Fotografia i nauka: Archeologia z lotu ptaka

Droga do niej nie była jednak łatwa. Połączenie dwóch dyscyplin, lotnictwa i archeologii, nastąpiło znacznie później aniżeli skonstruowanie pierwszych maszyn latających, balonów czy dagerotypu, protoplasty aparatu fotograficznego. Pierwszy załogowy lot balonem, napędzanym rozgrzanym powietrzem, odbyli w Wersalu bracia Joseph i Jacques Montgolfier już w 1783 roku, natomiast wspomniane urządzenie Louisa Daguerre'a powstało niespełna pół wieku później.

Lot balonem braci Montgolfier

 
Nikt jednak nie pomyślał wówczas, aby fotografować wykopaliska, nawet z ziemi. Nauka o zamierzchłej przeszłości stawiała dopiero pierwsze kroki, a jej entuzjastów nazywano tajemniczymi poszukiwaczami skarbów, którzy niechętnie widzieli dokumentalistów w miejscach swych poszukiwań. Owszem, niektórzy z nich, jak ojciec archeologii Johann Winckelmann w drugiej połowie XVIII wieku czy Stanisław Kostka Potocki używali szkicowników i w nich zapisywali pomiary oraz zamieszczali przedstawienia odkrytych obiektów. Ale wiek XIX nie przyniósł radykalnej zmiany.

Idea "fotografii z powietrza" narodziła się dość nieoczekiwanie w Indiach, przy okazji konieczności tworzenia bardziej dokładnych map, aniżeli wykonywania ich za pomocą tradycyjnych pomiarów niwelatorami czy teodolitami. Ponoć pierwszym, który zaproponował nowatorską metodę, był skromny porucznik brytyjskich sił kolonialnych, Charles Close.

Charles Close

Zafascynowany pięknem Tadż Mahal, mauzoleum wzniesionym na cześć małżonki Szahdźahana Mumtaz-Mahal, postanowił w 1891 roku nakłonić swoich przełożonych, aby sfotografować z balonu całą okolicę Agry w celach kartograficznych. Niestety, wojskowi biurokraci nie byli wówczas zainteresowani jakąkolwiek dokumentacją odległej od stolicy prowincji "perły w koronie" brytyjskich monarchów.

Tadż Mahal

[kn_advert]

Kolejnym zapaleńcem okazał się również Brytyjczyk, porucznik P. Sharpe, który podczas ćwiczeń wojskowych sfotografował słynny megalityczny krąg (kromlech) w Stonehenge.

Stonehenge

Posłużył się w tym celu balonem, choć już od paru lat znane były samoloty, zdolne do pokonania odpowiedniego, kilkudziesięciokilometrowego  dystansu i osiągnięcia właściwego pułapu, jak choćby Foyer 3 pomysłu braci Wright. Nie wzbudzały jednak zaufania. Były to bowiem drewniane dwupłatowce o rozpiętości skrzydeł 12 metrów i masie 340 kilogramów. Również aparaty fotograficzne i kamery pozostawiały w tym czasie wiele do życzenia. Działały na zasadzie camera obscura i były wyposażone w jeden obiektyw o stałej ogniskowej, tak więc jakość zdjęcia zależała od osiągnięcia odpowiedniej, niezbyt dużej wysokości.

camera obscura

Sharpe zresztą niewiele miał wspólnego z archeologią i wykonał zdjęcie słynnego "sanktuarium Słońca" (uważanego również za obserwatorium astronomiczne) bardziej z ciekawości niż naukowych zainteresowań. Taka sytuacja trwała do początków I wojny światowej. Wprawdzie obfotografowano większe miasta Europy i USA, nikt jednak nie poświęcał zbyt wiele uwagi zabytkom. Nawet Forum Romanum było jedynie jednym z niewiele znaczących elementów fotografii lotniczej Rzymu.

Forum Romanum

Pionierzy

Jednym z pierwszych odkryć stanowiska archeologicznego z lotu ptaka była rzymska willa w Vilbel, w Hesji. Początkowo jej odkrywca, Kurt May, nie miał pojęcia, co tak naprawdę znalazło się na jego fotografii. Dopiero szczegółowe badania wykonane przez archeologa Karla Woelka potwierdziły jego wcześniejszą hipotezę. W tym samym czasie Henry Wellcome (1853-1936), w latach 1913-1914, podjął się wykonania serii zdjęć na prehistorycznym stanowisku, obejmującym przeszło 3000 grobów, Jebel Moya w Nubii, w Sudanie.

