Manyetik anomalilerin sınır görüntüleme analizleri ve ters çözümü ile Alabanda Antik Kenti'nde gömülü arkeolojik yapıların belirlenmesi
Imaging of buried archeological structures in the Alabanda Ancient City using the edge detection analysis and inverse modeling of the magnetic anomalies
Yazar: HASAN KARAASLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜNAY BEYHAN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeofizik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Arkeometri = Archaeometry ; Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Arkeojeofizik = Archaeogeophysics ; Jeoarkeometri = Geoarcheometry

Özet:
Anahtar kelimeler: Arkeojeofizik, manyetik gradyent tensör, özdeğer analizi, tilt açısı, Euler dekonvolüsyonu, manyetik potansiyel, Alabanda Antik Kenti

Bu çalışmada, manyetik yöntem sınır analizi teknikleriyle gömülü arkeolojik yapıların sınırlarının ve geometrik özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Buna binaen tez çalışmasında bir Karia kenti olan Alabanda Antik Kenti'nde bulunan ve bir antik su yapısına ait olan gömülü yapılar jeofizik çalışmalarla belirlenmiş ve sonrasında kazı çalışmalarına yön verilerek literatüre kazandırılmıştır. 

Bu amaçla, çalışmada manyetik anomali kaynaklarının sınır görüntüleme analizleri ve derinlik bilgileri için Tilt açısı, Euler dekonvolüsyonu çözümleri, Manyetik Gradyent Tensör (MGT) Sınır Analizi teknikleri ve sonrasında yeni bir uygulama olarak Gradyent Tensör Özdeğer Sınır Analizi uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda, yeni bir sınır analizi operatörü olarak MGT matrisinin düşey bileşeni ile normalize edilmiş olan NK operatörü kullanılmıştır. Tekniklerin tamamı yapay model verileri üzerinde denenerek arazi verisine uygulanmıştır. Ek olarak 3-B Elektrik Özdirenç Tomografi (ERT) ters çözüm kesitleri ve 2-B manyetik suseptibilite ters çözüm çalışması, sınır analizi tekniklerinin çözüm gücünü ve doğruluğunu sınamak için karşılaştırma amaçlı olarak kullanılmıştır.

Yapılan arkeolojik kazı çalışmaları sonucu alanın bir kısmında ortaya çıkarılan gömülü yapılar jeofizik haritalarda beyaz dikdörtgenler ile işaretlenmiş ve tekniklerin yorumlanmasında ve doğruluğunun sınanmasında kullanılmıştır. Tilt açısının sıfır konturu yapı sınırlarının görüntülenmesi hususunda kazı alanıyla ve ERT kesitleriyle büyük oranda uyumludur. Ayrıca tilt açısının ±45°(±0.785 radyan) değerleri arasındaki mesafenin yarısından hesaplanan derinlik değerleri de ERT kesitleri ve manyetik ters çözüm kesitinden hesaplanan derinlikler ile uyumludur. Euler dekonvolüsyonu sonuçları tilt açısının sıfır konturu ile büyük uyum içindedir. Ek olarak Euler çözümlerinden elde edilen derinlikler de ters çözüm kesitleri ile örtüşmektedir. MGT bileşenleri gömülü yapılara ait sınır bilgileri yanında, yapının uzanımı ve köşe noktaları ile ilgili bilgiler üretmiştir.  NK'nın çözünürlüğü tilt açısı ile karşılaştırılmış ve NK'nın sınırları daha açık ve net görüntülediği tespit edilmiştir. Ayrıca gürültü içeriğinde NK, tilt açısından daha başarılı ve temiz sonuçlar üretmiştir.

Abstract:
Keywords: Archaeogeophysics, magnetic gradient tensor (MGT), eigenvalue analysis, tilt angle, Euler deconvolution, magnetic potential, Alabanda ancient city

In this study, it is aimed to determine the boundaries and geometric properties of buried archaeological structures by magnetic edge detection techniques. The buried structures of an ancient water structure in the ancient city of Alabanda, a Carian city presently located in Aydın, Western Turkey, were determined by geophysical studies. Tilt angle, Euler deconvolution solutions, Magnetic Gradient Tensor (MGT) Boundary Analysis techniques and then a new application of Gradient Tensor Eigenvalue Boundary Analysis applications were carried out in the study for edge detection analysis and depth information of magnetic anomaly causative sources. In this context, a new normalized approach NK operator, which normalized with vertical component of MGT matrix, was utilized as a new edge detector operator. All of the techniques have been tested on synthetic data, which were generated from prism models, and then implemented to the real field data. In addition, three-dimensional (3D) electrical resistivity tomography (ERT) inversion sections and two-dimensional (2D) magnetic inversion section were checked against the results of edge detection analysis.

The buried structures, which unearthed in a part of the study area by archaeological excavations, were marked with white rectangles on the generated geophysical maps and used in assessment of the techniques performance and interpretation of the results. The zero contour of the tilt angle is highly compatible with the excavation area and the ERT sections with respect to determining of the boundaries of buried structures. In addition, the depth values calculated from half of the distance between the positive and negative 45° (0,785 radians) tilt angle values are also compatible with the depths obtained from the ERT and magnetic inversion sections. Euler deconvolution results are in great agreement with the zero contour of the tilt angle. The depths obtained from Euler solutions also coincide with both inversion sections. MGT components produced information about the geometric shape and corner points of the buried structures. The resolution of NK was compared with the tilt angle and it was seen that NK determined the boundaries more clearly. Furthermore NK produced more successful and cleaner results than the tilt angle technique in the presence of noise.