علم الآثار الجوي

بدأت أصول التصوير الجوي، الذي أدى إلى ظهور علم الآثار الجوي، في منتصف القرن التاسع عشر بتجارب مبكرة لالتقاط صور للمناظر الطبيعية من الأعلى. يُنسب الفضل إلى المصور الفرنسي نادار (غاسبار-فيليكس تورناشون) في التقاط أول صورة جوية من منطاد عام 1858 فوق ضواحي باريس. ^{[ 6 ] : 66} وفي أمريكا، أصبح جيمس والاس بلاك ، عام 1860، أول شخص ينجح في التقاط صور جوية من منطاد هوائي ساخن فوق بوسطن . وفي نفس الفترة تقريبًا، استخدم ثاديوس لوي ، العالم ورائد الطيران، المناطيد للاستطلاع العسكري خلال الحرب الأهلية الأمريكية .

في السنوات التي سبقت الحرب العالمية الأولى ، بُذلت عدة محاولات مبكرة لاستخدام التصوير الجوي لأغراض أثرية، على الرغم من أنها واجهت في كثير من الأحيان تحديات تقنية وعملية كبيرة. وكان السير هنري ويلكوم ، رجل الأعمال البريطاني الأمريكي في مجال الأدوية والفاعل الخيري، من أوائل الشخصيات التي انخرطت في هذا الجهد. ففي أوائل القرن العشرين، موّل ويلكوم عدة بعثات أثرية في السودان ، حيث استخدم التصوير الجوي بواسطة طائرة ورقية لتوثيق الحفريات في جبل مويا بالسودان. ^{[ 7 ] : 14}

ومع ذلك، فبينما أثبتت نتائج هذه الجهود القيمة المحتملة للصور الجوية في البحوث الأثرية، إلا أن هذه المحاولات المبكرة للحصول على صور قابلة للاستخدام لم تكن كافية. فقد كانت تقنية الكاميرات في ذلك الوقت غير متطورة، ناهيك عن الطرق السابقة لإطلاق الكاميرات جواً. ^{[ 8 ]}

شكّل اندلاع الحرب العالمية الأولى نقطة تحوّل حاسمة في تطور علم الآثار الجوية. فقد كانت القوات الجوية البريطانية والبلجيكية رائدة في استخدام التصوير الجوي للاستطلاع منذ عام ١٩١٤، مما مثّل بداية منهجية منظمة للملاحظات الجوية. ^{[ ٩ ]} وشهد التصوير الجوي تطورًا سريعًا نظرًا لدوره المحوري في الاستطلاع العسكري. واعتمدت كل من دول الحلفاء ودول المحور اعتمادًا كبيرًا على الصور الجوية لرسم خرائط مواقع العدو ومراقبة النشاط في ساحة المعركة. وخلال هذه الفترة، شهدت تقنيات التصوير الجوي تحسنًا ملحوظًا، لا سيما فيما يتعلق بتكنولوجيا الكاميرات والارتفاع وجودة الأفلام الفوتوغرافية. وقد أتاح استخدام طائرات الاستطلاع المتخصصة، المجهزة بكاميرات متطورة، جمع صور عالية الدقة على نطاق ودقة لم يسبق لهما مثيل.

على الرغم من أن التصوير الجوي خلال الحرب كان في المقام الأول أداة عسكرية، إلا أن تطبيقاته في علم الآثار سرعان ما تم إدراكها. فقد كشفت آلاف الصور الجوية الملتقطة فوق أوروبا عن معالم أثرية لم تكن معروفة من قبل، مثل علامات المحاصيل ، التي كانت مرئية من الجو ولكنها غير مرئية من الأرض. هذه الصور، التي كانت مخصصة في الأساس للاستراتيجية العسكرية، كشفت عن معالم أثرية غير متوقعة، لا سيما في أوروبا. وقد أبرز هذا الاكتشاف إمكانات التصوير الجوي ليس فقط للأغراض العسكرية، بل أيضاً للاكتشاف والتوثيق الأثري.

