Drones y modelos 3D en el registro y gestión del patrimonio cultural
11 de mayo, 2022
Una mirada arqueológica desde el aire.
Hace tan sólo un par de décadas, nos era inimaginable el poder tomar fotografías desde distintos tipos de ángulos y alturas o poder realizar una captura de imágenes excepcionales de algún hallazgo arqueológico. Actualmente, gracias a los avances tecnológicos, estos objetivos son posibles y en lo que a la investigación arqueológica se refiere, las herramientas y posibilidades parecen ser ilimitadas.
Desde hace aproximadamente más de un siglo, el ser humano ha intentado capturar imágenes desde el aire con el uso de aves, globos, aviones y helicópteros, haciendo que los costos de la operación rebasaran cualquier presupuesto y su disponibilidad fuera muy limitada, aún para las instituciones públicas.
Últimamente, gracias a Google Earth y otros programas similares, las fotografías satelitales de alta resolución se han puesto al alcance de todos, dándonos acceso a imágenes prácticamente de todo el planeta. Pero aún las fotos satelitales tienen limitaciones al no ser generadas en tiempo real, es decir cuando las necesitamos, o con unas especificaciones particulares para cada tipo de usuario. Asimismo, siguen existiendo colecciones de fotografías aéreas disponibles en bibliotecas y archivos, que continúan siendo documentos excepcionales, ya que estos cubren grandes áreas de terreno, realizadas en diferentes momentos históricos, por lo que siguen representando herramientas potentes para el quehacer arqueológico.
Actualmente se han desarrollado dos nuevas tecnologías que han ido rompiendo poco a poco las limitaciones que se poseían y se han ido convirtiendo en imprescindibles para la investigación y gestión del patrimonio cultural: la fotografía aérea usando vehículos aéreos no tripulados (UAV, por sus siglas en inglés) o drones, y el modelamiento tridimensional a partir de la fotogrametría. Combinando estas dos tecnologías, es posible producir imágenes en 2 y 3 dimensiones que por su naturaleza y por efecto de los programas informáticos que se emplean en su procesamiento, permiten capturar, medir y modelar la realidad de manera excepcional.
Primeras fotografías aéreas en Francia y Alemania. Arriba, la cámara se instaló en un globo, abajo, en una paloma.
(Tomadas del INAH “La mirada de los dioses: arqueología con drones”. Alejandro Boneta)
¿Qué es un dron?
Es un vehículo aéreo no tripulado (VANT, UAV) o Dron (del inglés unmanned aerial vehicle), es una aeronave sin un piloto humano a bordo. Su vuelo es controlado automáticamente por una computadora a bordo o, lo que es más común, por un mando a distancia de un piloto en tierra u otro vehículo.
Aerofotografías de yacimientos arqueológicos proyecto Integral
Los drones que además incorporan cámaras de alta definición, ofrecen la posibilidad de producir fotografías y videos en tiempo real, en los ángulos y en la frecuencia que necesitemos. Aprender a controlar remotamente estos aparatos no tripulados es una tarea relativamente sencilla y, aunque requiere de práctica y de paciencia, en poco tiempo se logran dominar los aparatos y producir fotografías aéreas de buena calidad.
Por otro lado, si el propósito es producir ortofotos o modelos 3D, se debe lograr que las fotografías posean una cobertura total del objeto, en todas sus dimensiones y geometrías. Cuando el objeto es un sitio o monumento es necesario, que por sus dimensiones y la necesidad de cubrir todos sus lados, usar aparatos que puedan sobrevolarlo y registrarlo.
La mejor opción para este propósito son precisamente los vehículos no tripulados o drones, que tienen como principal ventaja la determinación de la altura deseada, tanto vertical como horizontalmente, además de la posibilidad de detenerse en el aire o recorrer y registrar todos los lados de un elemento tridimensional, obteniendo imágenes cenitales para construir un mosaico que permita generar una ortoimagen, y complementar estas con imágenes laterales u oblicuas para terminar de capturar la geometría total del objeto. Es por ello que es esencial que el proceso de tomada imágenes empiece con una adecuada planificación del vuelo, en función de los resultados que se quieran obtener.
