Επιφανειακή Έρευνα Σικυώνος

Ερευνητική Φάση Ι : 2004

Οι γεωφυσικές διασκοπήσεις στον αρχαιολογικό χώρο της Σικυώνας διενεργούνται στα πλαίσια της συνεργασίας μεταξύ του Ινστιτούτου Μεσογειακών Σπουδών/Ίδρυμα Τεχνολογίας & Έρευνας (ΙΜΣ-ΙΤΕ), του Πανεπιστημίου Θεσαλλίας και της ΛΖ΄ Εφορείας Προϊστορικών και Κλασσικών Αρχαιοτήτων Κορίνθου.

Εισαγωγή

Οι γεωφυσικές έρευνες επικεντρώθηκαν στο ΒΔ τμήμα του περιφραγμένου αρχαιολογικού χώρου, νότια των Ρωμαϊκών λουτρών. Εφαρμόστηκαν μαγνητικές και ηλεκτρικές διασκοπήσεις, οι οποίες κάλυψαν μία συνολική έκταση 10.800m2. Επίσης, τμήματα της περιοχής καλύφθηκαν με ηλεκτρικές διασκοπήσεις με την μέθοδο του Μultiplexer (πολυπλέκτη) η οποία επέτρεψε την χαρτογράφηση των τμημάτων αυτών σε διαφορετικά βάθη. Η γεωφυσική έρευνα είχε πρωταρχικό σκοπό τη χαρτογράφηση των υπεδάφειων στόχων αρχαιολογικού ενδιαφέροντος.

Η γεωφυσική χαρτογράφηση της περιοχής πραγματοποιήθηκε την περίοδο 10-15 Οκτωβρίου 2004 από το Εργαστήριο Γεωφυσικής - Δορυφορικής Τηλεπισκόπησης και Αρχαιοπεριβάλλοντος του Ινστιτούτου Μεσογειακών Σπουδών (Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας).

Στις γεωφυσικές έρευνες συμμετείχαν οι παρακάτω ερευνητές (με αλφαβητική σειρά):

Δημήτρης Δημητριάδης	Τεταρτοετής φοιτητής του Τμήματος Ιστορίας - Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας
Γιάννης Λώλος	Καθηγητής, Τμήμα Ιστορίας - Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας
Θανάσης Καλπαξής	Καθηγητής, Τμήμα Ιστορίας - Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης, Δ/ντής ΙΜΣ/ΙΤΕ
Ευαγγελία Κάππα	ΜSc., Southampton University. GIS applications in Archaeology.
Eλένη Κοκκίνου	PhD, Πολυτεχνείο Κρήτης. Καθηγήτρια Τμήματος Φυσικών Πόρων και Περιβάλλοντος του ΤΕΙ Κρήτης/Παράρτημα Χανίων
Νίκος Παπαδόπουλος	MSc, Υποψήφιος διδάκτωρ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Απόστολος Σαρρής	Ερευνητής Β΄, Ινστιτούτο Μεσογειακών Σπουδών - ΙΜΣ/ΙΤΕ
Γιώργος Σταμάτης	Μεταπτυχιακός φοιτητής των Τμημάτων Ιστορίας-Αρχαιολογίας και Επιστήμης Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Κρήτης
Βασίλης Τρίγκας	Aπόφοιτος του Τμήματος Περιβαλλοντικής Χαρτογραφίας του Πανεπιστημίου Αιγαίου

Στις γεωφυσικές έρευνες στην περιοχή του αρχαιολογικού χώρου Σικυώνας χρησιμοποιήθηκαν ένα όργανο μέτρησης της ηλεκτρικής αντίστασης του εδάφους (Geoscan RM15, Resistance Meter) σε Διπλή Διάταξη (Twin-Probe Array) μαζί με τον πολυπλέκτη ΜPΧ15 και ένα διαφορικό μαγνητόμετρο ροής για τη μέτρηση της κατακόρυφης βαθμίδας του μαγνητικού πεδίου της γης (Geoscan FM36, Fluxgate Gradiometer) . Η απόσταση των κινητών ηλεκτροδίων ρεύματος και δυναμικού ήταν 0.5m και η απόσταση του μαγνητομέτρου από την επιφάνεια του εδάφους περίπου στο 0.5m. Το βάθος της διασκόπησης με τις συγκεκριμένες τεχνικές κυμάνθηκε έως 1.5m από την επιφάνεια του εδάφους. Σκοπός των γεωφυσικών διασκοπήσεων ήταν η διερεύνηση του ενδεχομένου παρουσίας υπεδάφειων αρχαιολογικών στόχων μέσω της καταγραφής γεωφυσικών «ανωμαλιών» μικρού βάθους, καθώς και η αποτύπωσή τους σε γεωφυσικούς χάρτες.