بعد الحرب، تبنى علماء الآثار العديد من التقنيات والتكنولوجيات التي طُوّرت خلال النزاع. وكان لشخصيات مثل عالم الآثار الإنجليزي أو جي إس كروفورد ، الذي يُعتبر على نطاق واسع "أبو علم الآثار الجوي"، دورٌ محوري في تطبيق التطورات التي تحققت خلال الحرب على البحوث الأثرية في زمن السلم. أدرك كروفورد إمكانات التصوير الجوي في البحوث الأثرية، وأجرى مسوحات جوية واسعة النطاق للمناظر الطبيعية الإنجليزية. ونشر العديد من المقالات والكتب حول هذا الموضوع، واضعًا بذلك حجر الأساس لتطوير علم الآثار الجوي كفرع علمي مستقل. شكّل استخدام كروفورد المنهجي للتصوير الجوي في عشرينيات القرن الماضي بداية علم الآثار الجوي الحديث، مستندًا إلى الأسس التي وضعها الرواد السابقون والقفزات التكنولوجية التي تحققت خلال الحرب.

في عشرينيات القرن العشرين، برز أوزبرت جاي ستانوب كروفورد كشخصية محورية في تطوير علم الآثار الجوي. أدرك كروفورد إمكانات التصوير الجوي في توثيق المواقع الأثرية بشكل منهجي. وقد أثبت عمله في بريطانيا والشرق الأوسط أن المسوحات الجوية قادرة على كشف معالم مثل علامات المحاصيل واضطرابات التربة التي لا يمكن رصدها من سطح الأرض. ساهمت جهوده الرائدة في ترسيخ علم الآثار الجوي كمنهج مشروع وأساسي ضمن مجال البحث الأثري الأوسع.

كان الرائد جي دبليو جي ألين مهندسًا إنجليزيًا، وبعد اطلاعه على عمل كروفورد، استلهم فكرة استخدام طائرته الخاصة في سماء جنوب إنجلترا، والتقاط صور للمناظر الطبيعية. وقد مثّل عمله في توثيق المناظر الطبيعية التي تعود إلى عصور ما قبل التاريخ والطرق الرومانية في إنجلترا تقدمًا ملحوظًا في تطبيق الأساليب الجوية في المسوحات الأثرية. ^{[ 7 ] : 69-73 [ 10 ] : 22}

توفر الصور الجوية معلومات قيّمة لتحديد وتسجيل المعالم الأثرية، ومنها:

• الأعمال الترابية: غالباً ما تخلق الضفاف والخنادق والتلال وغيرها من الأعمال الترابية اختلافات طفيفة في التضاريس يمكن رؤيتها بسهولة في الصور الجوية، خاصة عند إضاءتها بأشعة الشمس ذات الزاوية المنخفضة.
• علامات المحاصيل وعلامات التربة: يمكن أن تكشف الاختلافات في نمو النبات أو لون التربة عن وجود معالم مدفونة، مثل الجدران أو الخنادق أو الحفر.
• الهياكل الحجرية: يمكن التعرف على الجدران والمباني وغيرها من الهياكل الحجرية في كثير من الأحيان من خلال شكلها وظلالها وملمسها في الصور الجوية.
• استخدام الأراضي القديم: يمكن في كثير من الأحيان اكتشاف آثار الأنشطة البشرية الماضية، مثل أنظمة الحقول والطرق والقنوات، في الصور الجوية.

من خلال التحليل الدقيق للصور الجوية، يستطيع علماء الآثار تحديد وتوثيق وتفسير مجموعة واسعة من المعالم الأثرية، مما يوفر رؤى قيمة حول الأنشطة البشرية وأنماط الاستيطان في الماضي.

تُشكّل الصور الجوية الأساس لإنشاء مخططات وخرائط دقيقة ومفصلة للمواقع. ويتضمن ذلك ما يلي:

• تحديد الموقع الجغرافي: مواءمة الصور الجوية مع إحداثيات العالم الحقيقي، مما يضمن دقة تحديد الموقع المكاني.
• التصحيح الهندسي : تصحيح التشوهات الهندسية في الصور الجوية، مما يؤدي إلى إنشاء تمثيل دقيق للأرض من الناحية المستوية.
• رسم المعالم: تتبع الخطوط العريضة للمعالم الأثرية المحددة في الصور، وإنشاء سجل رقمي للموقع.
• إنشاء الخرائط الطبوغرافية: استخدام الصور الجوية وبيانات الارتفاع لإنشاء خرائط الكنتور التي توضح شكل وتضاريس الأرض.

