Archeologia lotnicza, zwana też czasem „archeologią zdjęć lotniczych” (niem. Luftbildarchäologie) – gałąź archeologii, polegająca na obserwacji i analizie powierzchni ziemi z powietrza w celu wykrycia i udokumentowania śladów stanowisk archeologicznych, jak również na analizie i interpretacji zdjęć lotniczych wykonanych w innych celach i poszukiwaniu zawartych w nich informacji przydatnych archeologom.
Archeologia lotnicza może być wykorzystywana zarówno w celu poszukiwania nieznanych dotąd stanowisk archeologicznych, jak i do dokumentowania i lepszego poznania obiektów już znanych. Wynika to z faktu, że obserwacja z góry pozwala zauważyć drobne nawet i niezauważalne przy obserwacji z powierzchni ziemi zjawiska, takie jak zróżnicowanie morfologii terenu, czy odmienność roślinności porastającej stanowiska archeologiczne.
Cele archeologii lotniczej thumb|Pozostałości amfiteatru rzymskiego w Budapeszcie z lotu ptaka
Cele archeologii lotniczej to m.in.: poszukiwanie nieznanych dotąd stanowisk archeologicznych (zwiad lotniczy lub rekonesans lotniczy); poznanie zasięgu i przestrzennej struktury znanych stanowisk archeologicznych; monitorowanie zagrożeń dla stanowisk archeologicznych; dokumentowanie przebiegu procesu wykopalisk archeologicznych; dokumentowanie krajobrazu historycznego.
Wyróżniki stanowisk archeologicznych obserwowalne z powietrza Archeologia lotnicza jest możliwa przede wszystkim dlatego, że obecność stanowisk archeologicznych powoduje powstawanie na powierzchni ziemi oznak, zwanych wyróżnikami, obserwowalnych z pewnej wysokości.
Najważniejsze elementy archeologii lotniczej to: obserwacja, a następnie dokumentacja wyników tej obserwacji. Jednak niektórzy archeolodzy uważają, że można pominąć etap obserwacji i skupić się jedynie na fotointerpretacji, to jest na interpretacji istniejących już, wykonanych w rozmaitych celach i w różnych okolicznościach zdjęć lotniczych i satelitarnych, na których mogą znaleźć się stanowiska archeologiczne. Chociaż analiza wszelkich zdjęć wykonanych z powietrza może mieć potencjalnie ogromne znaczenie dla archeologii, to jednak dotychczasowe doświadczenia, zarówno polskie, jak i zagraniczne, wskazują, że kluczowym elementem archeologii lotniczej jest świadoma obserwacja dokonywana przez samych archeologów bądź przez osoby zainteresowane archeologią i umiejące rozpoznać stanowiska archeologiczne.
Można zidentyfikować trzy główne kategorie wyróżników: wyróżniki stanowisk archeologicznych w morfologii terenu (wyróżniki cieniowe, zalewowe, śniegowe); wyróżniki stanowisk archeologicznych zniszczonych orką (glebowe); wyróżniki stanowisk archeologicznych znajdujących się pod powierzchnią ziemi ornej, ale wpływających pośrednio na zjawiska widoczne na powierzchni (wegetacyjne, wilgotnościowe, temperaturowe – śniegowe i szronowe).
Ślady stanowisk archeologicznych w rzeźbie terenu thumb|Przykład grodziska sfotografowanego z powietrza
Dostosowując środowisko naturalne do swoich potrzeb, człowiek przeszłości dokonywał trwałych zmian w morfologii powierzchni ziemi, tworząc formy wypukłe lub wklęsłe. Wznoszono wały ziemne, drewniane lub kamienne nadbudowane – niekiedy nawet na znaczną wysokość – na powierzchni ziemi; usypywano kopce grzebalne, budowano grobowce kamienne lub ziemne bądź też – przeciwnie – kopano głębokie rowy obronne, czy zagłębione w ziemię budynki mieszkalne. Jednakże wskutek opuszczenia (dobrowolnego lub wymuszonego wydarzeniami wojennymi lub zmianami klimatycznymi) i sukcesywnego zawalenia się lub celowego zburzenia tych konstrukcji, a następnie ich niwelacji i trwającej niekiedy tysiące lat działalności rolniczej, te dzieła człowieka przeszłości pozostawiły dziś w większości przypadków jedynie nikłe ślady w morfologii powierzchni. Ślady te najczęściej nie mogą być już dzisiaj zauważone przy obserwacji z powierzchni ziemi, natomiast można je w sprzyjających okolicznościach zauważyć z powietrza, zwłaszcza jeśli zostaną w jakiś sposób podkreślone i uwydatnione.