Το βήμα δειγματοληψίας παρέμεινε σταθερό στο 1m καθ΄ όλη τη διάρκεια της γεωφυσικής έρευνας για τις ηλεκτρικές διασκοπήσεις, ενώ κυμάνθηκε από 0.5-1m για τις μαγνητικές διασκοπήσεις. Η δειγματοληψία των μετρήσεων της ηλεκτρικής αντίστασης με την μέθοδο του Multiplexer πραγματοποιήθηκε με βήμα 0,5m.

Επειδή πολλές φορές κρίνεται απαραίτητη η αναγκαιότητα κάλυψης της ίδιας περιοχής με περισσότερες από μία τεχνικές, καθώς κάτι τέτοιο συμβάλλει στην αύξηση των πληροφοριών και στη διευκόλυνση της ερμηνείας των γεωφυσικών χαρτών, επιχειρήθηκε η συνολική επικάλυψη του χώρου και με τις 2 τεχνικές διασκοπήσεων.

 

Επεξεργασία Μετρήσεων

Η επεξεργασί των γεωφυσικών μετρήσεων ξεκίνησε ήδη από τις πρώτες ημέρες παραμονής της ερευνητικής ομάδας στην Σικυώνα. Μετά από τις καθορισμένες εργασίες υπαίθρου, γινόταν καθημερινά καταχώρηση και αποθήκευση των μετρήσεων σε φορητό υπολογιστή της ομάδας, επαλήθευση αυτών και μία αρχική επεξεργασία έτσι ώστε να παρακολουθείται σε ημερήσια βάση η πορεία των γεωφυσικών διασκοπήσεων και των αποτελεσμάτων.

Τα πρωταρχικά δεδομένα καταχωρούνταν στον ηλεκτρονικό υπολογιστή, ενώ ταυτόχρονα γινόταν ονομασία των φακέλων με βάση την κωδικοποίηση των γεωφυσικών καννάβων και την περιοχή, όπου λαμβάνονταν οι μετρήσεις.

Κατά το αρχικό στάδιο της επεξεργασίας διάφορα λογισμικά (Geoplot, Surfer) επέτρεψαν τη μετατροπή των πρωταρχικών δεδομένων με τη μορφή συντεταγμένων (x, y, z - .xyz). Η μετατροπή αυτή ήταν αναγκαία για τα επόμενα στάδια της επεξεργασίας. Η αλλαγή των συντεταγμένων ήταν επιβεβλημένη για τη σύνθεση των μεμονωμένων καννάβων σε «μωσαϊκά καννάβων» με συντεταγμένες παρόμοιες με αυτές του τοπογραφικού χάρτη της περιοχής. Η καλύτερη σύνδεση των γεωφυσικών καννάβων επιτεύχθηκε με τη στατιστική ανάλυση των κοινών γραμμών αλλεπάλληλων καννάβων ή με τον υπολογισμό του μέσου όρου των τιμών των γειτονικών καννάβων. Στη συνέχεια, ένας διορθωτικός συντελεστής εφαρμόστηκε σε όλα τα δεδομένα με σκοπό να ομαλοποιήσει το μέσο όρο των μετρήσεων και να φέρει αυτές σε ένα κοινό επίπεδο αναφοράς, έτσι ώστε να εξαλειφθούν τυχόν ασυνέχειες στις ενώσεις των γεωφυσικών καννάβων (Grid Equalization). Επιπλέον, έγινε αναγωγή όλων των μετρήσεων ανά γραμμή δειγματοληψίας σε ένα κοινό επίπεδο αναφοράς, έτσι ώστε να εξομαλυνθούν περιοχές με έντονες επιφανειακές ανωμαλίες (Line Equalization). Αρκετές φορές ήταν αναγκαία η αναγωγή των μετρήσεων ανά γραμμή δειγματοληψίας και στις δύο κατευθύνσεις (x-axis & y-axis).

