HISTORIE I.1 Detekce neznámého a vidění souvislostí. Vývoj a proměny dálkového průzkumu v novodobé historii I.1.1 Úvod Význam studia člověka a společnosti v jejich historickém rozměru popře jistě málokdo. Ohlížet se do historie vědy, v našem případě do procesu archeologického poznávání naší minulosti, má svůj hluboký smysl už jen proto, abychom dokázali sledovat počátek a průběh cesty za vědeckým poznáním konkrétního oboru, v němž se pohybujeme a který vědečtí pracovníci a badatelé vědomě či nevědomky svým aktivním působením rozvíjejí, korigují jeho celkový profil a určují jeho další směřování. Sledování cest, jimiž se konkrétní obor ubíral v minulosti, se může stát inspirací pro současný výzkum, zároveň ale také zdrojem poučení o chybách, které tak při dalším rozvíjení oboru můžeme eliminovat. Teprve když se v našem vědomí vynoří zájem nahlédnout do procesu zrození, počátečního rozvoje a následného víceméně rutinního provozu té vědecké disciplíny, které jsme věnovali podstatnou část své tvůrčí výzkumné činnosti, jsme na počátku cesty za poznáním, které nás nakonec přivede k oprávnění a schopnosti kriticky hodnotit její současnou úroveň a snad i lépe předvídat, či dokonce hledat cesty jejího budoucího rozvoje. 6 Pozorovat jakoukoli realitu z odstupu znamená vidět ji v její celistvosti i v kontextu okolního světa, což obecně vzato umožňuje nahlédnout její složitost. Přinejmenším to platí o pozorování tak komplexní složky reálného světa, jakou je povrch Země. Její nesmírně dlouhý vývoj byl kontinuálně ovlivňován přirozenými (geologickými, klimatickými) procesy a v tomto kontextu času dlouhého trvání teprve nedávno zahájeným, ale o to razantnějším lidským impaktem, který z přírodního prostředí učinil kulturní krajinu. Tyto procesy formovaly charakter zemského povrchu a neustále proměňovaly jeho zdánlivou stabilitu a neměnnost. V pojetí současné přírodovědy přitom krajina jako komplexní množina autonomních biotických a abiotických prvků provázaných složitými vztahy trvale směřuje pomocí autoregulačních procesů k udržování stávající struktury a k zabránění tomu, aby se radikálním způsobem prosadily prvky nové a nevyzkoušené jejich zásah do stávajících poměrů sice může, ale také nemusí být progresivní. Právě tyto procesy jsou označovány jako projev krajinné paměti. 7 Každopádně lze konstatovat, že na rozdíl od krajiny, která je prostorově víceméně zřetelně ohraničena (jak je dobře patrno i ze slovního základu českého i anglického tvaru tohoto slova), 8 navozuje termín povrch Země představu nekonečna, neukončenosti, prostorového kontinua. Ať tak či onak, obě tyto prostorové úrovně mají jednu společnou vlastnost, již zásadním způsobem odhalil právě pohled z dálky: schopnost uchovat 6 7 8 K otázkám spojeným s tím, jak rozvoj vědeckých oborů a jejich metodologie vnímají z hlediska relativity poznání samotní vědci a badatelé, se nedávno případným způsobem vyjádřil L. Lancaster. Z divadelní hry T. Stopparda Arcadia cituje: Je to nejlepší možná doba pro to, abychom byli naživu, v situaci, kdy téměř vše, o čem sis myslel, že znáš, je úplně jinak. Konstatuje, že kouzlo tohoto tvrzení nespočívá v předpovědi, že všechno, co považujeme za pravdivé, je v témže okamžiku již ve skutečnosti jiné. Oslovuje jej zázrak být na světě v době velkých změn a být přitom schopen rozpoznat a identifikovat onu jinakost tak, jak nutnost hledání nepravdivostí označil za princip vědecké metody Karl Popper. Tato metoda však nevede k rozpoznání toho, která z nabízených možností je ta pravá: přivádí nás pouze k eliminaci té, která by měla být zamítnuta (obvykle nalézáme to méně špatné než to pravé ). Lancaster se také dotkl současné úrovně vztahu humanitních a přírodních věd a v polemice s názory, které mezi nimi nevidí mnoho shod, připomíná osobnost Leonarda da Vinci (podrobněji k jeho roli v historii dálkového průzkumu, resp. aviatiky, viz kap. I.2.1), umělce, který se snažil přesvědčit společnost, že