Henry Wellcome

Co ciekawe, autor zdjęć zrobionych z wysokości kilkunastu metrów przy pomocy latawca wyposażonego w samoczynnie działający aparat skrzynkowy, niewiele miał wspólnego z archeologią. Jego głównym zajęciem było bowiem prezesowanie farmaceutycznej korporacji, kolekcjonerstwo i filantropia, ale można go z powodzeniem nazwać, jak na tamte czasy, człowiekiem renesansu. Warto dodać, że jego współpracownikiem w Jebel Moya był późniejszy nestor archeologii lotniczej, Osbert G.F.Crawford (1886-1957).

 

[kn_advert]

Osbert Crawford

 

Okres I wojny światowej był przełomem w dziejach nowej dyscypliny wiedzy. Po pierwsze, nagłe zapotrzebowanie na zdjęcia szpiegowskie zaowocowało udoskonaleniem aparatów fotograficznych. Miały po kilka obiektywów o różnych ogniskowych i były w stanie wykonywać zarówno zdjęcia odległych obiektów, jak i dość precyzyjne niewielkich szczegółów uzbrojenia i umocnień. Wykonano wówczas kilka milionów zdjęć, na których obok fortyfikacji i umocnień pojawiały się także ślady zamierzchłej przeszłości. Najwięcej ujęć starożytności zgromadzili Anglicy, Niemcy i Francuzi, który bezpardonowo rywalizowali ze sobą w kolebce cywilizacji, na Bliskim Wschodzie. Theodor Wiegand skłonił niemieckich sztabowców, aby - w porozumieniu ze swymi sojusznikami Turkami - stworzyć w całym regionie instytucję chroniącą dziedzictwo cywilizacji. W latach 1916-1918 stanął na czele Niemiecko-Tureckich Oddziałów Ochrony Zabytków. Los ich został jednak przesądzony po klęsce państw centralnych i rozpadzie Imperium Osmańskiego, w którego granicach znajdowała się znakomita większość asyro-babilońskich i antycznych ruin.

Theodor Wiegand
 

Ponadto już w latach I wojny światowej brytyjscy zwiadowcy, w tym wspomniany Crawford, zapuszczali się na tereny pozornie pozostające jeszcze pod dominacją turecką. Innym agentem-pilotem był francuski jezuita Antoine Poidebard (1878-1955), którego specjalnością była Syria. Ukoronowaniem pracy tego późniejszego profesora na uniwersytecie jezuickim w Bejrucie był szereg fotografii rzymskiego limesu na wspomnianym obszarze oraz monumentalna praca Le trace du Rome danc de désert de Syrie. Le limes de Trajan à la conquête arabe (w wolnym tłumaczeniu: Badania nad limesem rzymskim w okresie Trajana w Syrii).

Antoine Poidebard

W 1923 roku, na uroczystym posiedzeniu Królewskiego Towarzystwa Geograficznego w Londynie, bohater wojenny i dzielny zwiadowca Crawford wygłosił referat zatytułowany Rekonesans lotniczy i archeologia, który został okrzyknięty za moment narodzin archeologii lotniczej. Krótki okres pokoju w latach 1918-1939 obfitował w spektakularne odkrycia wielkich kompleksów zabytkowych, do których zaliczyć należy ruiny miast w jukatańskiej dżungli zaobserwowane przez Charlesa Lindbergha czy odkryte przez Roberta Shipe'a i George'a Johnsona geoglify z Nazca.

Charles Lindbergh
 

geoglify z Nazca

W tym zresztą czasie także archeolodzy "naziemni" święcili swoje triumfy, a grobowiec Tutanchamona, odkryty przez Howarda Cartera, jest zaliczany do największych sensacji w dziejach archeologii. Crawford nie spoczął na laurach. W 1927 roku zaczął wydawać pismo Antiquity, w którym znalazło się wiele publikacji poświęconych archeologicznym rekonesansom lotniczym.

Kłopoty i metodologia

Pojawiły się jednak przeszkody w rozwoju wspomnianej metody. Po pierwsze zastrzeżenia natury militarnej, obecne we wszystkich krajach prowadzących intensywną eksplorację osad, cmentarzysk czy ruin. Na styku ministerstw wojny i resortu kultury dochodziło często do tarć, które najczęściej  były rozstrzygane na korzyść wojskowych.

messerschmitt z Luftwaffe

Paradoksalnie w najlepszej sytuacji były wówczas nazistowskie Niemcy, które poddały ówczesną naukę pełnej kontroli. W latach 1933-1944 niemieccy piloci wykonali tysiące zdjęć lotniczych na potrzeby kartografii.