La principal dificultad de este proceso está en el control de la aeronave, en el análisis del objeto a ser fotografiado y en el diseño del vuelo que capture de la mejor manera posible todos los ángulos que se quieren reproducir en un entorno digital, bien sean estas cenitales u oblicuas, videos o un conjunto de imágenes para producir un modelo tridimensional.
Aerofotografías de yacimientos arqueológicos proyecto Integral
En una fase posterior del proceso, con las fotos tomadas por los drones, se procesan las imágenes través de programas de fotogrametría como Agi Soft, PhotoScan o PhotoModeler, para producir ortofotos y modelos tridimensionales. La fotogrametría no solo sirve para modelar tridimensionalmente sitios, también es ideal para hacer registros muy detallados de artefactos o contextos, por lo que su uso en el trabajo arqueológico y arquitectónico está muy difundido actualmente.
Las ortofotos son fotografías aéreas perfectamente perpendiculares y sin distorsiones, que son equivalentes a un mapa, y que se producen con un proceso de rectificación a través de programas informáticos como los citados.
Con este tipo de fotografías, el equipo de arqueología de Integral S.A, ha venido registrando sitios arqueológicos de gran relevancia e interés científico dentro de los proyectos en ejecución, produciendo imágenes en las que se pueden tomar medidas reales y con una resolución sorprendente.
¿Qué se puede lograr por drones?
- Video y fotografía de alta resolución,
- Registro topográfico preciso: mediante el uso de fotogrametría, es posible reconstruir superficies con una gran precisión.
- Termografías y firmas espectrales, utilizando el modo singular con el que cada elemento refleja la radiación y cómo se localiza en distintos tipos de objetos y materiales.
Usando el mismo software con el que procesamos las imágenes, podemos producir modelos tridimensionales de los sitios. Estos modelos 3D permiten capturar los rasgos y particularidades de cada sitio, en todas sus dimensiones y en cualquier posición, por lo que son escalables, es decir pueden capturar la realidad en su dimensión exacta, permitiendo así que puedan ser localizados perfectamente en su posición geográfica real y relacionarlos con otros modelos.
De esta manera, se puede integrar, por ejemplo, un modelo de una excavación que actualmente se encuentra en curso, con modelos 3D de excavaciones hechas en el pasado, creando así un modelo virtual donde se combinan ambos. Con estos modelos tridimensionales se eliminan las limitaciones para visualizar las cosas de manera estática y desde una única perspectiva, sino que se pueden generar vistas desde nuestros ordenadores a partir de estos modelos, prácticamente como si se estuviera en los sitos o contextos originales.
Nuevas posibilidades
La aplicación de estas nuevas tecnologías en Integral S.A, está abriendo posibilidades nunca antes vista en la investigación, gestión y protección del patrimonio cultural. Sin embargo, estas nuevas posibilidades presentan también nuevos retos, como la necesidad de cualificarnos y equiparnos aún más de nuevos equipos de toma de data, programas informáticos y computadoras. Esto no cambia la esencia de la arqueología, ni su razón de ser, pero si nos dotan de nuevas herramientas y posibilidades.
A medida que más sitios se registren con estas técnicas, podremos usar la información producida para evaluar el estado de conservación de sitios y yacimientos arqueológicos y establecer intervenciones ajustadas a los impactos reales que tendrán y planificar mejor las investigaciones, lo que en general se traduce en una mejor gestión de nuestro oficio y de nuestro patrimonio cultural.
Sobre el autor:
Víctor Daniel Álvarez Piedrahita es tecnólogo en electrónica industrial del SENA y antropólogo de la Universidad de Antioquia. Actualmente se desempeña como arqueólogo profesional en Integral S.A.
Dentro de su experiencia se encuentra el ejercicio de la gestión pública del patrimonio cultural, participación en investigaciones arqueológicas para proyectos de infraestructura. También es voluntario y concede trabajo social en las comunidades rurales.