Takie uwydatnienie może nastąpić: jeśli znajdujące się nisko nad horyzontem słońce powoduje powstawanie zjawiska długich cieni, podkreślających nawet niewielkie zróżnicowanie powierzchni (wyróżniki cieniowe); gdy pędzone stałym wiatrem płatki śniegu ułożą się zaspy po zawietrznej stronie wypukłości terenowych, podkreślając urzeźbienie terenu, albo też kiedy podczas roztopów promienie słoneczne roztapiają cienką pokrywę śnieżną (albo szadź) na lekko wznoszących się powierzchniach, zwróconych w ich stronę, podczas gdy miejsca za wałami lub w zagłębieniach pozostają w cieniu i śnieg utrzymuje się tam dłużej (wyróżniki śniegowe); gdy w czasie wiosennych roztopów lub powodzi wierzchołki takich śladowo zachowanych obiektów archeologicznych będą wystawały ponad poziom wody, dzięki kontrastowi wysokości w stosunku do otaczającego terenu (wyróżniki zalewowe).
Rozorane obiekty archeologiczne Drugą kategorią stanowisk archeologicznych, które mogą być odkryte w czasie rekonesansu lotniczego, są te stanowiska, które wskutek długotrwałej orki zostały w znacznej mierze zniszczone, a tworzące je nawarstwienia ziemne czy konstrukcje drewniane, kamienne lub ceglane znajdują się częściowo przynajmniej na powierzchni. Z lotu ptaka można wówczas zaobserwować odmiennie zabarwione plamy czy pasy na tle zaoranego pola. Te kontrastujące z otaczającym terenem obszary nazywamy wyróżnikami glebowymi stanowisk archeologicznych. Mają one szanse pojawić się na wiosnę i jesienią, wówczas gdy powierzchnie pól są zaorane, a nie pokryte roślinnością.
Stanowiska archeologiczne ukryte pod powierzchnią ziemi Trzecia kategoria stanowisk archeologicznych, które są przedmiotem badań archeologii lotniczej, to te, które są całkowicie ukryte pod powierzchnią ziemi.
Stanowiska te mogą być zaobserwowane z powietrza, ponieważ odmienna struktura gleby tworzącej wypełniska obiektów archeologicznych, jej odmienny skład mineralny i odmienna zawartość związków organicznych, mogą powodować powstawanie na powierzchni oznak widocznych z lotu ptaka. Te oznaki zaliczamy do trzech głównych kategorii: wyróżników wegetacyjnych, wilgotnościowych i temperaturowych.
Wyróżniki wegetacyjne Obecność obiektów archeologicznych pod powierzchnią ziemi powoduje powstanie odmiennych warunków wzrostu roślin w tych miejscach. Z „lotu ptaka” w okresie od końca maja do końca lipca zaobserwować można: thumb|Powstawanie pozytywnych wyróżników wegetacyjnych ponad obiektami archeologicznymi pozytywne wyróżniki wegetacyjne: gleba tworząca wypełniska obiektów archeologicznych (jam czy rowów) jest zazwyczaj, dzięki zwiększonej zawartości związków organicznych, bardziej żyzna od otaczającej te obiekty skały macierzystej, zawiera więcej wilgoci oraz, dzięki naruszeniu spoistej struktury skały macierzystej, jest z reguły łatwiejsza dla penetracji przez korzenie roślin. Te okoliczności powodują, że ponad obiektami archeologicznymi rośliny są wyższe, a barwy ich liści i łodyg są zazwyczaj żywsze niż w miejscach, gdzie takie obiekty nie występują. thumb|Powstawanie negatywnych wyróżników wegetacyjnych ponad obiektami archeologicznymi negatywne wyróżniki wegetacyjne: jeśli obiekt zawiera znaczną ilość kamieni, gruzu ceglanego, jałowego, pozbawionego próchnicy, piasku lub gliny, jeśli pod ziemią znajdują się mury lub twarde i spoiste jądra wałów, wówczas w tych miejscach powstaną niekorzystne warunki dla wzrostu roślin, co znajdzie odzwierciedlenie w mniejszej wysokości i bledszych barwach wegetacji.
