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Aktuelle Ergebnisse

Das Projekt Paititi Research stellt den Höhepunkt der Bemühungen eines unabhängigen, interdisziplinären Forscherteams dar, das sich der Entschlüsselung eines der grössten Geheimnisse der peruanischen Geschichte gewidmet hat. Die Autoren haben diese Studie als unabhängige Arbeit erstellt, sie sind mit keiner Organisation verbunden und erhalten keine externe finanzielle Unterstützung. Für weitere technische Details siehe: C. Cieslar and Y. Vasyunin, “Identification of archeological sites in the Peruvian Amazon using satellite remote sensing.” Unveröffentlicht, 2023.

Wir haben kostengünstige Forschungsarbeiten durchgeführt, die auf der nicht-invasiven Technologie der Fernerkundung der Erde (ERS), einem Open-Source-Geoinformationssystem (GIS) und der Big-Data-Quelle Google Earth Engine (GEE) basieren, um potenzielle vom Menschen veränderte Landschaften und bis heute unentdeckte Stätten in einer bewaldeten Bergregion in Peru zu lokalisieren.

Für die Arbeit mit mehreren Nutzern an dem Projekt haben wir eine Cloud-GIS-Infrastruktur mit integrierten ERS-Bilder und verschiedenen Geodatensätzen, wie digitalen Höhenmodellen (DEM) und historischen Karten entwickelt. Auf der Grundlage von GEE-Skripten, die der Öffentlichkeit zugänglich sind, wird eine neuartige Vorhersagetechnik eingesetzt, die es ermöglicht, Gebiete zu erkennen, die für historische Siedlungen geeignet sind. Die auffälligsten Gebiete werden anhand der verfügbaren Bilder und Karten manuell untersucht, wobei Anomalien entdeckt werden, die auf archäologische Stätten hinweisen könnten.

Projekt-Kontext

Lage des Forschungsgebiets (rote Markierung). Das Punktmuster repräsentiert das Inkareich in seiner grössten Ausdehnung ca. 1525.

Die archäologische Forschung im peruanischen Amazonasgebiet ist theoretisch wenig entwickelt. Die geringe Relevanz, die diesem geographischen Gebiet zugestanden wird, ist zum einen auf die geringe Sichtbarkeit der archäologischen Stätten und zum anderen auf die komplizierten Lebens-, Transport-, Aufenthalts- und Arbeitsbedingungen zurückzuführen [1].

Ein stark bewaldetes, gebirgiges und fast unbewohntes Gebiet im Manu-Nationalpark in Peru, zwischen den Regionen Cusco und Madre de Dios, könnte angesichts seiner Nähe zum Kerngebiet des Inkastaates als Barriere und Korridor für menschliche Gesellschaften im Laufe der Zeit gedient haben.

Zwei historische Jesuitenmanuskripte [2], [3] und mehrere neuere Zeugnissberichte [4]-[7] weisen auf die hochgelegene Selva, den Regenwald im Südosten Perus, als den Ort hin, an dem eine Siedlung (oder Siedlungen) einer entwickelten Kultur existieren könnte.

Mehrere Expeditionen versuchten vor uns, Paititi zu finden. Hier teilen wir unsere Meinung darüber mit, warum sie scheiterten oder wenig Erfolg hatten und wie uns die heutige Technologie einen Vorteil verschafft:

  • Mangel an hochauflösenden Satellitenbildern: Eine der kritischsten Einschränkungen, mit denen frühere Expeditionen konfrontiert waren, war das Fehlen von hochauflösenden Satellitenbildern. Dieses moderne Instrument ermöglicht die Identifizierung von Anomalien und potenziellen archäologischen Stätten aus der Vogelperspektive und bietet den Bodenteams unschätzbare Anhaltspunkte.
  • Ungenaue historische Daten: Viele frühere Erkundungen stützten sich auf historische Dokumente und Legenden, die oft ungenau oder sogar falsch interpretiert waren. Ohne genaue Ortsangaben oder Beschreibungen konnten diese Expeditionen nur vermuten, wo sich Paititi befinden könnte, was zu ausgedehnten Suchaktionen in den falschen Gebieten führte.
  • Vorteil der modernen Technologie: Unser Team nutzt die neuesten hochauflösenden Satellitenbilder, die es uns ermöglichen, interessierende Gebiete mit weit grösserer Genauigkeit als je zuvor zu lokalisieren. Diese Technologie liefert uns detaillierte topografische Karten und hat Muster und Strukturen aufgedeckt, die durch das Dschungeldach verdeckt waren, so dass wir unsere Suche am Boden effektiver gestalten konnten.
  • Interdisziplinärer Ansatz: Die Kombination der hochauflösenden Satellitendaten mit Fachwissen aus verschiedenen Bereichen ermöglicht eine fundiertere und strategischere Suche.