تُعدّ هذه المخططات والخرائط ضرورية لتوثيق المواقع الأثرية، وتخطيط عمليات التنقيب، وإدارة موارد التراث الثقافي. فهي توفر سجلاً قيماً لنطاق الموقع وخصائصه وسياقه المكاني، مما يُساعد في تفسيره وإجراء البحوث المستقبلية.

يُعد التصوير الفوتوغرافي الطريقة الأكثر شيوعاً في علم الآثار الجوي. يستخدم علماء الآثار كاميرات وعدسات متخصصة لالتقاط صور عالية الدقة للأرض من الطائرات أو الطائرات بدون طيار.

التصوير المائل مقابل التصوير العمودي

يمكن التقاط الصور الجوية من زوايا مختلفة، كل منها يوفر مزايا مميزة للبحث الأثري:

• التصوير المائل: توفر الصور المائلة، الملتقطة بزاوية، منظورًا مألوفًا، مشابهًا لما تراه العين البشرية. وهذا يُسهّل التعرف على المعالم ويمنح إحساسًا بالعمق والسياق. وتُعدّ الصور المائلة مفيدة بشكل خاص لتصوّر العلاقة بين المواقع الأثرية والمناظر الطبيعية المحيطة بها. ^{[ 18 ]}
• التصوير العمودي: تُلتقط الصور العمودية مباشرةً من الأعلى، مما يوفر رؤيةً مستويةً، ويقلل التشوه، ويتيح إجراء قياسات دقيقة ورسم خرائط. تُعد هذه الصور مثاليةً لإنشاء مخططات دقيقة للمواقع، وتوثيق امتداد المعالم الأثرية، ورصد التغيرات بمرور الوقت. ^{[ 2 ]}

يعتمد اختيار التصوير المائل أو العمودي على أسئلة البحث المحددة وخصائص الموقع قيد الدراسة. وغالبًا ما يستخدم علماء الآثار مزيجًا من التقنيتين للحصول على فهم شامل للسجل الأثري.

تكون بعض المعالم الأثرية أكثر وضوحًا من الجو مقارنةً بالأرض نظرًا لطبيعتها. ومن المفاهيم الأساسية في تفسير الآثار الجوية أن عمليات التكوين تؤثر على معالم الموقع بشكل مختلف بعد هجره. ولكي يتم الكشف عن موقع ما باستخدام تقنية الاستشعار عن بُعد ، يُتوقع وجود تغييرات في التربة أو باطنها، مثل الخنادق والحفر والضفاف والتلال والجدران، والتي غالبًا ما تكون ظاهرة في التضاريس. ^{[ 18 ]}

يمكن إبراز الاختلافات الطفيفة في ظروف الأرض الناتجة عن المعالم المدفونة من خلال عدد من العوامل، ويمكن رؤيتها من الجو:

• علامات الظل : الاختلافات الطفيفة في مستويات الأرض ستلقي بظلال عندما تكون الشمس منخفضة، وتكون أفضل عند النظر إليها من الأعلى.
• علامات المحاصيل : ستحتفظ الخنادق المدفونة بكمية أكبر من الماء وستحتفظ الجدران المدفونة بكمية أقل من الماء مقارنة بالأرض غير المضطربة، مما يتسبب في نمو المحاصيل بشكل أطول أو أقصر، وبالتالي تحديد السمات المدفونة، على سبيل المثال كاختلافات في الدرجة اللونية أو اللون.
• علامات التربة : يمكن رؤية اختلافات طفيفة في لون التربة بين الرواسب الطبيعية والرواسب الأثرية في الحقول المحروثة.
• علامات الصقيع: يمكن أن يظهر الصقيع أيضًا في فصل الشتاء على الحقول المحروثة حيث تتراكم المياه بشكل طبيعي على طول خطوط المعالم المدفونة.
• تجمع المياه: ستؤثر الاختلافات في المستويات والخصائص المدفونة أيضًا على طريقة تصرف المياه السطحية عبر الموقع، مما ينتج عنه تأثيرات ملحوظة بعد هطول الأمطار الغزيرة.

