¿Cómo funcionan las tecnologías usadas en arqueología? – y III

No se trata de lo que encuentras, si no de lo que descubres.

David Hurst Thomas

Como ya les conté en las entradas anteriores (aquí y aquí), la arqueología es una disciplina cuyos avances descansan a menudo en la comprensión y uso de fenómenos físicos y químicos; es uno de los más claros ejemplos de que la diferenciación de los estudios en “ciencias” y “letras” resulta bastante falaz. En todo caso, hasta ahora hemos hablado de la datación, pero existen otros aspectos en los que la tecnología puede aportar mucho. Por supuesto, en las técnicas ya citadas es a día de hoy casi imposible trabajar sin el adecuado software de tratamiento de datos, de dibujo, etc. Sin embargo, no es de lo que vamos a hablar, ya que la idea es explicarles los mecanismos principales de tecnologías algo más complejas. Para hablarles largo y tendido de programas adecuados ya hay gente con muchos más datos que yo, como la que gestiona esta página, o esta otra.

La tecnología principal, en torno a la cual se sitúan el resto, son los GIS (Geographic Information System), es decir, los sistemas para  recopilar, almacenar, tratar y manipular información geográfica con el fin de resolver problemas de diversa índole… en este caso, arqueológicos. A grandes rasgos es una gran base de datos que pretende gestionar información espacial, y que pretende responder, en general a las preguntas dónde (posición), qué (propiedades) y cuando (en qué momento o con qué frecuencia). Además, una de sus principales propiedades es poder trabajar con capas (por ejemplo, altitudes, vías de comunicación, poblaciones, etc.)

Cueva de Lascaux. Imagen de aquí

Como curiosidad, se considera que el primer GIS (totalmente rudimentario, claro) es, a su vez, un caso de estudio arqueológico: hace unos 15.000 años en las paredes de las cuevas de Lascaux (Francia) los hombres de Cro-Magnon pintaron en las paredes los animales que cazaban, asociándolos con esquemas que, se cree, cuadraban con los de migración de esas especies. Ya en el siglo XIX, el mapa de los casos de cólera en el Soho londinense llevado a cabo por John Snow en 1854 es el primer precedente moderno. Lógicamente, es en el siglo XX con el desarrollo de la tecnología de computación cuando este concepto comienza a asemejarse al que manejamos hoy día. No entraremos en excesivo detalle sobre los entresijos de estos sistemas, ya que daría para mucho; pero sí merece la pena realizar la distinción entre el proceso de recopilación de datos, y el de representación.

Capas donde ver las diferencias entre 

un modelo raster y uno vectorial. Imagen de aquí

En cuanto a la representación, simplemente haremos un par distinciones; una divide los  objetos en discretos y continuos. Discretos serán aquellos que pueblan el área de estudio de manera discontinua, o dicho de otra forma, son “claramente diferenciables”; por ejemplo, un edificio. Continuos son aquellos que tienen un valor en cualquier punto del área; por ejemplo, la altitud. Otra distinción se refiere a la forma de almacenar la información, y divide los sistemas en raster y vectoriales. Los raster almacenan información de forma explícita en cada unidad de datos (celda, píxel o grid), mientras los vectoriales emplean puntos, líneas (conjunto de puntos) y áreas (conjunto de líneas) para almacenarla. Éstos últimos son técnicamente más complejos, aunque también más comunes ya que son más precisos; los raster son aptos, por su parte, para aplicaciones donde predomina la información continua y no se requiere una gran precisión: por ejemplo, mapas de pluviometría, contaminación, análisis geológicos, etc. En función de las necesidades del proyecto será más adecuado uno u otro.

Para la creación de los datos el método más utilizado es la digitalización, donde a partir de un mapa impreso o con información tomada en campo se transfiere a un medio digital por el empleo de un programa de CAD (Computer-Aided Design). La digitalización de soportes analógicos puede hacerse manualmente o de forma automatizada, pero, en todo caso, se precisará al menos revisión y edición manual, especialmente si se requiere un acabado de calidad, ya que durante la digitalización frecuente que se den fallos involuntarios: líneas que no se cortan donde deben, bucles, nudos, líneas partidas, etc. que deberán ser corregidos. Una vez realizados estos pasos se dispondrá de un mapa que será la base para poblarlo de datos, los cuales serán los que realmente nos aporten la información necesaria (recuerden la diferencia entre información y datos). Para alimentar el sistema de datos pueden usarse varias fuentes, que explicaremos a continuación.

La primera es la más obvia, la agrimensura: los datos obtenidos de mediciones topográficas pueden ser introducidos directamente a través de instrumentos de captura de datos digitales mediante una técnica llamada geometría analítica; esta es la técnica usada tradicionalmente, por requerir tecnologías más sencillas; y, por aburrida que suene, ha dado lugar a alguna entretenida película.