Methodologie und Daten

GIS-Infrastruktur

Da das Forschungsteam weltweit verstreut war, bestand der erste Schritt dieser Studie darin, ein GIS zu schaffen, das die gleichzeitige Arbeit an georäumlichen Schichten ermöglicht.

Den Kern unserer räumlichen Infrastruktur bildete die Relational Database Service (RDS) platform from Amazon, die eine kostengünstige und unkomplizierte Konfiguration, Nutzung und Skalierung von relationalen Datenbanken in der Cloud ermöglicht.

Die Plattform ist mit einem Open-Source-RDBMS PostgreSQL mit der PostGIS-Erweiterung für die Arbeit mit Geodaten ausgestattet. data.

Das Frontend für die Interaktion mit Geodaten in der Datenbank ist die plattformübergreifende Open-Source-Desktop-Software QGIS.

Die Architektur der implementierten Mehrbenutzer-GIS-Datenbank für Desktop-Systeme, die auf Open-Source-Technologien basiert.

Desktop-Oberfläche des Multi-User-GIS, realisiert mit der Software QGIS. Sie dient der optimalen Darstellung der darin eingebetteten fertigen Geoinformationen durch Entwickler und Forscher, die diese Informationen auf der Grundlage ihrer Erfahrung, Intuition und Annahmen analysieren und interpretieren.

Datenerhebung und Übersichtsstudie

Das Forschungsgebiet erstreckt sich über ca. 8.000 km², liegt am Übergang der südöstlichen peruanischen Anden zu den Regenwäldern des Amazonasbeckens, an der Grenze zwischen den Regionen Cusco und Madre de Dios. Die westliche Gebirgsseite, Sierra, variiert in Höhen zwischen 2.000 m und 4.000 m und ist hauptsächlich mit niedrigem Gras und Sträuchern bewachsen. Die östliche Gebirgsselva geht bis auf 1000 m hinunter und weist eine sehr hohe Dichte an bewaldeter Vegetation auf – mehr als 75%.

Wie bei jedem Projekt zur Analyse wenig erforschter oder nahezu unerforschter Gebiete beginnt die Arbeit mit der Erfassung aller verfügbaren Gebietsdaten, die dann in das Geografische Informationssystem (GIS) eingegeben werden. Daraufhin wird klar, welche Methoden der raumbezogenen Analyse auf die gesammelten Daten anzuwenden sind. Alle von den Autoren gesammelten Datensätze lassen sich nach ihrem Kartendetailgrad in zwei Gruppen einteilen. Die Übersichtsebene hat eine mittlere räumliche Auflösung und deckt das gesamte Untersuchungsgebiet ab, während die Detailebene mit hoher räumlicher Auflösung nur bestimmte Punkte verdeutlicht.

GIS verwendet ein Ebene-nach-Ebene-Prinzip um echte Territorien zu modellieren
GIS verwendet ein Ebene-nach-Ebene-Prinzip um echte Territorien zu modellieren

Für die Forschung verwendete Primärdatensätze

Vorhersageorientierte Modellierung

Wir haben eine Vorstudie zu bekannten Inka-Ruinen wie Machu Picchu und Vilcabamba durchgeführt. Sie weisen eine Beziehung zur Geländemorphologie auf, nämlich eine Neigung, die in den Bereich von ca. 0-20˚ passt.

Um die abgeleiteten Schlussfolgerungen abzusichern, gingen wir davon aus, dass sich die Siedlungsmuster kleiner moderner lokaler Gemeinschaften nicht wesentlich verändert haben. Aus OpenStreetMap haben wir 15.738 Stichproben von kleinen modernen Siedlungen in den Anden abgerufen. Für jeden Punkt erstellten wir einen Puffer mit einem Radius von 50 Metern und berechneten die Werte für die Geländemorphologie.