للحصول على تأثير ثلاثي الأبعاد، يمكن عرض زوج من الصور العمودية المتداخلة، المأخوذة من مواقع متباعدة قليلاً، بشكل مجسم .

إلى جانب التصوير الجوي التقليدي، يستخدم علماء الآثار مجموعة من تقنيات الاستشعار عن بُعد لاستكشاف المواقع الأثرية دون الحاجة إلى التنقيب المادي. تتضمن هذه الأساليب جمع البيانات من مسافة بعيدة باستخدام أجهزة استشعار متخصصة تكشف وتسجل أشكالًا مختلفة من الإشعاع الكهرومغناطيسي . يمكن لهذه المعلومات أن تكشف عن معالم تحت سطح الأرض، وتنوعات في الغطاء النباتي، وغيرها من الدلائل الأثرية التي لا تُرى بالعين المجردة. على سبيل المثال، يمكن استخدام البيانات الرقمية، مثل بيانات المسح الليزري المحمول جوًا (ALS)، بفعالية في "سير العمل المؤتمت بشكل كبير" ^{[ 19 ]} (وهي عملية تستخدم منطقًا قائمًا على قواعد محددة لتنفيذ مهام تعمل دون تدخل بشري)، كما في مشروع استمر ست سنوات استخدم التصنيف الآلي الخاضع للإشراف لمسح مساحة 35,000 كيلومتر ^مربع (14,000 ميل مربع ) من ولاية بادن-فورتمبيرغ في ألمانيا، حيث تم تحديد ما يصل إلى 600,000 موقع محتمل. ^{[ 19 ]}   

تُستخدم سلسلة صور الأقمار الصناعية لاندسات التابعة لوكالة ناسا (الرصد عبر الأقمار الصناعية) بكثرة في علم الآثار الجوي. يصف رينفرو وبان التقنيات المستخدمة بأنها ماسحات ضوئية "تسجل شدة الضوء المنعكس والأشعة تحت الحمراء من سطح الأرض، وتحولها إلكترونيًا إلى صور فوتوغرافية". ^{[ 20 ]} وقد ساعدت صور لاندسات في تحديد معالم واسعة النطاق، مثل مجرى نهر قديم يمتد من صحراء المملكة العربية السعودية إلى الكويت. ^{[ 21 ]}

الرادار الجوي ذو الرؤية الجانبية ( SLAR ) هو تقنية استشعار عن بعد تسجل نبضات الإشعاع الكهرومغناطيسي من طائرة. استخدم ريتشارد آدامز تقنية SLAR لتحديد شبكة من أنظمة الري المائية المحتملة لحضارة المايا تحت الغابات المطيرة الكثيفة، وذلك من خلال طائرة تابعة لوكالة ناسا. ^{[ 22 ]}

تعتمد تقنية الرادار ذي الفتحة التركيبية ( SAR ) على معالجة صور الرادار لإنشاء بيانات عالية الدقة. ^{[ 22 ]} تتميز هذه التقنية بأن نتائجها لا تتأثر بالظروف الجوية أو حلول الليل. يصفها رينفرو وبان بأنها "بديل سريع وغير مدمر للمسح السطحي، ولا يتطلب جمع أي مواد أثرية ". ^{[ 23 ]} ويمكن أن تكون أسرع وأقل استهلاكًا للوقت من المسح السطحي.