malování jako jedno ze svobodných umění může stát na stejné pozici jako geometrie a astronomie (Lancaster 2010, 1). Např. Sádlo a kol. 2005. Pokusům vymezit a definovat pojem krajina bylo v poslední době na stránkách odborných publikací věnováno nemalé úsilí; z rozsáhlé bibliografie uveďme namátkou alespoň Cílek 2002; Gojda 2008a; Kuna 2004; Ložek Cílek 2004; Löw Míchal 2004; Matoušek 2006; Sádlo a kol. 2005. K pojmu krajina uvádí početný přehled současných názorů na jeho vymezení Kučera 2008, 48 50. Nejnověji srovnával přístupy k pojmům krajina, prostor, (přírodní, životní) prostředí v kontextu vývoje archeologického zájmu o výzkum minulosti M. Doneus (2013). 23
ARCHEOLOGIE A DÁLKOVÝ PRŮZKUM a za určitých podmínek zviditelnit stopy svého předchozího vývoje a minulých podob, a to buď přímo v terénním reliéfu, či pod jeho povrchem. Čím starší jsou tyto stopy, tím méně se z nich na povrchu země zachová, resp. tím hlouběji pod povrchem se nacházejí; čím hůře jsou rozeznatelné na povrchu, resp. čím hlouběji jsou uloženy, tím obtížněji a obvykle jen z většího odstupu je lze zachytit (obr. I.1). To, co jednotlivé vrstvy minulých dějů dohromady skládají, nazýváme obvykle palimpsest. Na konci 19. století uvedl tento termín do povědomí širší badatelské obce britský historik F. W. Maitland, v poválečné době je jeho používání nejvíce spojováno s dílem proslulého anglického historika a zakladatele britské krajinné historie W. G. Hoskinse a s neméně významnou osobností britské krajinné a letecké archeologie O. G. S. Crawfordem. Poměrně výstižným označením anglické krajiny kouzelný palimpsest se prvně jmenovanému podařilo vyjádřit a druhým dvěma rozvinout nejen poznání, že kulturní krajina skrývá ve svém povrchovém a podpovrchovém horizontu hlubinu časových vrstev, ale také to, že za určitých okolností je nám umožněno do vzájemně neuspořádaných projevů těchto vrstev podzemního archivu nahlédnout, zdokumentovat je a posléze se je pokusit rozluštit a interpretovat. Jinak řečeno, Maitland přirovnáním krajiny ke středověkému pergamenovému rukopisu, jehož stránky byly nejprve popsány, pak po určitém čase vymazány a znovu opatřeny novými zápisy, vystihl fakt, že kulturní krajiny nejsou ničím jiným než mnohokrát přepisovanými stránkami historie lidského rodu. Díky bystrému oku a schopnostem archeologů, sídelních geografů, historiků a geodetů již několika generací vnímat reliéf krajiny je dnešní poznání naší minulosti bohatší o rozměr celku, Obr. I.1a Pohled z různých výšek na vzor vyšitý na koberci dobře v tomto malém prostorovém měřítku ilustruje obecný potenciál pohledu na objekty rozprostřené na zemském povrchu a na rozpoznání jejich vzájemných vztahů. Poprvé tuto paralelu s kobercem použil ve dvacátých letech minulého století O. G. S. Crawford (podle Kuzma 2010) 24 Obr. I.1b Pozůstatky malého záhonového políčka. Zatímco při pohledu z výšky (DMR odvozený z leteckých lidarových dat) jsou jeho půdorys a jednotlivé záhony dobře patrné, ze země je rozeznání stop záhonových pásů zachovaných v extrémně nízkém reliéfu velice obtížné (podle Gojda John 2013)
HISTORIE Obr. I.2 Prostřednictvím vegetačních příznaků dokonale zviditelněný příklad sídelního palimpsestu, který tvoří doklady o využití tohoto místa ve čtyřech obdobích: v eneolitu, v době římské (zahloubené chaty projevující se na snímku jako velké tmavé obdélníky), ve vrcholném středověku (zaniklá vesnice, jejíž plocha je vymezena tmavou linií ohrazujícího palisádového žlabu a vyplněna půdorysy usedlostí umístěných v řadách po obou stranách středem probíhající komunikace) a v současnosti (dvojitá linie vodovodního potrubí viditelná vpravo). Přísnotice, okr. Brno-venkov (foto M. Bálek; podle Bálek Unger 1996) který je tradičními archeologickými metodami nepostižitelný (obr. I.2, I.3). 