Auf der Grundlage der ermittelten Beziehung zwischen Hangneigung und besiedelten Orten in den Anden erstellten wir eine Karte der Hangneigung/Siedlungseignung, die das gesamte Untersuchungsgebiet nach Hangneigung in fünf verschiedene Kategorien einteilt:

  • leicht (0-10˚)
  • leicht steil (10-20˚)
  • steil (20-30˚)
  • sehr steil (30-60˚)
  • unbewohnbar (60-90˚)

Der Aufwand für die Erhebung und Analyse hochauflösender Fernerkundungsdaten wurde somit von 8000 km² auf 2350 km² reduziert.

Ein Screenshot von Google Earth Engine, einer Cloud-basierten Geodatenanalyseplattform, die es den Nutzern ermöglicht, Satellitenbilder unseres Planeten zu visualisieren und zu analysieren. Hier schätzen wir die Korrespondenz zwischen Geländeeigenschaften und andinen Siedlungen bzw. entdeckten Ruinen, da Gebirgsumgebungen in der Regel die Bewegungsfreiheit einschränken.

Siedlungseignungskarte, die geeignete Gebiete für die Suche nach Paititi vorhersagt, die in grüner Farbe dargestellt sind.

 

Interpretation hochauflösender Daten

Eine gründliche visuelle Interpretation aller verfügbaren räumlichen Daten, insbesondere der hochauflösenden, bildete die Grundlage unseres Forschungsansatzes.

Die Kriterien für die Identifizierung potenzieller unbekannter archäologischer Stätten waren:
die Lage im Becken des Flusses Nistrón, Steilheit des Geländes, das den besonders geeigneten und geeigneten Kategorien entspricht, das Vorhandensein einer Wasserquelle und
die dominante Position in der Umgebung.

Das menschliche Auge ist in der Lage, subtile Zeichen in Bildern zu erkennen und sie mit dem umgebenden Kontext zu verknüpfen.

Wir haben ein Gebiet von etwa 3000 km² analysiert, wobei wir uns haupsächlich auf die besonders geeigneten Gebiete konzentriert haben, für die wir hochauflösende kommerzielle Daten erworben haben.

Interpretation hochauflösender Daten

Eine gründliche visuelle Interpretation aller verfügbaren räumlichen Daten, insbesondere der hochauflösenden, bildete die Grundlage unseres Forschungsansatzes.

Die Kriterien zur Identifizierung potenzieller unbekannter archäologischer Stätten waren die Lage im Einzugsgebiet des Flusses Nistrón, auf einem Gelände mit „sehr geeigneten“ und „geeigneten“ Eigenschaften, mit dem Vorhandensein der Wasserquellen und mit dominanter Position in der Umgebung.

Das menschliche Auge ist in der Lage, subtile Zeichen in Bildern zu erkennen und sie mit dem umgebenden Kontext zu verknüpfen.

Wir haben ein Gebiet von etwa 3000 km² analysiert, wobei wir uns haupsächlich auf die besonders geeigneten Gebiete konzentriert haben, für die wir hochauflösende kommerzielle Daten erworben haben.

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Vergleich eines Bildes in natürlicher Farbe vom WorldView-2-Satelliten (aufgenommen am 14.07.2014) und eines Falschfarbenbildes im nahen Infrarot vom Sentinel-2-Satelliten (aufgenommen am 06.11.2016)

Interpretation linearer Strukturen, die in einem polarimetrischen L-Band-Bild von UAVSAR sichtbar sind (aufgenommen am 18.04.2014, mit freundlicher Genehmigung von NASA/JPL-Caltech).

 

Eines der identifizierten Merkmale – ein subtiles dunkles Raster (3 Hektar), das durch das Spiel der Schatten in der Baumkrone gebildet wird – könnte auf eine vom Menschen geschaffene Struktur zurückzuführen sein, die die Verteilung und das Wachstum der Bäume beeinflusst. Bild vom WorldView-2-Satelliten, aufgenommen am 28.10.2010.

Lineares Merkmal, das auf einem polarimetrischen L-Band-UAVSAR-Bild sichtbar ist (aufgenommen am 18.04.2014, mit freundlicher Genehmigung von NASA/JPL-Caltech), aber auf einem Naturfarbenbild aus einem WorldView-2-Satelliten nicht sichtbar ist.

Sehr hochauflösendes Satellitenbild (oben) und dasjenige mit einem erkannten wahrscheinlichen Inka-Pfad.