Pojawienie się wyróżników wegetacyjnych zależne jest od: rodzaju naturalnego podłoża glebowego w danym miejscu. Wynika to m.in. ze zróżnicowanej zdolności gromadzenia wody przez gleby rozmaitych typów i rozmaitej ziarnistości. Im mniejsze są zdolności gleby do długotrwałego utrzymywania wilgotności, tym większa jest szansa na to, że w warunkach suszy wystąpią pozytywne wyróżniki wegetacyjne w miejscach, gdzie dzięki obecności obiektów archeologicznych zachowana jest większa wilgotność. W przypadku zbóż największe zapotrzebowanie na wilgoć ma miejsce w okresie krótko poprzedzającym wykształcenie się kłosów. Ponieważ nasączony wodą piasek cechuje się, ze względu na wysoki stopień ziarnistości, niewielkim napięciem powierzchniowym, szybko traci nagromadzoną wodę; natomiast drobnoziarnista glina zatrzymuje wodę w znacznym stopniu. Dlatego gleby piaszczyste sprzyjają szybkiemu początkowemu wzrostowi zbóż, po którym jednak szybko następuje stadium więdnięcia, jeżeli na czas nie nastąpi nowy napływ wilgoci. Natomiast gleby lessowe i gliniaste w razie zaistnienia deficytu wody oddają nagromadzoną wilgoć korzeniom roślin, co powoduje, że zjawisko wyróżników wegetacyjnych może na nich nie wystąpić wcale. Najbardziej sprzyjające dla powstawania wyróżników wegetacyjnych są gleby wytworzone na podłożu piasków i żwirów oraz wapiennych, w tym kredy; panującej w danym roku pogody, a zwłaszcza bilansu wilgotności (czyli różnicy między opadami a parowaniem) podłoża glebowego w porze wczesnowiosennej. Jeżeli w danym roku w porze wzrostu roślin panowała susza, wówczas nawet niewielkie zróżnicowanie wilgotności gleby powodowane przez obecność obiektów archeologicznych będzie skutkowało pojawieniem się wyróżników wegetacyjnych; charakteru upraw, różne rośliny w różny bowiem sposób reagują na pojawienie się omawianych wyżej zjawisk.
Wyróżniki wilgotnościowe Ukryte pod powierzchnią ziemi ornej obiekty archeologiczne mogą powodować również na pozbawionych roślinności polach powstawanie wyróżników wilgotnościowych, wynikających z odmiennej szybkości parowania gleby w miejscu, gdzie znajdują się takie obiekty. Może do tego dojść np. kiedy słońce i wiatr prowadzą do szybkiego osuszania pól po okresie intensywnego jej nawadniania opadami atmosferycznymi. Znajdujące się pod powierzchnią obiekty (mające inną od otoczenia zdolność do gromadzenia wody) ujawniają się wtedy, oddając dodatkową wilgoć albo bardzo szybko wysychając na powierzchni, gdzie zachodzi intensywne parowanie. Przez kilka godzin widoczne są wówczas z lotu ptaka ciemne lub jasne plamy i pasma wyróżników wilgotnościowych. Wyróżniki wilgotnościowe występować mogą także na obszarach suchych, a nawet pustynnych, gdzie poranna rosa utrzymuje się dłużej w miejscach, gdzie znajdowały się niegdyś rowy, fosy czy jamy, a zanika szybciej w miejscach nad murami.
Wyróżniki śniegowe i szronowe Efemerycznym zjawiskiem są także szronowe i śniegowe wyróżniki stanowisk archeologicznych, których powstawanie wiąże się z różnicą temperatury pomiędzy obiektami archeologicznymi a otaczającą je naturalną glebą.
W wilgotniejszym wypełnisku obiektów archeologicznych gromadzi się zazwyczaj więcej ciepła niż w otaczającym gruncie, co sprawia, że późną jesienią nad np. wypełnionymi fosami czy jamami osadniczymi pierwszy śnieg lub szron szybciej topnieją, powodując powstanie ciemnych plam na białym, pokrytym śniegiem tle. Do sytuacji odwrotnej dochodzi z kolei wczesną wiosną, kiedy ponad wilgotniejszym od otoczenia wypełniskiem jamy czy fosy po długich, silnych mrozach śnieg utrzymuje się dłużej.
Wraki i archeologiczne stanowiska podwodne Archeologiczne obiekty podwodne (wraki statków, ślady portów i osad) można przy sprzyjających warunkach zaobserwować z lotu ptaka do głębokości ok. 5 metrów przy odpowiedniej przejrzystości wody, która zależy od jej temperatury i wynikającej z niej obecności najdrobniejszych żyjątek i zawiesin – z tych względów okres letni i wczesnojesienny z reguły nie nadaje się do obserwacji. Drugim decydującym czynnikiem jest stan powierzchni wody – jedynie przy bezwietrznej pogodzie wyżowej fale ani mgły nie zakłócają możliwości obserwacji dna morskiego.
Aparaty latające wykorzystywane w archeologii lotniczej thumb|Cessna 172 – jeden z samolotów najczęściej wykorzystywanych w rekonesansie lotniczym przez archeologów
W archeologii lotniczej wykorzystywane być mogą wszelkiego rodzaju załogowe i bezzałogowe aparaty latające: balony wolne i na uwięzi, załogowe i bezzałogowe