Το επόμενο στάδιο της επεξεργασίας περιελάμβανε τη χαρτογράφηση των δεδομένων, η οποία έγινε με τη χρήση αλγορίθμου παρεμβολής (Kriging), που διαθέτει το λογισμικό πακέτο Surfer, το οποίο χρησιμοποιήθηκε από το πρώτο ήδη στάδιο της επεξεργασίας. Σε συγκεκριμένες μετρήσεις έγινε επιλεκτική αποβολή του θορύβου, ο οποίος οφείλεται στην παρουσία μεταλλικών αντικειμένων, με την αφαίρεση υψηλών και χαμηλών ακραίων τιμών (Selective Despiking). Το ίδιο αποτέλεσμα επιτεύχθηκε και μέσω της συμπίεσης του δυναμικού εύρους τιμών των μετρήσεων (Compression of Dynamic Range).

Το τελικό στάδιο της επεξεργασίας περιελάμβανε την ανάλυση των γεωφυσικών ανωμαλιών και την δημιουργία διαγραμματικών χαρτών απεικόνισης των σημαντικότερων χαρακτηριστικών αυτών.

Aποτελέσματα

Τα αποτελέσματα των γεωφυσικών διασκοπήσεων δίνονται παρακάτω. Ένας μεγάλος αριθμός υποψήφιων αρχιτεκτονικών δομών διακρίνεται τόσο στους χάρτες των μετρήσεων της ηλεκτρικής αντίστασης του εδάφους όσο και στους αντίστοιχους χάρτες των μετρήσεων της κατακόρυφης βαθμίδας του μαγνητικού πεδίου.

 

Ερευνητική Φάση ΙΙ : 2005

Οι γεωφυσικές έρευνες επικεντρώθηκαν στο βόρειο και ανατολικό τμήμα του περιφραγμένου αρχαιολογικού χώρου, νότια των Ρωμαϊκών λουτρών. Εφαρμόστηκαν μαγνητικές και ηλεκτρικές διασκοπήσεις, οι οποίες κάλυψαν μία συνολική έκταση 9.320m2. Επίσης, τμήματα της περιοχής καλύφθηκαν με ηλεκτρικές διασκοπήσεις με την μέθοδο του Μultiplexer (πολυπλέκτη) η οποία επέτρεψε την χαρτογράφηση των τμημάτων αυτών σε διαφορετικά βάθη. Η γεωφυσική έρευνα είχε πρωταρχικό σκοπό τη χαρτογράφηση των υπεδάφειων στόχων αρχαιολογικού ενδιαφέροντος. Επιπλέον ο χώρος που εντοπίστηκε η βασιλική από την γεωφυσική χαρτογράφηση της περιοχής το 2004, ερευνήθηκε με τις μεθόδους της ηλεκτρικής τομογραφίας και του γεωραντάρ.


Η γεωφυσική χαρτογράφηση της περιοχής πραγματοποιήθηκε την περίοδο 17-26 Ιουνίου 2005 από το Εργαστήριο Γεωφυσικής - Δορυφορικής Τηλεπισκόπησης και Αρχαιοπεριβάλλοντος του Ινστιτούτου Μεσογειακών Σπουδών (Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας).