 

Das Flussnetz ist ein wichtiger Datensatz für unsere Forschung, der mit Hilfe eines digitalen Höhenmodells (DEM) erstellt wurde und 44 Tausend km² abdeckt (Suchgebiet Paititi und Umgebung).
Das DEM bildet zusammen mit dem hydrographischen Netz die Grundlage für die gesamte Studie. Ohne ein Verständnis des Geländes ist es unmöglich, nach Paititi zu suchen.

Sechs ausgewählte Interessengebiete (AOIs)

Analyse der Zeugenaussagen: Kartierung

Bis heute sind die Ruinen von Mameria, die in den 1970er Jahren von Herbert Cartagena entdeckt wurden [5], [7, S. 113-116], die einzige bekannte grosse historische Siedlung im Becken des Flusses Madre de Dios. Es gibt jedoch einige unbestätigte Berichte, die die Existenz einer grösseren, in der Selva des Manu-Nationalparks versteckten Siedlung beschreiben. Solche Berichte wurden von Landa [4, S. 56, 19, 51-53, 57] und Palkiewicz & Kaplanek [6, S. 374] erwähnt.

Wo es möglich war, haben wir die in den Zeugenaussagen erwähnten Gebiete auf einer Karte eingetragen, um sie mit den aus unserer eigenen Geodatenanalyse gewonnenen Dataien zu vergleichen. Dadurch wurde das Untersuchungsgebiet auf das Einzugsgebiet des Nistron (Maestron) im westlichen Manu-Nationalpark eingegrenzt.

Der Vergleich von Gebieten aus aufgezeichneten Zeugenaussagen einiger Einheimischer mit den Gebieten aus der Geodatenanalyse.

Analyse von Zeugenaussagen: Georeferenzierung von alten Karten

Analyse von Zeugenaussagen: Georeferenzierung von Fotos

Teil A zeigt ein Luftbild* des Wasserfalls „Pantiacolla“. Teil B bietet eine 3D-Darstellung desselben Ortes, identifiziert und georeferenziert durch die Integration von hochauflösenden Satellitenbildern (PlanetScope-Bild, aufgenommen am 28. September 2019, mit freundlicher Genehmigung von Planet Labs, Inc.) mit dem digitalen Höhenmodell der Shuttle Radar Topography Mission (NASA SRTM3 SRTMGL1). Der cyanfarbene Kreis in Bild B entspricht der Wasserfallquelle.
Teil A zeigt eine Luftaufnahme* des „quadratischen“ Sees [2]. Teil B ist ein weiteres Foto* dieses Sees, das aus einer anderen Perspektive aufgenommen wurde. Teil C bietet eine 3D-Darstellung desselben Ortes, die durch die Integration von hochauflösenden Satellitenbildern (PlanetScope-Bild, aufgenommen am 28. September 2019 mit freundlicher Genehmigung von Planet Labs, Inc.) mit dem digitalen Höhenmodell der Shuttle Radar Topography Mission (NASA SRTM3 SRTMGL1) identifiziert und georeferenziert wurde.

* Die Filmaufnahmen stammen ursprünglich von Landa [4].

Ein weiteres Beispiel für eine erfolgreiche Anwendung der 3D-Ansicht bei der Suche nach einem Berg mit fünf Gipfeln. Links-Foto von Carlos Neuenschwander Landa aus seinem Buch „Paititi en la bruma de la historia“. Rechts-3D-Modell des Geländes.

 

Zusammenfassung

Die AOI 3 erwies sich als der vielversprechendste Standort aufgrund von:

  • Seine Lage zwischen allen in den Zeugenaussagen beschriebenen Gebieten.
  • Die Übereinstimmung mit den von Landa angefertigten Fotos, die in unserem GIS genau georeferenziert sind.
  • Das Vorhandensein mehrerer erkannter Bildmerkmale, die in verschiedenen Spektralbereichen sichtbar sind.
  • Günstige Geländebedingungen, da es eine dominante Position mit Bergen hat, die seinen westlichen Teil begrenzen. Es sollte natürlichen Schutz, die Fülle von Wasserfällen und Wasserversorgung, wie in mehreren Zeugenaussagen erwähnt bieten.

Abbildung: Ein potenzieller Standort einer grossen Siedlung im AOI 3 auf der linken Seite des Rio Nistron. Gelbe Begrenzungen markieren geeignete flache Gebiete: die „Oberstadt“ (ca. 20 ha, 1650 m ü. NN) dominiert die Umgebung und wird von Nordosten durch eine 350 m hohe, abrupte „Wand“ eines Gebirgszuges geschützt; die „Unterstadt“ (ca. 100 ha, 1300 m ü. NN) verfügt über eine gute Wasserversorgung durch abwärts fliessende Bäche – wir vermuten, dass sie für landwirtschaftliche Zwecke genutzt werden könnte. Das zugrunde liegende Multispektralbild stammt vom PlanetScope-Satelliten, aufgenommen am 28. September 2019 mit freundlicher Genehmigung von Planet Labs, Inc.