يستخدم نظام الليدار (الكشف الضوئي وتحديد المدى)، المعروف أيضًا باسم المسح الليزري المحمول جوًا (ALS)، نبضات الماسح الضوئي الليزري لقياس المسافة إلى الأرض والأجسام الأخرى. ومن خلال إرسال آلاف النبضات في الثانية الواحدة وتسجيل الوقت الذي تستغرقه للعودة إلى المستشعر، يُنشئ الليدار نماذج ثلاثية الأبعاد عالية الدقة لسطح الأرض. وفي علم الآثار، يُعد الليدار ذا قيمة بالغة للأسباب التالية:

• رسم خرائط التضاريس: يمكن لتقنية LiDAR اختراق الغطاء النباتي الكثيف، مما يكشف عن اختلافات دقيقة في التضاريس قد تشير إلى وجود معالم مدفونة مثل الجدران أو الخنادق أو التلال.
• إنشاء نماذج الارتفاع الرقمية (DEMs): توفر هذه النماذج تمثيلات مفصلة لسطح الأرض، مما يسمح لعلماء الآثار بتحديد المعالم الأثرية التي لا تظهر بوضوح على الأرض. ^{[ 24 ]}
• تصور المناظر الطبيعية: يمكن استخدام بيانات LiDAR لإنشاء تصورات مذهلة للمناظر الطبيعية الأثرية، مما يساعد في تفسير تخطيط الموقع وأنماط استخدام الأراضي.

في المناطق التي لم تُوثَّق بعد (أو حيث تُعتبر الخرائط سرية)، تُعدّ صور الأقمار الصناعية ضرورية لتوفير خرائط أساسية للتنقيب . ^{[ 22 ]} تُقدّم صور الأقمار الصناعية منظورًا واسعًا، إذ تُغطي مساحات شاسعة وتُوفّر بيانات قيّمة للدراسات الإقليمية وعلم آثار المناظر الطبيعية. تلتقط أنواع مختلفة من الأقمار الصناعية أطوالًا موجية مختلفة من الضوء، مما يُوفّر معلومات حول:

• أنماط الغطاء النباتي: يمكن أن يكشف تحليل الاختلافات في صحة الغطاء النباتي وكثافته عن آثار الهياكل القديمة أو ممارسات استخدام الأراضي.
• تكوين التربة: يمكن أن تساعد صور الأقمار الصناعية في تحديد أنواع التربة المختلفة، والتي يمكن ربطها بالأنشطة البشرية السابقة.
• تغيرات استخدام الأراضي: يمكن أن يوفر رصد التغيرات في استخدام الأراضي بمرور الوقت رؤى حول أنماط الاستيطان والتأثيرات البيئية.

يُعدّ برنامج جوجل إيرث أحد الموارد المفيدة للوصول إلى صور الأقمار الصناعية . تتضمن هذه المنصة مجموعة متنوعة من صور الأقمار الصناعية والصور الجوية، مثل سلسلة ناسا لاندسات، وإيكونوس ، وكويك بيرد، وجيو آي، وغيرها. ^{[ 22 ]}

استُخدمت صور الأقمار الصناعية كورونا (CORONA) التي التُقطت خلال الحرب الباردة على نطاق واسع في إعداد الخرائط الأساسية والتفسيرات الأولية. ^{[ 22 ]} وعلى عكس الصور الأخرى، تستخدم كورونا صورتين لنفس المعلم لإنشاء رؤية مجسمة ، مما يسمح بفحص وتفسير أكثر دقة في ثلاثة أبعاد. ^{[ 2 ]}

تلتقط تقنية التصوير الحراري الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام، مما يكشف عن اختلافات في درجة الحرارة والانبعاثية . في علم الآثار، يمكن استخدام هذه التقنية في:

• الكشف عن الهياكل المدفونة: قد تحتفظ الجدران والأساسات وغيرها من المعالم تحت السطحية بالحرارة بشكل مختلف ( القصور الحراري ) عن التربة المحيطة، مما يخلق شذوذات حرارية مرئية في الصور الحرارية.
• تحديد أنماط الرطوبة: يمكن أن تؤثر الاختلافات في رطوبة التربة ونتح النبات ( التبخر النتحي ) على درجة الحرارة، مما يكشف عن السمات الأثرية المحتملة.
• مراقبة حالة المواقع: يمكن أن يساعد التصوير الحراري في تقييم حالة المواقع الأثرية وتحديد المناطق المعرضة لخطر التلف.

