Original paper

Visual Analysis of TerraSAR-X Backscatter Imagery for Archaeological Prospection

[Visuelle Analyse von TerraSAR-X-Daten für die archäologische Prospektion]

Linck, Roland; Busche, Thomas; Buckreuss, Stefan

Abstract

The use of satellite radar widens the possibilities of archaeological prospection extremely. The resolution of the available sensors however was quite limited until now and only the detection of huge upstanding monuments or cultural landscapes was possible. The launch of Terra AR-X, a German radar satellite in 2007, however, nOw offers a resolution of up to 1m, which is required as a minimum for detecting small archaeological remains. Whereas upstanding monuments are clearly identifiable, it was still uncertain, whether the used high-frequency X-band waves of TerraSAR-X could penetrate the soil and provide information on buried archaeology as well. This paper shows the results of two test sites in Syria and Italy. Both of them have in common that there are extensive surveys by ground-based geophyical surveys with magnetometry and ground-penetrating radar, which provide information on the buried archaeological remains. By a detailed visual comparison of these results with the TerraSAR-X data, we can prove that there is a light penetration depth of a few decimetres.

Kurzfassung

Durch die Verwendung von Satellitenradar erweitern sich die Einsatzmöglichkeiten der archäologichen Prospektion enorm. Die geringe Auflösung der bisher verfügbaren Sensoren ließ jedoch nur eine Prospektion von großen obertägigen Bauwerken und Kulturlandschaften zu. Mit dem Start von TerraSAR-X, einem deutschen Radarfernerkundungssatelliten im Jahr 2007 ist nun eine Auflösung von bis zu 1 m möglich, die mindestens notwendig ist, um auch kleinere archäologische Befunde zu visualisieren. Während sich obertägige Befunde deutlich im Radargramm abzeichnen, war immer noch unklar, ob die hochfrequenten X-Band-Wellen von TerraSAR-X in den Boden eindringen und somit Informationen über die untertägige Archäologie liefern können. Dieser Artikel zeigt die Resultate von zwei Testflächen in Syrien und Italien, die diese Vermutung bestätigen. Von beiden liegen aufgrund großflächiger bodenbasierter Messungen mit Magnetometer und Bodenradar ausführliche Aussagen über die untertägige Archäologie vor. Der detailliene visuelle Vergleich dieser Ergebnisse mit den TerraSAR-X-Daten zeigt, dass eine gewisse Eindringtiefe von einigen Dezimetern in den Boden zu erwarten ist.

Keywords

archaeological prospectionsarsatellite radarsynthetic aperture radarterrasar-x