Στις γεωφυσικές έρευνες συμμετείχαν οι παρακάτω ερευνητές (με αλφαβητική σειρά):

Δημήτρης Αλεξάκης	Υποψήφιος διδάκτωρ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Γεωργία Αρέστη	Φοιτήτρια τμήματος Τοπογραφίας, ΤΕΙ Αθήνας
Δημήτρης Δημητριάδης	Τεταρτοετής φοιτητής του Τμήματος Ιστορίας - Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας
Γιάννης Λώλος	Καθηγητής, Τμήμα Ιστορίας - Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας
Emmanuela de Marco	Υποψήφια διδάκτωρ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Θανάσης Καλπαξής	Καθηγητής, Τμήμα Ιστορίας - Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης, Δ/ντής ΙΜΣ/ΙΤΕ
Μάριος Καραούλης	Μεταπτυχιακός φοιτητής Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Μαριάννα Κατηφόρη	Msc Αρχαιολόγος Πανεπιστήμιο Κρήτης
Νίκος Παπαδόπουλος	MSc, Υποψήφιος διδάκτωρ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Απόστολος Σαρρής	Ερευνητής Β΄, Ινστιτούτο Μεσογειακών Σπουδών - ΙΜΣ/ΙΤΕ
Κλεάνθης Σιμυρδάνης	Απόφοιτος Γεωλογίας, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Βασίλης Τρίγκας	Aπόφοιτος του Τμήματος Περιβαλλοντικής Χαρτογραφίας του Πανεπιστημίου Αιγαίου

Στις γεωφυσικές έρευνες στην περιοχή του αρχαιολογικού χώρου Σικυώνας χρησιμοποιήθηκαν ένα όργανο μέτρησης της ηλεκτρικής αντίστασης του εδάφους (Geoscan RM15, Resistance Meter) σε Διπλή Διάταξη (Twin-Probe Array) μαζί με τον πολυπλέκτη ΜPΧ15 και ένα διαφορικό μαγνητόμετρο ροής για τη μέτρηση της κατακόρυφης βαθμίδας του μαγνητικού πεδίου της γης (Geoscan FM36, Fluxgate Gradiometer). Η απόσταση των κινητών ηλεκτροδίων ρεύματος και δυναμικού ήταν 0.5m και η απόσταση του μαγνητομέτρου από την επιφάνεια του εδάφους περίπου στο 0.5m. Το βάθος της διασκόπησης με τις συγκεκριμένες τεχνικές κυμάνθηκε έως 1.5m από την επιφάνεια του εδάφους. Σκοπός των γεωφυσικών διασκοπήσεων ήταν η διερεύνηση του ενδεχομένου παρουσίας υπεδάφειων αρχαιολογικών στόχων μέσω της καταγραφής γεωφυσικών «ανωμαλιών» μικρού βάθους, καθώς και η αποτύπωσή τους σε γεωφυσικούς χάρτες.

Το βήμα δειγματοληψίας παρέμεινε σταθερό στο 1m καθ' όλη τη διάρκεια της γεωφυσικής έρευνας για τις ηλεκτρικές διασκοπήσεις και 0.5m για τις μαγνητικές διασκοπήσεις. Ειδικότερα στις ηλεκτρικές διασκοπήσεις το όργανο μέτρησης της ηλεκτρικής αντίστασης (RM15) χρησιμοποιήθηκε μαζί με τον πολυπλέκτη MPX15 και προγραμματίστηκε με τέτοιο τρόπο ώστε να καταγραφεί η αντίσταση του υπεδάφους από τρία διαφορετικά εδαφικά επίπεδα, καθώς η απόσταση των κινητών διπόλων τέθηκε ίση με 0.5, 0.75 και 1.0 μέτρο.

Αποτελέσματα Μαγνητικών & Ηλεκτρικών Διασκοπήσεων

Τα αποτελέσματα των γεωφυσικών διασκοπήσεων δίνονται παρακάτω.

Αποτελέσματα των μετρήσεων του γεωραντάρ

Επιλέχτηκε η περιοχή γύρω από την τρίκλιτη βασιλική που είχε εντοπιστεί από τις μαγνητικές και ηλεκτρικές διασκοπήσεις κατά την διάρκεια των ερευνών του 2004. Η περιοχή είχε διαστάσεις 45m προς τον άξονα Α-Δ και 27m προς τον άξονα Β-Ν, ενώ ήταν η ίδια που διερευνήθηκε και με τις τεχνικές της ηλεκτρικής τομογραφίας. Οι γραμμές του ραντάρ είχαν διεύθυνση από δυτικά προς ανατολικά. Η δειγματοληψία έγινε ανά 10cm κατά μήκος των γραμμών οι οποίες απείχαν μία απόσταση 0.5m μεταξύ τους. Οι μετρήσεις του ραντάρ πραγματοποιήθηκαν με την μονάδα EKKO 1000 και την κεραία των 450 ΜΗz.