يُستخدم جهاز ASTER (مقياس الإشعاع الحراري والانعكاسي الفضائي المتقدم) لإنشاء خرائط "درجة حرارة سطح الأرض، والانعكاس ، والارتفاع". ^{[ 23 ]} وهو مثبت على جانب القمر الصناعي Terra ويمكن استخدامه لإنشاء نماذج الارتفاع الرقمية .

تلتقط تقنيات التصوير المتقدمة هذه البيانات عبر نطاق واسع من الطيف الكهرومغناطيسي، متجاوزة الضوء المرئي الذي تلتقطه الكاميرات التقليدية.

• التصوير متعدد الأطياف : يسجل البيانات في عدد محدد من نطاقات الأطوال الموجية الأوسع، والتي تشمل غالبًا الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. وهذا يساعد على التمييز بين الاختلافات الدقيقة في الغطاء النباتي والتربة ومواد البناء، مما يُسهم في تحديد المعالم الأثرية.
• التصوير الطيفي الفائق : يجمع البيانات في مئات النطاقات الطيفية الضيقة والمتصلة، مما يوفر بصمة طيفية مفصلة لكل بكسل في الصورة. يتيح ذلك تحديد المواد بدقة بناءً على خصائصها الطيفية الفريدة، والتي يمكن استخدامها لرسم خرائط لأنواع مختلفة من الغطاء النباتي، وتحديد المعالم المدفونة، وحتى تحليل تركيب المواد الأثرية.

لتحليل البيانات، يجب تحليل الصور الجوية وتفسيرها باستخدام مهارات متخصصة. يشمل ذلك فهم عمليات التكوين، بالإضافة إلى التاريخ المعاصر وتاريخ المناظر الطبيعية . ^{[ 24 ]} غالبًا ما تُجرى أعمال التنقيب الأثري الجوي باستخدام برامج حاسوبية (مثل نظم المعلومات الجغرافية ) للمساعدة في التفسير. تتطلب البيانات الأولية التي يتم جمعها من خلال التصوير الجوي والاستشعار عن بُعد معالجة وتفسيرًا دقيقين لاستخلاص معلومات أثرية ذات مغزى. يتضمن ذلك ما يلي:

• تحديد الموقع الجغرافي : محاذاة الصور مع إحداثيات العالم الحقيقي، مما يضمن دقة تحديد الموقع المكاني.
• التصحيح الهندسي: تصحيح التشوهات الهندسية في الصور الجوية، مما يؤدي إلى إنشاء تمثيل دقيق للأرض من الناحية المستوية.
• تحسين الصورة : تطبيق تقنيات متنوعة لتحسين وضوح الصورة، وإبراز الميزات الدقيقة، وإزالة التشويش.
• استخلاص المعالم : تحديد وتوضيح المعالم الأثرية من الصور، وغالبًا ما يتم ذلك بمساعدة التفسير البصري وبرامج تحليل الصور.
• التحليل المكاني : استخدام برامج نظم المعلومات الجغرافية لتحليل العلاقات المكانية بين المعالم الأثرية والمناظر الطبيعية المحيطة بها.

التصوير المساحي هو تقنية لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد من صور متداخلة. من خلال تحليل المنظورات المختلفة الملتقطة في صور متعددة، يمكن لبرامج متخصصة إعادة بناء هندسة المشهد. في علم الآثار، يُستخدم التصوير المساحي للأغراض التالية:

• إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد مفصلة للمواقع والقطع الأثرية: يمكن استخدام هذه النماذج للتوثيق والتحليل والاستكشاف الافتراضي.
• إنشاء قياسات وخطط دقيقة: يمكن استخراج الأبعاد الدقيقة والعلاقات المكانية من النماذج ثلاثية الأبعاد.
• مراقبة التغيرات في الموقع: يمكن أن تكشف مقارنة النماذج التي تم إنشاؤها في أوقات مختلفة عن تغيرات طفيفة في حالة الموقع، مما يساعد في جهود الحفظ.