ortofotomapa

Były to fotografie pionowe, przydatne do tworzenia dokładnych ortofotomap w małej skali (a więc zdjęć lotniczych odpowiednio przekształconych w mapy za pomocą skomplikowanych działań różniczkowych i powiązaniu poszczególnych miejsc terenu z reperami, czyli punktami o znanej wysokości nad poziomem morza), ale mniej przydatne w archeologii. Aparat zainstalowany w podłożu samolotu był skierowany pionowo i mógł uchwycić jedynie płaski obraz ziemi.

przedwojenna awionetka

[kn_advert]

Oczywiście znaleźli się również tacy piloci, którzy wykonywali zdjęcia kierując obiektyw pod dowolny, najlepszy ich zdaniem kąt. Tzw. ujęcie ukośne pozwala na lepszy obraz pagórka czy wału, który może być dziełem człowieka. W ten sposób już Poidebard odkrył szereg fragmentów rzymskich murów, a jego następcy sztuczne wzgórza, noszące na Bliskim Wschodzie nazwę tell, kryjące niekiedy w swym wnętrzu przeszło tysiącletnią historię. Podobnie w 1937 roku, w niemieckim Werla, udało się namierzyć ruiny i wykonać plany cesarskiego pałacu z początków X wieku. Nie był to jednak koniec kłopotów. Wprawdzie fotografia została udoskonalona i znano już obok zdjęć monochromatycznych (czarno-białych) również różne odmiany zdjęć barwnych, wrażliwych na niektóre kolory, a także zdjęcia w podczerwieni oraz filtry, niemniej nadal prospekcja terenowa (a więc bezpośrednie badanie naziemne) i studiowanie starych kronik i opisów uchodziły za podstawę archeologii. Nawet fotogrametria, o której będzie jeszcze mowa, upowszechniona na ziemiach polskich przez Kaspra Weigla (1880-1941), nie znalazła uznania w oczach archeologów. Każdą fotografię lotniczą cechowała nadal zbyt niska rozdzielczość, a ponadto wiele wątpliwości nasuwała interpretacja.

Kasper Weigel

Polscy archeolodzy w dwudziestoleciu międzywojennym

Z przyczyn politycznych polscy uczeni nie mogli podjąć działań na rzecz dokumentacji zabytków z powietrza. Niemniej natychmiast po odzyskaniu niepodległości w 1918 roku podjęli swoją misję ze zdwojoną energią. Ułatwiał to fakt, iż wielu z nich było wykształconymi archeologami na zagranicznych uczelniach, często - jak Józef Kostrzewski (1885-1969) - niemieckich. A trzeba przyznać, że poziom archeologii na uniwersytetach w Berlinie, Wrocławiu czy Poznaniu był bardzo wysoki i stanowił kontynuację niemieckiej szkoły archeologicznej.

Józef Kostrzewski

W 1929 roku Konrad Jażdżewski (1906-1985) wykonał z pokładu wojskowego hydroplanu serię fotografii neolitycznej osady w Rzucewie, która dała nazwę kulturze rzucewskiej, będącej odgałęzieniem kultury ceramiki wstęgowej rytej.

Konrad Jażdżewski

W latach 30-tych, dzięki przypadkowemu odkryciu Biskupina, rozpoczęły się jego badania pod kierunkiem Kostrzewskiego. To unikatowe znalezisko zostało bardzo dokładnie udokumentowane z powietrza przy wykorzystaniu balonów, w tym balonów na uwięzi, które obserwowały prace archeologów z kilkunastometrowej wysokości. Prace "na wysokości" nadzorował Zdzisław Rajewski (1907-1974).

Biskupin z lotu ptaka

[kn_advert]

Wielkopolska i Pomorze znalazły się w tym czasie w głównym nurcie zainteresowań polskich archeologów. Niewątpliwy wpływ na taką sytuację miała przeszłość tych terenów, poddanych intensywnej germanizacji. Z inicjatywy Władysława Kowalenki (1884-1966) został zapoczątkowany projekt utrwalenia na zdjęciach lotniczych regionu zwanego Pałukami, który obfituje we wczesnośredniowieczne grodziska. Tam zresztą znajduje się Biskupin. Na ten cel ówczesny marszałek Polski, Edward Rydz-Śmigły, udostępnił badaczom sterowiec, choć rekonesans ów odbywał się pod nadzorem wojska.

Okres dwudziestolecia międzywojennego charakteryzuje się przewagą "fotografii balonowej". Wprawdzie już piloci w I wojnie światowej czy Charles Lindbergh korzystali z samolotów (w przypadku tego ostatniego był to najnowszy krzyk mocy Lockhead-Sirius), jednak były to przedsięwzięcia kosztowne, a maszyny zbyt ciężkie i mało zwrotne, aby uzyskać odpowiednią widoczność.