9 Představme si zemský povrch, resp. krajinu jako jednu obrovskou archeologickou lokalitu, jako neohraničený soubor rozmanitých vrstev, v nichž jsou kumulovány transformované relikty procesů a událostí, ve kterých se odvíjely životy našich předchůdců. Tisíciletým ukládáním se sice tyto stopy navzájem překrývají a porušují a vlivem přirozených procesů i v důsledku lidské činnosti (zejména orného zemědělství a odlesňování, které způsobují odnos půdy) postupně zanikají, ale za příznivých okolností je lze zachytit, evidovat a případně dešifrovat. Existuje-li nějaká možnost zaznamenat a zdokumentovat celou síť pravěkých sídel s jejími obytnými, pohřebními, rituálními a výrobními areály, zachytit stopy vojenských výbojů starých Římanů, odhalit rozmístění tisíců zaniklých středověkých vesnic a opevněných 9 Maitland 1897; Hoskins 1955; Crawford 1953. K pojmu palimpsest v naší odborné literatuře podrobně Gojda 2000a, 55 59; k významu Hoskinse a jeho díla týž 1989; Crawfordovi je v této knize věnována pozornost v kap. I.4.4.1. K termínu palimpsest se nedávno kriticky vyjádřili např. Gardiner Rippon 2007, 1, kteří poukázali na to, že striktně vzato přirovnání povrchu krajiny k palimpsestu pokulhává, a to proto, že text středověkého palimpsestu byl z logických důvodů před novým použitím kompletně vymazán, zatímco u krajiny je tomu naopak: většinou zůstaly její starší komponenty (často na povrchu terénu již zcela nebo částečně pohřbené) nepovšimnuty, anebo byly dokonce zakomponovány do nově utvářeného prostředí. K tomu cf. Barber 2011, 150 151. Za zmínku ještě stojí, že podobně jako býval pod vlivem výpovědi letecké fotografie dlouhá desetiletí používán termín krajinný palimpsest, byl nedávno otisk sociálních a přírodních procesů na digitálních modelech terénu odvozených z dat leteckého laserového skenování použit pojem messy (složitá, komplikovaná, mnohovrstevná, nepořádná ) landscape (Mlekuž 2013). 25
ARCHEOLOGIE A DÁLKOVÝ PRŮZKUM Obr. I.3 Berry-au-Bac, Francie; další příklad toho, jak se při pohledu z výšky překrývají stopy po přítomnosti člověka v minulosti a vytvářejí tak palimpsest. Obrazce na vzrostlém obilí jsou nepřímým indikátorem pod zemí pohřbených kruhových příkopových ohrazení pravděpodobně pohřební funkce z doby bronzové a systému zákopů z první světové války (rovné a lomené linie) (foto R. Agache; podle Delétang ed. 1999) šlechtických sídel, identifikovat stopy dávných měst i lodních vraků pohřbených pod mořskou hladinou v blízkosti pobřeží, pak žádné jiné odvětví nenabízí takové možnosti jako dálkový archeologický průzkum. Jeho bezmála staletá historie je toho zřetelným dokladem. Termín dálkový průzkum (anglicky remote sensing) 10 údajně jako první použila E. Pruittová z U.S. Office of Naval Research v polovině padesátých let minulého století. 11 Z hlediska historie to bylo relativně pozdě. Od dob, kdy byly pořízeny první letecké (přesněji balonové) fotografie, uplynulo tehdy již celé století. Právě v té době, patnáct let po skončení druhé světové války, se nesmírně dynamicky rozvíjel moderní vědecký výzkum, jistě umocněný též soupeřením dvou tehdejších velmocí, USA a Sovětského svazu, v rámci studené války. Nástup a rozvoj nových technologií a postupů vedl k významnému přerodu, jímž bylo zavádění počítačů a s ním související přechod k digitalizaci. Právě dálkový průzkum těžil z těchto nových možností beze zbytku. 26 10 11 V této souvislosti pouze připomínám, že používání tohoto označení pro obecně bezkontaktní metody aplikované v archeologii, např. geofyzikální měření, nepovažuji za přiměřené a v této práci termín v takto širokém pojetí nepoužívám; blíže k tomu v kap. II.1. Schejbal Homola Staněk 2004; na rozdíl od uvedených autorů Hnojil 2005 uvádí 1960 jako rok, kdy byl Pruittovou tento termín poprvé uveden. V českých odborných kruzích je od začátku sedmdesátých let 20. století jakožto terminus technicus konsenzuálně používáno označení tohoto oboru dálkový průzkum Země (K. Pavelka, ústní sdělení; Řeřicha 1998a, 5 považuje tento český ekvivalent termínu remote sensing za poněkud komplikovanější a méně vhodný).
