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Improved Documentation of Cultural Heritage using Digital Photogrammetry with Visible and Thermal Images from Unmanned Aerial Vehicles (UAV)

Güleç Korumaz, Saadet Armağan

There is always need for reliable and accurate data for documentation of cultural heritage including archaeological areas. The development in 3D data acquisition has let some technologies use for getting a complete documentation. Close range photogrammetry and terrestrial laser scanning are among the most common used techniques which help to get 3D data acquisition, with high level of detail, accuracy and effective results. However, these techniques are not always the most suitable ones for large archaeological areas, yet aerial images may help to provide a general overview of the area which is fundamental for interpretation and documentation of archaeological sites. Because of the limitations in aerial photogrammetry, UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) has become an optimal solution for archaeological areas documentation with its potentials in the context of costs and abilities. To cover large areas at different altitudes, to be able to fly at different altitudes, under different weather conditions, to acquire image with high resolution are among the main advantages of this technology which make it usable and preferable for archaeological documentation. Since UAVs have been rapidly improving in sophistication and reliability, its possibilities aid in archaeological research have recently generated much interest, particularly for documenting sites, monuments and excavations. In this case study several aerial surveys will be conducted with a UAV mounted thermal camera on an archaeological area. After acquiring aerial images, they will be processed for producing both color and thermal-imagery in related software. Next step will be the alignment of the images in order to build an accurate and georeferenced 3D and mesh model of surveyed area. Then colored and thermal orthophoto mosaics as well as digital surface model (DSM) will be obtained for the documentation. The datasets of thermal images and color images will be collected and compared in order to detect archaeological remains on and under the ground.

Es besteht immer Bedarf an zuverlässigen und genauen Daten für die Dokumentation des kulturellen Erbes, einschließlich archäologischer Gebiete. Die technischen Entwicklungen in der 3D-Datenerfassung haben erst die vollständige Dokumentation ermöglicht. Nahbereichsphotogrammetrie und terrestrisches Laserscanning gehören zu den am häufigsten verwendeten Techniken, die 3D-Datenerfassung mit hohem Detaillierungsgrad, Genauigkeit und effektive Ergebnissen ermöglichen. Diese Techniken sind jedoch nicht immer die am besten geeigneten für große archäologische Gebiete, dennoch können Luftbilder helfen, einen allgemeinen Überblick über das Gebiet zu geben, was für die Interpretation und Dokumentation archäologischer Stätten von grundlegender Bedeutung ist. Aufgrund der Einschränkungen in der Luftbildvermessung sind UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) zu einer optimalen Lösung für die archäologische Geländedokumentation mit ihren Potenzialen im Kontext von Kosten und Fähigkeiten geworden. Hauptvorteile dieser Technologie sind u.a. große Gebiete in verschiedenen Höhen abzudecken und unter verschiedenen Wetterbedingungen fliegen zu können, Bilder mit hoher Auflösung aufzunehmen, die dann auch für die archäologische Dokumentation nutzbar und damit auch anderen Verfahren vorzuziehen sind. Da sich die UAVs in Bezug auf Entwicklungsgrad und Zuverlässigkeit rasant verbessert haben, haben ihre Möglichkeiten zur Unterstützung der archäologischen Forschung in jüngster Zeit großes Interesse geweckt, insbesondere bei der Dokumentation von Stätten, Denkmälern und Ausgrabungen. In dieser Fallstudie werden mehrere Kampagnen von Luftaufnahmen mit einer UAV-Wärmebildkamera auf einem archäologischen Gebiet durchgeführt. Nach der Bildaufufnahme die Farb- und Wärmebilder in einer entsprechenden Software verarbeitet. Der nächste Schritt wird die Verknüpfung der Bilder sein, um ein genaues und georeferenziertes 3D- und Netzmodell des vermessenden Bereichs zu erstellen. Anschließend werden farbige und thermische Orthophoto-Mosaike sowie digitale Oberflächenmodelle (DSM) für die Dokumentation abgeleitet. Die Datensätze von Wärme- und Farbbildern werden gesammelt und verglichen, um archäologische Überreste auf und unter dem Boden zu erkennen.

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Güleç Korumaz, S.A., 2019. Improved Documentation of Cultural Heritage using Digital Photogrammetry with Visible and Thermal Images from Unmanned Aerial Vehicles (UAV). https://doi.org/10.24355/dbbs.084-201907191317-0
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