Postęp w służbie archeologii

Czasy II wojny światowej można potraktować jako cezurę w rozwoju archeologicznych zdjęć lotniczych. Nadal wojskowi piloci wykonywali zdjęcia zabytków, ale robili to rzadziej, gdyż ich samoloty były bardziej narażone na zestrzelenie przez maszyny wroga. Wciąż najbardziej aktywna w Europie była Luftwaffe, a na Bliskim Wschodzie RAF (Royal Airforce). Niestety, na dalekowschodnim teatrze wojennym nastąpił zastój w związku z opanowaniem większej części obszaru przez Japończyków.

Spitfire - brytyjski samolot z czasów II wojny światowej

Po II wojnie światowej nastąpił znaczny postęp zarówno w rozwoju lotnictwa, jak i sprzętu fotograficznego. Nadal w użyciu były balony, ale najczęściej pełniły funkcję sond o niewielkiej średnicy. Wznowione w 1946 roku prace badawcze w Biskupinie zostały niestety szybko zaniechane, ze względu na niemożność dostosowania parametrów aparatu do niewielkiego balonu sondażowego. Później, w okresie stalinowskim, armia utajniła ortomapy i przez 10 lat nikt nie miał możliwości prowadzenia dalszych badań tą drogą.

Takie balony też mogą być używane w archeologii

Natomiast na Zachodzie sytuacja wyglądała znacznie lepiej. Pojawiły się lekkie samoloty typu Cesna (do dnia dzisiejszego Cessny 152 i 172 są najbardziej cenionymi samolotami w służbie archeologii) oraz nowe modele awionetek o masie startowej poniżej 750 kilogramów (tzw. lekkie).

Cessna 172

Zaistniała również możliwość wykorzystywania niewielkich, bezzałogowych samolotów kierowanych zdalnie z ziemi. To zmniejszało niebezpieczeństwo katastrof, zwłaszcza w przypadku niebezpiecznych podejść, jak w peruwiańskim, położonym wysoko w Andach mieście-sanktuarium Machu Picchu.

Machu Picchu

Innym środkiem lokomocji stały się motolotnie i paralotnie, nawet szybowce, w których jednak najlepiej czuli się amatorzy żądni sensacji, a nie naukowcy.

Zamek Królewski w Warszawie widizany z lotu ptaka - obraz Canaletta

Coraz lepszy sprzęt i obiektywy pozwalają obecnie na dokładną fotografię naszej planety, a osłony przeciwsłoneczne, filtry czy system AF (autofocus) na uzyskiwanie dużej rozdzielczości, a nawet przesyłanie obrazu. Oczywiście ten krótki przegląd nie wyczerpuje wszystkich zmian dokonanych w technice fotograficznej w ostatnim półwieczu. Istnieje przecież cały obszar fotografii i obróbki cyfrowej, a samoloty wyposażone w najnowocześniejszy sprzęt w dziedzinie fotografii lotniczej są sprzężone z GPS (Global Positioning System) i w każdym momencie znają swoją pozycję oraz współrzędne fotografowanego obiektu.

Nowoczesna mapa utworzona na podstawie zdjęcia lotniczego
 

Wreszcie na dużą skalę zaczęto stosować aerofotogrametrię dwuobrazową (stereofotogrametrię) pozwalającą tworzyć "trójwymiarowe" modele poszukiwanych obiektów. Mówiąc w skrócie, metoda ta polega na wykonywaniu zdjęć wzniesienia, wału lub budowli z dwóch różnych punktów, aby uzyskać inne ujęcia tego samego obiektu. Następnie oba zdjęcia nakłada się na siebie i w ten sposób uzyskuje plastyczny obraz np. wzgórza, które może okazać się ukrytym grodziskiem.

[kn_advert]