تُعدّ نظم المعلومات الجغرافية (GIS) أدوات أساسية في علم الآثار الحديث، إذ توفر منصة قوية لإدارة البيانات المكانية وتحليلها وعرضها بصريًا. وفي علم الآثار الجوي، تلعب نظم المعلومات الجغرافية دورًا حاسمًا في:

• تكامل البيانات : يتيح نظام المعلومات الجغرافية لعلماء الآثار دمج البيانات من مصادر متنوعة، مثل الصور الجوية وصور الأقمار الصناعية وتقنية الليدار والمسوحات الأرضية، في قاعدة بيانات جغرافية مرجعية واحدة. وهذا يُسهّل فهمًا شاملاً للموقع والمناظر الطبيعية المحيطة به.
• التحليل المكاني: تُمكّن نظم المعلومات الجغرافية من إجراء تحليل مكاني متطور، مما يسمح لعلماء الآثار بدراسة الأنماط والعلاقات داخل البيانات. ويشمل ذلك تحليل توزيع المواقع، وتحديد تجمعات المعالم، ونمذجة العلاقة بين المواقع والعوامل البيئية.
• النمذجة التنبؤية : من خلال تحليل مواقع المواقع المعروفة والمتغيرات البيئية، يمكن استخدام نظم المعلومات الجغرافية للتنبؤ باحتمالية العثور على مواقع أثرية غير مكتشفة في منطقة معينة. وهذا يساعد في تحديد أولويات جهود المسح ويزيد من كفاءة التحقيقات الأثرية.
• التصور والتفسير: توفر نظم المعلومات الجغرافية أدوات لإنشاء الخرائط، والتصورات ثلاثية الأبعاد، والعروض التفاعلية للبيانات الأثرية. وهذا يساعد في تفسير السياق المكاني للمواقع، وإيصال النتائج إلى الجهات المعنية، وإشراك الجمهور في البحوث الأثرية.

غالباً ما تتطلب الصور الجوية الخام تحسيناً لزيادة وضوحها وإبراز المعالم الأثرية. وتُستخدم تقنيات معالجة الصور الرقمية المختلفة، بما في ذلك:

• تمديد التباين: يزيد الفرق بين درجات الألوان الفاتحة والداكنة في الصورة، مما يجعل الملامح الدقيقة أكثر وضوحًا.
• الترشيح المكاني: يقلل من التشويش ويعزز الحواف، مما يحسن من رؤية المعالم الخطية مثل الجدران أو الطرق.
• نسبة النطاقات: تجمع البيانات من نطاقات طيفية مختلفة لتسليط الضوء على سمات أو مواد محددة، مثل أنواع النباتات أو التربة.
• تحليل المكونات الرئيسية (PCA): يقلل من تكرار البيانات ويسلط الضوء على الاختلافات الدقيقة في الصور متعددة الأطياف أو فائقة الأطياف.
• التصنيف: يقوم بتخصيص وحدات البكسل لفئات مختلفة بناءً على خصائصها الطيفية، مما يساعد على تحديد ورسم خرائط لأنواع مختلفة من الغطاء الأرضي أو المعالم الأثرية.

تُعد تقنيات تحسين الصور وتحليلها هذه بالغة الأهمية لاستخراج معلومات ذات مغزى من الصور الجوية، مما يسمح لعلماء الآثار بتحديد السمات الأثرية الدقيقة وتفسير أهميتها ضمن المشهد الأوسع.