Overview of the AOI 3 and its surroundings in 3D: NASA SRTM3 SRTMGL1 digital elevation model with superimposed PlanetScope image, acquired Sep 28, 2019, by courtesy of Planet Labs, Inc. Red markers correspond to potential archaeological features identified in the imagery.
Überblick über die AOI 3 und ihre Umgebung in 3D: Digitales Höhenmodell der NASA SRTM3 SRTMGL1 mit überlagertem PlanetScope-Bild, aufgenommen am 28. September 2019, mit freundlicher Genehmigung von Planet Labs, Inc. Die roten Markierungen entsprechen den potenziellen archäologischen Merkmalen, die in den Bildern identifiziert wurden.

Ergebnisse

Expedition 2019

Ende Mai 2019, nachdem wir fast drei Jahre lang theoretische Studien durchgeführt und die vielversprechendsten Gebiete ausgewählt hatten, beschlossen wir, unsere ersten Schritte auf dem Boden Perus zu unternehmen.

Wir überprüften die Ausrüstung und unsere Fähigkeiten unter rauen Bedingungen, zogen Schlussfolgerungen über die Effizienz der von uns entwickelten Karten und über die Organisation einer komplexeren Expedition.

Fazit

Die weitere Untersuchung des Interessengebiets 3 (AOI3), entweder durch eine direkte Expedition oder durch eine Lidar-Scanning aus der Luft, die die dichte Vegetation durchdringen kann, wäre entscheidend für die Überprüfung der Ergebnisse dieser Arbeit, für das Verständnis der Siedlungsmuster auf der östlichen Andenseite und für die Interaktion zwischen Selva- und Sierra-Völkern.

Darüber hinaus bietet die in dieser Arbeit erstellte vollständige Geodatenbank des riesigen, gering kartierten peruanischen Gebiets ein einzigartiges ganzheitliches Verständnis dieser Umwelt. Ermöglicht wird dies durch ein GIS, das Forscher aus verschiedenen Orten der Welt miteinander verbindet. Einerseits sind die gesammelten Daten von grossem Wert für künftige Studien in der Region, z. B. für die Verwaltung des Manu-Nationalparks zur Erhaltung der Artenvielfalt. Andererseits kann der entwickelte Open-Source-GIS-Workflow auch ausserhalb dieses Forschungsgebiets angewendet werden und ist nicht nur auf die Archäologie beschränkt.

Referenzen

  1. H. Tantaleán, “Un panorama de la teoría arqueológica en el Perú de comienzos del siglo XXI,” Discursos sur, no. 5, pp. 201–243, Jul. 2020, doi: 10.15381/dds.v0i5.18150.
  2. “Relazione d’un miracolo… nel Regno di Paÿtiti a canto del Perù [Report of a miracle… in the Kingdom of Paÿtiti near Peru],” Archivum Romanum Societatis Iesu, Perù, 19, ff. 38 41, 1567/1625.
  3. L. Laurencich-Minelli, “Traduzione in italiano del quaderno Exsul Immeritus Blas Valera Populo Suo [Italian translation of the notebook Exsul Immeritus Blas Valera Populo Suo],” in Exsul immeritus blas valera populo suo e Historia et rudimenta linguae piruanorum: Indios, gesuiti e spagnoli in due documenti segreti sul Perù del XVII secolo, CLUEB, 2005, pp. 307–340. doi: 10.1400/104366.
  4. C. N. Landa, Paititi en la bruma de la historia [Paititi in the mist of history]. Arequipa: Cuzzi, 1983.
  5. G. Deyermenjian, “Mameria: an Incan Site Complex in the High-Altitude Jungles of Southeast Peru,” Athena Review, vol. 3, no. 4, pp. 80–88, 2003.
  6. J. Palkiewicz and A. Kaplanek, El Dorado. Polowanie Na Legende [El Dorado. Hunt For The Legend]. Poznan: Wydawnictwo Zysk i S-ka, 2005.
  7. J. Edigo, Paititi – la ciudad perdida [Paititi – the lost city]. Lulu.com, 2017.