Coraz większą rolę zaczęła odgrywać teledetekcja, a więc pomiar i zapis fal elektromagnetycznych różnych zakresów, dzięki czemu można obserwować zmiany dynamiki termicznej powierzchni ziemi, a nawet zajrzeć nieco w głąb czy pod powierzchnię wody. Jedną z jej metod jest termowizja, która pozwala umiejscawiać artefakty (zmiany bądź obiekty) znajdujące się płytko pod gruntem. Ponadto teledetekcja rozróżnia takie zmiany jak wilgotność gruntu czy wzrost lub spadek flory na danym terenie, co ma bezpośredni związek ze zmianami temperatury. Zjawiska te mogą wskazywać na ukryte zabytki, który zatrzymują wilgoć, co z kolei skutkuje takim a nie innym "rozkładem" szaty roślinnej. W zasadzie o każdej porze roku, w sensie fenologicznym, można obserwować powierzchnię gruntu i wnioskować na podstawie rozkładu widma fal o zachodzących w nim zmianach bądź ukrytych zabytkach. Skład skały macierzystej, rozkład wód roztopowych, zalewiska itp. dla wytrawnego archeologa mogą mieć niebagatelne znaczenie. Na razie tylko fotografia satelitarna nie znalazła jeszcze należnego miejsca archeologii. A to z racji tego, że z dość kosztownych usług satelitów korzystali głównie wojskowi i służby meteorologiczne. Można wprawdzie na wolnym rynku zakupić w wyspecjalizowanych agencjach zdjęcia satelitarne o dużej rozdzielczości, ale jest to drogie i nie zawsze zgodne z prawem.

Fotografia satelitarna

Pod tym względem rządy mocarstw, a zwłaszcza USA, bardzo ściśle przestrzegają procedur bezpieczeństwa. Po 11 września 2001 roku w Stanach Zjednoczonych obowiązuje Ustawa Patriotyczna (Patriotic Act), która może zablokować inicjatywę uczonych, pragnących obejrzeć sobie świat z orbity okołoziemskiej albo nawet z satelity geostacjonarnego.

Uczeni i entuzjaści

Fotografia lotnicza ma dzisiaj duże grono entuzjastów zarówno w Polsce, jak i za granicą. Od chwili zakończenia II wojny światowej przynajmniej dwa pokolenia archeologów zajmują się stale tą metodą dokumentacji wykopalisk. W latach 1994-2002 na terenie Polski przeprowadzono serię kolorowych zdjęć powierzchni kraju, sfinansowaną z programu PHARE. Dzięki nim można było wykonać mapy topograficzne nawet w skali 1: 5 000, choć same fotografie były wykonane w pięciokrotnie większej. Być może pomogą archeologom, choć wolą oni raczej poruszać się po znanym gruncie i utrwalać na filmach to, co znane i odkryte. Przykładem mogą być budzące po dziś dzień kontrowersje kamienne kręgi w Odrach na Pomorzu, które w latach 60. próbował zinterpretować dyrektor Muzeum Zegarów w Jędrzejowie, Tadeusz Przypkowski (1905-77). Nie zdołał jednak jednoznacznie wykazać, że obiekty mogły pełnić funkcję kalendarza czy formy zegara słonecznego. Był jednym z niewielu w Polsce gnomoników, a więc znawców czasomierzy tego typu.

W latach 60. aktywna była grupa uczonych, wśród których znaleźli się tacy miłośnicy fotografii z lotu ptaka jak Zygfryd Ratajczyk, Kazimierz Bielenin, Edward Buczek czy Tadeusz Biniewski. Na obchody Tysiąclecia Państwa Polskiego zorganizowano kilkuletnie badania (1965-1971) wielu stanowisk z terenu całego kraju przy wykorzystaniu, dzięki uprzejmości wojska, helikoptera.

Kazimierz Bielenin jako honorowy gość uroczystości w Miejskim Ośrodku Kultury w Brzeszczach

 

W 1996 roku, w węgierskiej miejscowości Siófok, odbyła się konferencja archeologów lotniczych z byłych krajów socjalistycznych, członków Aerial Archaeology Research Group (w wolnym przekładzie: Stowarzyszenie Badaczy Archeologii Lotniczej), podczas której zapoznano ich z najnowszymi osiągnięciami w tej dziedzinie nauki zachodniej. Szkolenie to miało nieco zmniejszyć dystans jaki był konsekwencją prawie półwiecza radzieckiej dominacji w tej części Europy.

[kn_advert]

Obecnie do najaktywniejszych badaczy należą poznańscy profesorowie Zbigniew Kobyliński i Włodzimierz Rączkowski, a w Warszawie profesor Mariusz Ziółkowski, obecnie szef Ośrodka Badań Prekolumbijskich UW, uczestnik Projektu Nazca w latach 1985-2010.

Można nie obawiać się o przyszłość archeologii lotniczej. Już wyrasta nowe pokolenie zakochanych w niej badaczy, m.in. w osobach mgra Piotra Wronieckiego, absolwenta UW i archeologa-pilota Krzysztofa Wieczorka, mistrza świata w lataniu precyzyjnym w 2009 roku. Co więcej, panowie szykują nam niespodziankę w postaci filmu "Czy leci z nami archeolog", promującego prospekcję powierzchni ziemi z lotu ptaka.

archeologia z powietrza