استُخدمت تقنيات علم الآثار الجوية، وتحديدًا تقنية الليدار ، لدراسة موقع مدينة ماياوية في بليز، يعود تاريخها إلى الفترة ما بين 550 و900 ميلادي. عمل عالما الآثار آرلين وديان تشيس، من جامعة سنترال فلوريدا، لمدة 25 عامًا في الغابة الاستوائية المطيرة الكثيفة، وتمكنا من رسم خريطة لمساحة 23 كيلومترًا ^مربعًا (8.9 ميل مربع ) من المستوطنة. في نهاية موسم الجفاف عام 2009، قاما بأربعة أيام متواصلة من التحليق باستخدام تقنية الليدار، تلتها ثلاثة أسابيع من التحليل بواسطة خبراء الاستشعار عن بُعد. وقد مكّنهما ذلك من تجاوز نتائج السنوات الخمس والعشرين السابقة، حيث كشفا عن مساحة تزيد عن 177 كيلومترًا ^مربعًا (68 ميلًا مربعًا ) من المدينة، وهي مساحة أكبر بكثير مما كان متوقعًا. علاوة على ذلك، تم نمذجة المشهد ثلاثي الأبعاد، مما أدى إلى اكتشاف مواقع جديدة محتملة مثل "الآثار، والمدرجات الزراعية، والجسور الحجرية" ^{[ 25 ]} (والتي ستخضع لمزيد من البحث لفهم أعمق). وهكذا يمكننا أن نرى التأثير المذهل الذي يمكن أن تحدثه الأساليب الجوية في تبسيط المسح الأثري، ودفع حدود ما هو ممكن.      

تُقدّم مدينة حمص في سوريا مثالاً على كيفية استخدام أنواع مختلفة من صور الأقمار الصناعية معاً. يقع الموقع في منطقة معروفة بصعوبة المسح الأثري فيها، إذ يُصعّب تنوّع التضاريس اكتشاف المواقع الأثرية. ونتيجةً لذلك، تُعدّ حمص موقعاً مثالياً للاستطلاع الجوي. غالباً ما تُخفي الزراعة الحديثة الآثار من خلال ممارسات مثل الحراثة العميقة (التي تُزيل العديد من السدود والمواقع المنخفضة من السجل الأثري). ^{[ 21 ]} علاوةً على ذلك، تُخفي أنواع وكثافات الغطاء النباتي المختلفة المواقع الأثرية في كثير من الأحيان، مما يُعيق رؤيتها.

جمعت مشاريع حمص بين استخدام صور الأقمار الصناعية كورونا ، ولاندسات ، وإيكونوس ، وكويك بيرد لرصد "التفاعلات البشرية والبيئية طويلة الأمد" ^{[ 21 ]} ، وعلى نطاق أوسع، لتقييم المشهد الطبيعي، على مساحة 630 كيلومترًا مربعًا لم تكن تتوفر عنها قاعدة بيانات سابقة للبقايا أو صور جوية. ومن خلال العمل الميداني، تم الكشف عن التطبيقات والقدرات المختلفة لتقنيات صور الأقمار الصناعية هذه، مما أبرز أهمية استخدام أساليب متعددة للبحث الأثري معًا.

لم تكن صور القمر الصناعي LANDSAT كافية عند استخدامها في تحديد المواقع ورسم الخرائط، وذلك بسبب انخفاض دقتها مقارنةً بصور Quickbird وIKONOS، ولكنها كانت الأكثر نجاحًا في توصيف البيئة وتصوير معدلات التغير. ^{[ 21 ]}

نجحت صور القمر الصناعي كورونا في رصد مواقع تعود لفترة زمنية واحدة، والتي لم يتمكن القمر الصناعي إيكونوس من رصدها. علاوة على ذلك، ساعدت صور كورونا في الكشف عن أنظمة الحقول القديمة، وعلامات المحاصيل داخل الحقول، مما كشف عن مجاري مائية قديمة. ^{[ 21 ]}

في هذه الحالة، أثبت الكشف البصري وتفسير صور الأقمار الصناعية أنه أكثر فائدة من معالجة صور لاندسات. ^{[ 21 ]}

من خلال التفسير، تم تحديد المواقع الأثرية على أنها تلال ذات علامات تربة منخفضة الارتفاع، "مع بقايا تتراوح من جدران صغيرة يقل عرضها عن متر واحد إلى مستوطنات كبيرة متعددة الفترات." ^{[ 21 ]} أظهرت المشاريع ككل مدى قيمة علم الآثار الجوي للمسح الأثري، خاصة عبر التضاريس التي لا يمكن فيها استخدام تقنيات أخرى.