HISTORIE Budeme-li posuzovat dálkový průzkum jako činnost, jejímž účelem je získávání informací o povrchu Země, je třeba dodat, že předmětem našeho zájmu mohou být statické a dynamické prvky. Prvně jmenované zahrnují přírodní fakta i artefakty převážně nemovité výrobky, které zhotovil člověk (ručně či pomocí přístrojů). Dynamickými prvky rozumíme takové, jejichž stabilita na zemském povrchu je buď nulová, nebo (častěji) krátkodobá. Právě sem bychom zahrnuli ty komponenty, jejichž pozorování, evidence a hodnocení stály na samém počátku zájmu člověka o průzkum povrchu Země z výšky: pohyby vojsk a dočasná vojenská zařízení. Bezpochyby lze zájem vojenských složek o poznání rozmístění nepřátelských zbraní a jednotek a jejich snahu prakticky tento zájem naplnit prostřednictvím možností, které doba nabízela, označit za nejstarší aktivity na poli dálkového průzkumu. I.1.2 Základní etapy v historii dálkového průzkumu Dávno předtím, než se člověk intencionálně věnoval činnosti označitelné termínem dálkový průzkum, se pozorování prostoru z odstupu a vnímání výhod, které to přináší, stalo jedním z důležitých prostředků úspěšného překonávání různorodých nástrah, které doprovázejí lidský život. Ostatně i řada jiných živočišných druhů využívá principu pozorování okolní reality z určité vzdálenosti, například jako součást lovecké strategie, resp. jako cestu k zajištění potravy, a tedy úspěšného přežití. Přinejmenším stovky tisíc let využíval člověk a jeho předchůdci dostupné krajinné dominanty a lokální vyvýšená místa k získání přehledu o okolní situaci, ale stanovit jednoznačně dobu a místo, kdy se rozhodl dosáhnout pohledu na zem z ptačí perspektivy, která eliminuje limity terénní morfologie kteréhokoli místa na zemském povrchu, je obtížné. Existují sice určité zprávy, že ve starověké Číně měli používat k vysílání člověka do vzduchu jakýchsi mohutných draků, ale pokud by tomu tak bylo, s velkou pravděpodobností by znalost takového aeronautického prostředku nezapadla. Nejstarší dosud známé doklady o promyšlených pokusech zkonstruovat létající stroje jsou spojovány až s dílem geniálního představitele evropské renesanční vědy a umění Leonarda da Vinci. 12 Bereme-li v úvahu skutečně důležité faktory, které charakterizují dálkový průzkum, tedy rozvoj prostředků, bez nichž tuto činnost nelze praktikovat (primárně technické zařízení, které pozorovatele 12 Náplň kap. I.1. až I.3 je ve své většině založena na informacích čerpaných z několika děl, která patří k nejobsáhlejším monografickým zpracováním historie pozemní i letecké fotografie a aviatiky. Některá z nich můžeme dnes již označit za práce v daných oborech klasické. Historie letecké fotografie je dosud nejpodrobněji zpracována v díle Airborne Camera The World from the Air and Outer Space B. Newhalla (1908 1993), jednoho ze světově nejuznávanějších badatelů v oboru dějin fotografie (Newhall 1969). Nejvýznamnějším dílem tohoto autora je práce z roku 1937 The History of Photography, která se dočkala celkem pěti revidovaných a doplněných vydání (naposledy v roce 2010, nakl. Museum of Modern Art v New Yorku) a o jejímž autorovi kritika napsala, že se před ním nikomu nepodařilo skloubit estetickou stránku fotografického umění s technickou stránku fotografování s takovou jasností, přesností a badatelským nadšením, jako to dokázal on. Jeho kniha o letecké fotografii je nejen spolehlivým a vyčerpávajícím