Manchmal sind archäologische Fundstellen noch oberirdisch sichtbar, manchmal „stolpert“ man über einzelne Fundstücke oder Befunde, weil sie beim Pflügen ans Tageslicht gehoben werden und manchmal findet man Reste beim Bau neuer Gebäude. Auf solche Glücksfälle kann sich ein Archäologe aber natürlich nicht verlassen. Daher steht in der Regel das systematische Aufspüren archäologischer Fundstellen am Anfang der Forschung bzw. einer Ausgrabung.
Zunächst werden die vorhandenen Quellen ausgewertet. Dies können Beschreibungen in der antiken Literatur sein oder Informationen über bekannte Fundstellen. Alte Grabungsberichte, historische Karten, altes Archivmaterial, Flurnamen, mündliche Überlieferung über frühere Funde - all das kann wertvolle Hinweise für lohnende Prospektionsflächen liefern. Auch die Auswertung von vorhandenen Luftbildern und heute zunehmend Laserscanning-Daten gehört zur Vorbereitung einer Prospektion.
Wenn aufgrund dieser Auswertung ein Gelände für die Prospektion festgelegt wurde, wird je nach finanziellen und personellen Möglichkeiten die Prospektionsmethode ausgewählt:
· Begehung / Survey
· Geoarchäologische Bohrungen und Schnitte
· Luftbildarchäologie
· Geophysikalische Verfahren
· Sondagen
Bei der traditionellen Oberflächenbegehung (Survey) wird ein vorher festgelegtes Gelände in der Regel zunächst vermessen (heute meist mit GPS) und in Planquadrate eingeteilt. Einzelpersonen oder Gruppen gehen das Gelände dann systematisch ab und suchen nach Funden und Befunden sowie nach auffälligen Geländemerkmalen, unter denen sich zum Beispiel alte Mauern oder Gräber verstecken könnten. Alles wird schriftlich dokumentiert, möglichst fotografiert und eingemessen. Fundstücke werden aufgelesen.
Die Ergebnisse der Begehung werden in Karten und Datenbanken erfasst und bei der Auswertung mit dem Gelände und seinen spezifischen Merkmalen in Beziehung gesetzt. Wenn die Auswertung eine weitere Untersuchung lohnend erscheinen lässt, wird entschieden, ob zunächst weitere Prospektionsmethoden eingesetzt werden, um noch mehr Informationen zu erhalten, ohne die archäologischen Befunde durch eine Ausgrabung zu zerstören. Oder man entschließt sich zu einer Ausgrabung. Oft bleibt es aber bei der Begehung - entweder, weil eine Ausgrabung oder eine weitere Prospektion keine wichtigen neuen Erkenntnisse verspricht, oder weil die zur Verfügung stehenden personellen und finanziellen Mittel weitere Untersuchungen nicht erlauben. Ein weiterer Grund, lohnend scheinende Stellen nicht auszugraben, ist auch die schnelle Entwicklung der Untersuchungsmethoden: man möchte die archäologische Stelle lieber künftigen Generationen überlassen, die ihr dann hoffentlich mit noch neueren Methoden noch mehr Informationen entlocken können.
Weitere Prospektionsmethoden, die jedoch bereits in den Boden eingreifen, sind geoarchäologische Untersuchungen sowie Sondagen. Geoarchäologie verbindet Naturwissenschaften wie Geologie und Biologie mit archäologischen und historischen Funden. Die bei geoarchäologischen Bohrungen gewonnenen Bohrkerne geben Aufschluss über die Entwicklung einer Landschaft, da sich in den einzelnen Schichten Sedimente, Pflanzenreste, tierische Reste oder auch mal Artefakte finden.
Zur genauen Untersuchung werden zahlreiche naturwissenschaftliche Methoden angewandt. Ein aktuelles Beispiel ist die Untersuchung der antiken Küstenlinien an der türkischen Westküste im Bereich von Ephesus. Dabei ergeben sich auch Hinweise zur Datierung. Oft gehen diese geoarchäologischen Bohrungen den Begehungen bereits voraus, um von vornherein sicher zu stellen, dass die Bodenbeschaffenheit Funde überhaupt wahrscheinlich macht.
„Art, Beschaffenheit, Ausdehnung und Erhaltungszustand einer archäologischen Fundstelle werden, ohne das Bodendenkmal großflächig zu zerstören, durch Sondagen ermittelt“. Hierbei wird eine kleine Fläche freigelegt und ein erstes Grabungsplanum (siehe auch unten „Ausgrabung“) angelegt. Funde und Befunde werden sorgfältig dokumentiert und falls notwendig gräbt man bis zum gewachsenen Boden. Dadurch kann eine genauere Einschätzung erfolgen, ob sich eine umfangreiche Grabung lohnt.
Weitere Prospektionsmethoden sind Bodenwiderstandsmessung, Geomagnetische Messung und Bodenradarmessungen. Diese geophysikalischen Verfahren sind absolut zerstörungsfrei, können aber eine Menge über die unter der Erde versteckten Befunde verraten.
Die Bodenwiderstandsmessung (auch geoelektrische Prospektion genannt) misst mittels zwei oder vier Sonden die elektrische Spannung bzw. Stromstärke an der Erdoberfläche. Dabei variiert diese je nach Bodenbeschaffenheit und zeigt damit beispielsweise auch an, wenn sich unter der Erdoberfläche Mauern oder Gräben befinden.
Geomagnetische Messungen dagegen registrieren Veränderungen im natürlichen Magnetfeld der Erde. Die Ergebnisse werden in einem Magnetogramm dargestellt, eine Karte in der die Anomalien sichtbar werden. Einige geomagnetische Messgeräte können auch die Tiefe einer Anomalie anzeigen. Solche Anomalien können zum Beispiel durch Scherben oder Baumstämme entstehen und geben damit dem Archäologen wertvolle Hinweise für mögliche Befunde unter der Erdoberfläche.
Bodenradarmessungen senden kurze elektromagnetische Impulse in den Untergrund, die dann nach Reflexion an Objekten und Schichtgrenzen oder Streuung an Einlagerungen wieder empfangen werden. Die Geschwindigkeit, mit der die Signale wieder empfangen werden, hängt von der Leitfähigkeit des einzelnen Gegenstands ab und kann somit ebenfalls unterirdische Strukturen sichtbar machen.
Eine andere bekannte Prospektionsmethode ist die Luftbildarchäologie. Viele archäologische Stätten sind aus der Luft entdeckt worden. Mauern und Gräben zeigen einen anderen Bewuchs als ihre Umgebung, aber nur aus der Luft machen diese Unterschiede ganze Strukturen erkennbar. Die Unterschiede in zeigen sich vor allem in Bewuchsmerkmalen: Mauern unter der Erdoberfläche behindern das Pflanzenwachstum, da hier weniger fruchtbare Erde vorhanden ist. Gräben werden dagegen durch üppigeres Pflanzenwachstum sichtbar. Auch die Bodenfärbung kann alte Strukturen erkennbar machen. Heute werden immer bessere Aufnahmen möglich und die Verwendung von Falschfarbentechnik, Stereogrammetrie und anderen neuen Methoden hat die Ergebnisse der Luftbildarchäologie erheblich verbessert.
Mit Hilfe verschiedener Vermessungstechniken erstellen Archäologen außerdem genaue Karten eines Geländes. Anhand dieser sogenannten archäologisch-topografische Kartierung kann das geschulte Auge dann alle vorhandenen Geländemerkmale interpretieren und so ebenfalls archäologische Fundstellen entdecken.