Three dimensional GPR survey for the exploration of old remains at Buyeo area

부여지역 유적지 발굴을 위한 3차원 GPR 탐사

One of the important roles of geophysical exploration in archeological survey may be to provide the subsurface information for effective and systematic excavations of historical remains. Ground Penetrating Radar (GPA) can give us images of shallow subsurface structure with high resolution and is regarded as a useful and important technology in archeological exploration. Since the buried cultural relics are the three-dimensional (3-D) objects in nature, the 3-D or areal survey is more desirable in archeological exploration. 3-D GPR survey based on the very dense data in principle, however, might need much higher cost and longer time of exploration than the other geophysical methods, thus it could have not been applied to the wide area exploration as one of routine procedures. Therefore, it is important to develop an effective way of 3-D GPR survey. In this study, we applied 3-D GPR method to investigate the possible historical remains of Baekje Kingdom at Gatap-Ri, Buyeo city, prior to the excavation. The principal purpose of the investigation was to provide the subsurface images of high resolution for the excavation of the surveyed area. Besides this, another purpose was to investigate the applicability and effectiveness of the continuous data acquisition system which was newly devised for the archeological investigation. The system consists of two sets of GPR antennas and the precise measurement device tracking the path of GPR antenna movement automatically and continuously Besides this hardware system, we adopted a concept of data acquisition that the data were acquired arbitrary not along the pre-established profile lines, because establishing the many profile lines itself would make the field work much longer, which results in the higher cost of field work. Owing to the newly devised system, we could acquire 3-D GPR data of an wide area over about $17,000 m^2$ as a result of the just two-days field work. Although the 3-D GPR data were gathered randomly not along the pre-established profile lines, we could have the 3-D images with high resolution showing many distinctive anomalies which could be interpreted as old agricultural lands, waterways, and artificial structures or remains. This case history led us to the conclusion that 3-D GPR method can be used easily not only to examine a small anomalous area but also to investigate the wider region of archeological interests. We expect that the 3-D GPR method will be applied as a one of standard exploration procedures to the exploration of historical remains in Korea in the near future.

문화재 발굴에 있어서 물리탐사의 중요한 역할중의 하나는 효율적이고도 체계적인 발굴을 위하여 지하 천부에 대한 정보를 제공함에 있다고 할 수 있다. 지표 레이다 탐사(GPR)는 지하 천부의 고분해능 영상을 제공하여 줄 수 있기 때문에 고고학 탐사에 있어서 중요한 물리탐사 방법 중의 하나로 인식된다. 역사유물은 지질구조와는 달리 일정한 방향성이 없이 매몰되어 있는 경우가 많으므로 근본적으로 2차원 탐사보다는 3차원 탐사가, 그리고 측선탐사보다는 면적탐사의 개념을 동원하여 탐사함이 바람직하다. 그러나 3차원 GPR 탐사는 매우 조밀하게 측선을 설정하고 대단히 많은 자료를 획득하여야 가능하므로 넓은 지역의 조사에 항상 적용하기란 현실적으로 매우 어렵다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위해서는 효율적인 탐사방법을 고안함이 매우 중요하다. 이 연구에선 부여 가탑리 지역의 백제시대 유적지 발굴조사에 선행하여 3차원 GPR 탐사를 중심으로 한 물리탐사를 수행하였다. 조사의 1차적인 목적은 지하 하부 구조에 대한 고분해능 영상을 제공함으로써 계획된 유적발굴에 도움을 주고자 함에 있었다. 한편 고고학 발굴을 위한 효율적인 지하 영상화 방법을 제공하기 위하여, 다중 채널 안테나와 자동 측량 시스템을 채용한 GPR 자동연속탐사 시스템의 유적지발굴에 대한 효용성을 검증함에 그 부차적인 목적이 있었다. 자료측정의 효율성을 제고하기 위하여 미리 측선을 설정하지 않고 조사영역 내에서 임의의 방향으로 자료를 취득하는 개념을 채택하였다. 이와 같은 시스템을 이용하여 탐사한 결과, 2일 간에 걸친 현장 탐사 결과로써 약 $17,000 m^2$에 걸친 지역에 대한 3차원 탐사자료를 얻을 수 있었다. 또한 미리 측선을 설정하지 않고 자료를 획득하였음에도 불구하고, 전산처리 결과 획득한 지하 영상으로부터 경작지, 수로, 인공 구조물 또는 유물 등의 존재를 알려주는 이상대들을 정밀하게 파악할 수 있었다. 이 연구 사례를 통하여 3차원 GPR 탐사 또한 국부적인 이상대의 규명뿐만 아니라 광역적인 고고학 조사에도 다른 물리탐사와 마찬가지로 쉽게 활용될 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다. 3차원 GPR 탐사가 향후 국내의 문화재 조사에 표준화된 탐사과정 중의 하나로써 적극 활용되길 기대한다.