Με τον τρόπο αυτό συλλέχθηκαν 55 τομές του ραντάρ που απεικονίζουν την κατακόρυφη στρωματογραφία του υπεδάφους. Από τις κατακόρυφες αρχικές τομές δημιουργήθηκαν δισδιάστατες οριζόντιες τομές σε διαφορετικά βάθη, υπολογίζοντας μία ταχύτητα μετάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μέσα στην γή ίση με 0,06m/nsec. Έπειτα από την εξέταση των διαφορετικών οριζόντιων τομών, βρέθηκε ότι τα λείψανα της τρίκλιτης βασιλικής περιορίζονται σε ένα βάθος μικρότερο των 150-160cm από την επιφάνεια του εδάφους. Για τον λόγο αυτό υπολογίστηκαν οι οριζόντιες τομές λαμβάνοντας τον μέσο όρο του σήματος των ανακλώμενων κυμάτων ανά 1nsec για χρόνους από 0-30nsec, που αντιστοιχούν σε βάθη από την επιφάνεια του εδάφους έως 180cm.

Αποτελέσματα των μετρήσεων της Ηλεκτρικής Τομογραφίας

Η μέθοδος της γεωηλεκτρικής τομογραφίας εφαρμόστηκε στην ίδια ακριβώς περιοχή που χρησιμοποιήθηκε και η μέθοδος του γεωραντάρ. Σκοπό είχε την καταγραφή της κατακόρυφης της πλευρικής μεταβολής της ηλεκτρικής αντίστασης του υπεδάφους στον χώρο που εντοπίστηκε η τρίκλιτη βασιλική από τις γεωφυσικές διασκοπήσεις του 2004.

Οι ηλεκτρικές τομογραφίες είχαν διεύθυνση από δυτικά προς ανατολικά. Η απόσταση των ηλεκτροδίων κατά μήκος της γραμμής ήταν 1 μέτρο. Για την καταγραφή της φαινόμενης αντίστασης του υπεδάφους επιλέχθηκε η μέθοδος διπόλου-διπόλου και πραγματοποιήθηκαν 28 παράλληλες γραμμές που απείχαν μεταξύ τους επίσης 1 μέτρο.

Για την συλλογή των γεωηλεκτρικών τομογραφικών δεδομένων χρησιμοποιήθηκε το όργανο SYSCAL Pro μαζί με τον πολυπλέκτηSYSCAL SWITCH Pro (SYSCAL Instruments). Το όργανο αυτό είναι πλήρως αυτοματοποιημένο, με αυτονομία και αρκετή εσωτερική μνήμη ώστε να είναι δυνατή η αποθήκευση μεγάλου όγκου δεδομένων. Στο όργανο μπορούν να συνδεθούν ταυτόχρονα μέχρι 48 ηλεκτρόδια. Η αυτόματη πραγματοποίηση των μετρήσεων της αντίστασης του υπεδάφους ελέγχεται από τον πολυπλέκτη, που συνδέεται στο όργανο μέτρησης της αντίστασης, μέσο ενός ειδικού αρχείου που εισάγεται στο όργανο και περιλαμβάνει την γεωμετρία της διάταξης που χρησιμοποιείται. Με τον τρόπο επιτυγχάνεται η συλλογή πολλών δεδομένων υψηλής ποιότητας και ευκρίνειας σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Το τρισδιάστατο γεωηλεκτρικό μοντέλο της περιοχής της βασιλικής με την μορφή οριζόντιων τομών αυξανόμενου βάθους υποδεικνύει ότι τα αρχιτεκτονικά λείψανα της βασιλικής αρχικά εντοπίζονται αρκετά επιφανειακά και φτάνουν μέχρι το βάθος των 1.75 μέτρων από την επιφάνεια του εδάφους.