zdrojem dat o bohaté historii dálkového průzkumu Země v epoše klasické fotografie, před masivním rozšířením družicových dat, ale je také velice čtivým textem doprovázeným řadou dobových snímků a ilustrací (blíže k jeho dílu viz http://www.dictionaryofarthistorians.org/newhallb.htm). Newhall získal praxi v oblasti letecké fotografie během druhé světové války, kdy působil u vojenského letectva Spojených států jako interpret leteckých snímků. Z dalších použitých prací bych vyzdvihl jiné klasické dílo A World History of Photography (Rosenblum 1989) a dále Aerial Photography in Anthropological Field Research (Vogt ed. 1974) a World War II Photo Intelligence (Stanley 1982). Jen o rok mladší je britská syntéza dějin vojenského leteckého průzkumu od nejstarších dob (konec osmdesátých let 18. století) do konce 2. světové války (Mead 1983). Pro českého čtenáře jsou jazykově nejdostupnější práce dvou z našich nejvýznamnějších znalců dějin (zejména české) fotografie P. Scheuflera a V. Birguse (1999) a obsáhlé dílo slovenského teoretika a historika fotografie L. Hlaváče, jehož rozsáhlá syntéza z druhé poloviny osmdesátých let minulého století sloužila v této knize jako primární zdroj informací o historii světové fotografie (Hlaváč 1987). Historie počátků aviatiky je pro účely této knihy dostatečně přiblížena v prvním svazku Ilustrovaných dějin letectví (Segrelles 1993) a především ve velkoryse pojaté Historii letectví (Niccoli 2003). Nejnovějším dílem spojujícím historii letecké fotografie s archeologií je práce M. Barbera z anglické památkové instituce English Heritage A History of Aerial Photography and Archaeology (2011), jež podává detailní přehled o tomto tématu se zaměřením na Anglii. Velice instruktivní je také knižní průvodce pro návštěvníky největšího světového muzea letectví a kosmonautiky, otevřeného v roce 1976 ve Washingtonu (Romanowski 2009); pouze na okraj uveďme, že muzeum, součást proslulého muzejního Smithsonian Institution, je v současné podobě příkladem vyspělé populárně vědecké instituce, která uspořádáním expozice spojuje atraktivitu velkého počtu historických letadel včetně mnoha originálů letounů, které se velkou měrou přičinily o rozvoj moderní civilizace (např. Flyer bratří Wrightů a Lindberghův Spirit of Saint Louis), s bohatým informačním potenciálem dokonale uspořádaných tematických, historicky řazených bloků. Uvedené a další práce budou podle potřeby citovány v jednotlivých dílčích kapitolách I.1. až I.3. 27
ARCHEOLOGIE A DÁLKOVÝ PRŮZKUM vynese do výšky a umožní mu pozorovat povrch Země z výšky i tam, kde to neumožňují přirozené geomorfologické podmínky, tedy přítomnost kopců/hor, které by bylo možné k těmto účelům využít; sekundárně přístroj fotoaparát, kamera, skener, na který se provede věrný záznam pozorovaného obrazu), můžeme se pokusit o členění historie dálkového průzkumu do těchto základních etap: 1. Konec 18. první polovina 19. století. V první polovině devadesátých let 18. věku jsou ve Francii vytvořeny armádní jednotky, jejichž úkolem je provádění leteckého průzkumu z balonů. S jejich nasazením se počítalo při plánované invazi do Anglie, prakticky byly využity např. v průběhu Napoleonova tažení do Egypta. Pro tuto etapu je charakteristické, že senzorem evidujícím z výšky pozorované skutečnosti bylo lidské oko; obraz zemského povrchu nemohl být zaznamenán a tudíž opakovaně studován prostřednictvím fotografického média. Mohl být krátkodobě uložen do individuální lidské paměti či ve zkreslené podobě zaznamenán na papír formou grafického výstupu (plánku, mapy) nebo textu. První etapu tedy v zásadě charakterizuje balonová vzduchoplavba a provádění dálkového průzkumu bez použití záznamového média, resp. fotografického přístroje. 