Los satélites y la aviación son, por supuesto, tecnologías básica hoy día en muchos aspectos, y en lo referente a los GIS tienen mucho que aportar, tanto en lo referente a imágenes como otras mediciones. La primera es la más evidente, aunque a veces no tanto, ya que la búsqueda de patrones no visibles desde el suelo ha ayudado mucho a la arqueología: como muestras, varios botones. Y es que es un método relativamente sencillo (aquí tienen una explicación acerca de la fotografía aérea con dirigible) y que puede dar bastante juego, como ya demostraron Faemino y Cansado.

En todo caso, la capacidad de estos aparatos como plataformas de teledetección (mediante escáneres, radar, etc.) y medición de reflectancia es, a día de hoy, muy importante. La reflectancia de una superficie es la relación entre la potencia incidente y la reflejada; con lo cual, usando distintas bandas del espectro electromagnético, puede obtenerse mucha información sobre un área, como por ejemplo, la composición vegetal; lógicamente, esta información es muy útil cuando se trabaja con raster. He participado someramente en un proyecto al respecto, y resulta casi sorprendente, basándose en estadísticas, la cantidad de información que puede obtenerse usando los métodos adecuados.

Red de GPS (obviamente, no a escala); 

imagen obtenida aquí

Y, por supuesto, en el caso de los satélites, es básico mencionar las redes de geolocalización. La más conocida es GPS (Global Positioning System), pero están surgiendo otras muchas alternativas, y que serán posiblemente de mejor calidad; en todo caso, todas se basan en la misma idea: una constelación de satélites que emiten señales característica. Las señales emitidas se basan en un reloj atómico, es decir, de alta precisión; el dispositivo receptor capta esas señales y el retardo de la señal, de modo que cuando capta un número mínimo, puede determinar la posición  por triangulación. Cuantas más señales capte, más precisa será la localización.

GPS es una constelación de 24 satélites creada y gestionada por el ejército de los EEUU; inicialmente contaba con un sistema que introducía un error aleatorio (disponibilidad selectiva) que distorsionaba la precisión considerablemente. Este sistema se desactivó en Mayo de 2000, pero como nadie nos garantiza que no vayan a volver a introducirlo, y se calcula que hasta un 15% de la economía europea se ve afectada, de un modo u otro, por los sistemas de geolocalización, Europa ha desarrollado el sistema Galileo. En Octubre de 2011 se lanzaron los primeros satélites de prueba, y se pretende que pueda comenzar a usarse en 2014. Además de que los dispositivos fabricados actualmente ya se diseñan para que puedan usar ambas redes, Galileo pretende ser más preciso que GPS, gracias al uso de 30 satélites; estará además optimizado para Europa usando órbitas al efecto, de modo que se espera tener un margen de error de centímetros, frente a los 2,5 m. de GPS. Por otra parte, merece la pena mencionar la existencia de la red GLONASS, creada por los soviéticos y aun en uso gracias al esfuerzo que está haciendo Rusia para modernizarla tras casi desaparecer. Y por supuesto, los chinos también están trabajando en ello, y ha desarrollado su propia red: Beidou (nombre chino de la Osa Mayor), aunque en fase experimental. La red definitiva será Compass.

Datos obtenidos con LIDAR: 

en bruto, filtro de superficie y estructuras 

antiguas encontradas. Imagen obtenida aquí.

Finalmente, hablaré de una tecnología que está bastante de moda en el mundo arqueológico: el LIDAR (Light Detection And Ranging). Esta tecnología permite calcular distancias entre emisor y objeto usando pulsos de láser, de forma análoga al radar o al sonar: simplemente, se mide el retardo entre emisión y recepción de la onda reflejada. Realmente el sistema se lleva utilizando durante más de 20 años, pero a día de hoy la tecnología ha evolucionado lo suficiente como para permitir captar elementos con una resolución increíble no hace tanto. El principal divulgador de esta tecnología en el mundo arqueológico es Chris Fisher, quien ha escrito el libro The Geospatial Revolution in Archaeology: LiDAR, Regional Survey, and the Protection and Modeing of Ancient Societies, y que ha sido capaz de elaborar un mapa 3D de una antigua ciudad mesoamericana que cubre algo más de 6 kilómetros cuadrados, y sin necesidad de excavar. Tienen más detalle al respecto en este enlace. La página web donde colabora el señor Fisher parece un lugar interesante también si pertenecen al ramo.

Y nada más de momento; espero que esta información les resulte útil para aclarar conceptos o refrescar viejos conocimientos; quien sabe si tras visionar varias veces Indiana Jones y la Última Cruzada, y estudiar algo de física, les entre el gusanillo de dedicarse a estos menesteres. Si hacen algún descubrimiento interesante les estaré, como amante de la historia, muy agradecido.

Cuídense.

PD. la siguiente será la entrada nº 100 en este blog; las cifras redondas siempre son motivo de gran regocijo, y Roberto, miembro fundador, se encargará la semana próxima de hacer una recopilación...lo que además viene al pelo al coincidir con cierre del 2012 y el fin del mundo ;)