörü ile elde edildiği belirlenmiştir. Belirti haritalarında gözlemlenen yüksek genlikli belirtilerin arkeolojik yapı kalıntısı olabileceği düşünülmektedir ve bu alanlarda deneme kazılarının yapılması önerilmektedir.

The application of geophysical methods to archaeological sites has made it easier to locate and protect the buried remains. Archaeological studies conducted with the help of archaeogeophysical methods prevent unintentional damages to the remains and provide to determine the location, depth and status of the archaeological remains. In addition, it provides great advantages in terms of planning and guiding the archaeological excavations. One of the most frequently applied geophysical methods in archaeological sites is the magnetic method. Due to its mathematical nature, boundary/edge determination techniques play an important role in the application of magnetic method which includes many data processing techniques. In this study, magnetic data collected by gradient measurements in Amorium ancient city in Emirdağ district of Afyon were used. Directional derivative based techniques were applied to magnetic data to determine possible structure boundaries. In addition, these techniques were applied to the data produced with the help of theoretical models before the real data applications. The advantages of edge determination techniques such as vertical derivative, second vertical derivative, total horizontal derivative, analytical signal, profile curvature, tilt angle, theta angle and normalized standard deviation were investigated. In the applications, firstly magnetic data were transformed to pseudogravity data and then directional derivative based operators were applied. In the theoretical study, it was observed that the boundaries of the model structures were determined more successfully in total horizontal derivative, profile curvature, theta angle and normalized standard deviation anomaly maps, while the most successful results were obtained through the total horizontal derivative operator in the real data applications. It is thought that the high amplitude traces observed in the resultant anomaly maps may be the remains of archaeological structures and archaeological excavations are recommended in these areas.