Elektrik özdirenç ters-çözümüyle çok katmanlı arkeolojik yerleşmelerin görüntülendirilmesi

Abstract

Farklı arkeolojik dönemlere ilişkin karmaşık arkeolojik konteks içeren çok katmanlı höyük türü yerleşmeler arkeolojide önemli araştırma alanlarından biridir. Bu tez çalışmasında, elektrik özdirenç ters-çözüm (elektrik özdirenç tomografisi-ERT) yönteminin veri toplama ve ters-çözüm stratejileri höyük türü arkeolojik yerleşmeler bağlamında benzetim ve arazi çalışmaları yardımıyla araştırılmıştır. ERT sonuçları, farklı elektrot dizilimleri (Wenner-alfa, Wenner-Schlumberger, dipol-dipol, pol-pol ve pol-dipol), profil ile elektrot aralıkları ve profil yönlenmesi etkileri göz önüne alınarak test edilmiştir. Ayrıca, yöntemin gömülü yapılar ile farklı arkeolojik dönemlere ilişkin yerleşim mimarisini görüntülendirmedeki başarısı incelenmiştir. Yöntemin 3-boyutlu uygulamalarında düz ve ters-çözüm değerlendirmeleri ticari ve geliştirilen Matlab tabanlı programlar ile gerçekleştirilmiştir. Bu değerlendirmelerde, bloklu ve düzgünlük-kısıtlı ters-çözümler kullanılırken, düz-çözüm ise sonlu-elemanlar ve sonlu-farklar yaklaşımları ile başarılmıştır. Modelleme ve arazi çalışmaları, ERT yönteminin arkeolojik yapı ile örtü toprak arasında yeteri bir özdirenç zıtlığı bulunması durumunda başarılı yeraltı görüntüleri ürettiğini göstermiştir. Ayrıca Matlab tabanlı programın, ticari yazılıma oldukça benzer sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Değerlendirmelerde kısmi-3B görüntüler yetersiz bir çözünürlüğe sahipken, yarı-tam 3B çözümler yeraltının daha yorumlanabilir görüntülerini vermiştir. Dizilim araştırmalarında ise, dipol-dipol, pol-pol ve pol-dipol dizilimleri Wenner ve Wenner-Schlumberger dizilimlerine göre daha nitelikli görüntüler sunmuştur. Profil ve elektrot aralıkları ile profil yönlenmesinin etkileri de bu çalışma ile ortaya çıkarılmıştır. Böylece, yöntemin veri toplama ve değerlendirme aşamalarında uygun yolların izlenmesiyle yeraltının 3-boyutlu özdirenç dağılımı ayrıntılı olarak belirlenebilmekte ve gömülü yapıların yorumlanması daha kolay bir biçimde yapılabilmektedir. Sonuç olarak bu tez çalışması elektrik özdirenç ters-çözümünün höyük türü yerleşmelerin çok katmanlı stratigrafisinin görüntülendirilmesinde önemli bir araç olabileceğini ortaya koymuştur. In archaeology, multilayered settlements (höyük, tell, tepe) are among the most important sites for investigation and excavation. This type of site is a sub-circular, nucleated settlement composed of mud and stone-based materials remaining from different archaeological times; it presents a complex archaeological context. This thesis discusses the usefulness of the data acquisition and inversion facilities of electrical resistivity inversion (electrical resistivity tomography-ERT) method to define buried structures and settlement plans of various archaeological layers of the höyük. ERT results were analyzed according to the effects of different electrode arrays (Wenner-alfa, Wenner-Schlumberger, dipole-dipole, pole-pole and pole-dipole), line and electrode intervals and line orientations in the context of simulation and field studies. The inversion of the apparent resistivity data were achieved using a developed code in Matlab and commercial software. The robust and smoothness-constrained inversion techniques were performed during the evaluations in which the forward solution was achieved using the finite-difference and finite-element approaches. Modelling and field studies reveal that the ERT method produces satisfactory subsurface images if there is sufficient resistivity contrast between the archaeological structures and covering soil of them. Developed Matlab code shows a good correlation with the commercial software. The ERT results indicate that a semi-fully 3D investigation provides more accurate solutions than quasi-3D applications. In the course of array investigations, dipole-dipole, pole-pole and pole-dipole arrays present more informative images than the Wenner and Wenner-Schlumberger. The inter-electrode and inter-line spacing, as well as the line orientation effects, were also investigated during the studies. Therefore, a reasonable field and inversion strategies for ERT studies of the multilayered settlements are suggested. The results of this thesis conclude that ERT is a highly suitable technique for the determination of settlements that have layered stratigraphy.