3D scans von gegenstempeln auf münzen für einblicke in Römische truppenbewegungen

Eine Handvoll „Asse“, um historische Ereignisse zu verfolgen? Das Landesamt für Archäologie Sachsen in Dresden nutzt diesen interessanten Ansatz beim Studium römischer Kupfermünzen (Asse) zum Datieren von Standorten der römischen Truppenaktivitäten zwischen Rhein und Elbe.

Numismatische Analysen dieser Münzen sind das wichtigste Instrument, um die Dynamik römischer Truppenbewegungen zwischen den Jahren 7 und 9 n. Chr. zu rekonstruieren; sie weisen nach, wie diese Standorte verbunden waren. Ergänzend zu früheren Studien mit manueller Münzenvermessung in einem 2D Referenzsystem unterstützen nun die 3D Daten des AICON SmartScan beim Verständnis dieser besonderen archäologischen Stätten und ihrer Verbindungen. Zudem schaffen sie einen sehr präzisen chronologischen Rahmen, um diese Stätten einer bestimmten Periode oder sogar einem konkreten Feldzug zuzuordnen.

Zielsetzung und Messobjekt

Diese Studie konzentriert sich auf die Analyse von Gegenstempeln, die Publius Quinctilius Varus zugeschrieben werden, dem obersten Befehlshaber und Statthalter der Provinz Germania magna von 7 - 9 n. Chr. Er wurde weithin bekannt durch seinen Tod und den Verlust von drei Legionen im Kampf im Teutoburger Wald.

Während seiner Herrschaft verteilte er mit seinen Initialen „VAR“ gestempelte Münzen an seine Truppen. Bis heute wurden mehr als 600 Kupfermünzen mit diesem Gegenstempel ausgegraben, vor allem an römischen Stätten im Rheinland. Dieser Gegenstempel wurde auf älteren Münzen angebracht, die als kleine Schenkungen dienten und nur auf lokaler Ebene im Umlauf waren. Umfassende Studien haben verschiedene Gegenstempel nachgewiesen, die vermutlich zwischen 7 und 9 n. Chr. verwendet wurden. Diese spezielle Studie umfasste nun 37 Münzen unterschiedlicher Fundorte. Das Bestimmen individueller Spuren und das chronologische Ordnen anhand der zunehmenden Abnutzung sollen neue Einblicke in die römischen Truppenbewegungen ermöglichen.

Messsystem und Aufbau

Um selbst die kleinsten Details der Gegenstempel zu erfassen, wird der AICON SmartScan mit einer Kameraauflösung von 8 Megapixeln und einem Messfeld von 75 mm verwendet. Da farbechte Aufnahmen der Textur für diese Studie keine Rolle spielen, kommt blaues Projektionslicht zum Einsatz. Das Arbeiten mit blauem LED-Licht bei einer Wellenlänge von etwa 460 nm verringert die Auswirkungen von Umgebungslicht und Reflektionen.

Arbeitsablauf

Das 3D Scannen zur Dokumentation der Münzen mit dem Gegenstempel „VAR“ erfolgte in verschiedenen Museen. Die Scandaten wurden mit AICONs Software OptoCat verarbeitet. Basierend auf den Aufnahmen des AICON SmartScan erreichten die fertiggestellten 3D Modelle eine durchschnittliche Auflösung von 29 μm. Um die Oberflächeneigenschaften der Münzen hervorzuheben, wurden Reliefbilder in Grauschattierungen mit der Software TroveSketch erstellt.

Hilfsmittel zum Vergleichen und Visualisieren der Mesh-zu-Mesh-Abstände zwischen den beiden 3D Modellen bieten mehrere Softwarepakete (z. B. Geomagic Studio, OptoCat) und werden in der Archäologie bereits erfolgreich zur Qualitätsbeurteilung von 3D Aufnahmen eingesetzt. Allerdings sind diese Hilfsmittel auf eine optimale Ausrichtung der beiden Modelle angewiesen. Dies hat in der vorliegenden Studie nicht einwandfrei funktioniert, da einige Gegenstempel-Oberflächen durch spätere Beschädigungen beeinträchtigt sind. Außerdem lässt sich nicht ein alleiniges Referenzmodell erstellen, sondern man müsste jedes Einzelmodell mit allen anderen Modellen vergleichen, um die geometrischen Veränderungen zu bestimmen. Darum wählte die Forschungsgruppe eine vollständige Procrustes-Analyse der Daten, um eine mögliche Unterscheidung der Stempel anhand ihrer individuellen Geometrie zu untersuchen. Procrustes-Ansätze werden in der Archäologie immer beliebter. Sie unterstützen die Identifizierung von Mustergruppen basierend auf deren Morphologie. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes ist seine Unempfindlichkeit bei beschädigten Gegenstempeln, da er statt der Oberflächengeometrie die Geometrie von 3D Referenzpunkten vergleicht.

Ein Teil der Münzen wurde detailliert analysiert, um Merkmale der Abnutzung sowie des Nachschneidens eines bestimmten Stempels offen zu legen. Zuerst wurden mit Surfer alle 3D Modelle manuell an einer horizontalen Ebene ausgerichtet. Da wiederholtes Nachschneiden die Weite und Tiefe der geschnittenen Buchstaben und die Größenveränderungen der erhöhten Bereiche von den Buchstaben A und R beeinflusst, wurden diese Tendenzen in den 3D Modellen gemessen. Die größte Differenz zwischen den Erhöhungen der Innenbereiche von A und R zu drei Referenzpunkten auf den hervorstehenden Buchstabenlinien wurde bei 16 ausreichend erhaltenen Gegenstempeln aufgenommen, sie diente als Indikator der Buchstaben-Schnitttiefe des originalen Stempels. Aus den 3D Modellen wurden Höhenprofile erstellt, mit einer gemeinsamen Farbskala ab dem tiefsten Punkt der individuellen Prägung.

Ergebnis

Die metrischen Analysen zeigen allmähliche Veränderungen von Breite und Höhe bei A und R, zudem erhebliche Änderungen der inneren Buchstabenbereiche. Diese Ergebnisse stimmen mit der Annahme überein, dass der Stempel durch Abnutzen und Nachschneiden beeinträchtigt wurde. Dank der Analysen basierend auf den detaillierten 3D Daten des AICON SmartScan konnten fünf verschiedene Abnutzungsphasen des Stempels bestimmt werden. Um die Unterschiede noch deutlicher darzustellen, wurden die 3D Daten für 3D Drucke im Maßstab 8:1 und 3:1 genutzt.

Hochauflösendes 3D Scannen mit geometrischen und metrischen Statistiken sowie visueller Abnutzungsbewertung ist ein leistungsfähiges Instrument für eine verfeinerte chronologische Einteilung von römischen Münzen mit Gegenstempeln. Räumliche Information der Fundstätten kombiniert mit der Sub-Chronologie eines Gegenstempels ist ein Ansatz für zukünftige Studien. Da die jüngsten Stempel nahe des Rheins und nicht im Schlachtfeld Kalkriese (Teutoburger Wald) gefunden wurden, erscheint 9 n. Chr. eine angemessene Datierung für die letzte Verwendung des Stempels vor Varus‘ Niederlage.

Ein umfassender Artikel (Englisch) der Studie findet sich im Journal of Archaeological Science: Reports 11 (2017), 400-410.

AICON 3D Systems würdigte dieses außergewöhnliche 3D Scanprojekt mit dem Sonderpreis des Bernd Breuckmann Awards 2014.