13 2. Druhá polovina 19. století (1858 1909). Poměrně dlouhý vývoj fotoaparátu byl završen konstrukcí použitelnou byť zpočátku s nemalými obtížemi v gondole balonu. Do této etapy můžeme klást začátky rozvoje opakovaně uplatňovaného dálkového průzkumu pro vojenské i civilní účely (včetně fotografování památek). Tato etapa je vymezena datem pořízení první fotografie zemského povrchu z ptačí perspektivy, resp. z balonu (1858) a nejstaršími známými snímky krajiny exponovanými z letadla těžšího než vzduch (1908 1909). 14 3. První polovina 20. století. Obě světové války znamenaly netušený rozvoj technických možností v oblasti letectví a fotografie, který dálkový průzkum Země beze zbytku využívá a zásadním způsobem tak zvyšuje svůj potenciál pro vojenské i civilní (vědecké) účely. V tomto období začaly být pořizovány první fotografie exponované z letadla těžšího než vzduch, během 1. světové války došlo ke zkonstruování prvních výkonných leteckých fotografických kamer, později k zavedení fotomateriálů umožňujících termální snímání terénu v infračerveném spektrálním pásmu; byl vynalezen radar, který v této etapě sloužil k vojenským účelům (nemalou měrou přispěl k úspěchu Angličanů při obraně země v bitvě o Británii 1940) a teprve v poválečném období se významně uplatnil ve vědě a výzkumu. 15 4. Druhá polovina 20. století až současnost. Toto období je charakterizováno několika zásadními proměnami celé soustavy technické podpory v oblasti dálkového průzkumu. Za dvě nejzásadnější změny lze označit přenesení dálkového průzkumu ze vzduchu do vesmíru (nástup družicového snímkování, které znamená zásadní kvalitativní posun informačního potenciálu dat dálkového průzkumu, produkujících nyní informace využitelné v nebývale širokém spektru oborů) a již zmiňovaný nástup digitalizace. Na poli dálkového průzkumu souvisí tento posun s vývojem a zaváděním nové kategorie snímacích zařízení, tzv. skenerů, které díky svým technickým parametrům umožňují kontinuální, rychlý a bezpečný přenos dat z vesmíru na Zemi. V souvislosti s těmito trendy se také šíří aplikace multispektrálního a později hyperspektrálního snímkování. Možnosti dálkového průzkumu jsou pak v posledních dvou desetiletích minulého století obohaceny o další důležité inovace. Jsou to navigační přístroje GPS, umožňující velmi přesné polohopisné a výškopisné fixování kteréhokoli místa na zemském povrchu prostřednictvím speciálního satelitního systému, dále geoinformační systémy (GIS), jejichž význam spočívá primárně v možnostech analytického zpracování geografických a prostorových dat (dálkového průzkumu) a v jejich grafickém vyjádření, a konečně tzv. lidary, přístroje skenující pomocí laserových paprsků zemský povrch z výšky, čímž lze dosáhnout velmi přesného trojrozměrné zmapování zemského povrchu, a to včetně míst pokrytých lesy. 16 28 13 Podrobněji včetně odkazů na literaturu viz kap. I.2.3. 14 Podrobněji včetně odkazů na literaturu viz kap. I.2.3. 15 Podrobněji včetně odkazů na literaturu viz kap. I.3.1. 16 Podrobněji včetně odkazů na literaturu viz kap. I.3.2, I.3.3, I.4.8 a II. 4.