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Virtual Archaeology Review
VOLUMEN 2
NÚMERO 3
ABRIL 2011
VAR. Volumen 2 Número 4. ISSN: 1989-9947
ISSN Mayo
1989-9947
2011
VIRTUAL
ARCHAEOLOGY
Virtual Archaeology Review REVIEW
2
EQUIPO EDITORIAL
EDITORIAL TEAM
Directores / Directors
ISSN 1989-9947
Alfredo Grande
INNOVA CENTER. European Center for Innovation in Virtual Archaeology
Sevilla. España.
Edita/ Edit
Víctor Manuel López-Menchero Bendicho
Laboratorio de Arqueología, Patrimonio y Tecnologías Emergentes (LAPTE).
Universidad de Castilla-La Mancha. Ciudad Real. España
Consejo de Redacción / Editorial Board
Maurizio Forte
School of Social Sciences, Humanities and Arts.
University of California, Merced. USA
Bernard Frischer
IATH. Institute for Advanced Technology in the Humanities.
University of Virginia. USA
Michael Ashley
CHI. Cultural Heritage Imaging, USA
Daniel Pletinckx
Visual Dimension bvba, Ename, Belgium
Alan Chalmers
The Digital Laboratory, WMG
University of Warwick, UK
Eva Pietroni
Universidad de Castilla-La Mancha.
Laboratorio de Arqueología, Patrimonio y
Tecnologías Emergentes (LAPTE).
Ciudad Real. España
Universidad de Castilla-La Mancha.
Laboratorio de Arqueología, Patrimonio y
Tecnologías Emergentes (LAPTE).
CNR Institute of Technologies Applied to Cultural Heritage.
Rome, Italy
Lucrezia Ungaro
Sovrintendenza ai Beni Culturali del Comune di Roma.
Roma. Italy
Jorge Onrubia Pintado
Laboratorio de Arqueología, Patrimonio y Tecnologías Emergentes (LAPTE).
Universidad de Castilla-La Mancha. Ciudad Real. España
Francisco Seron
GIGA. Advanced Computer Graphics Group. Computer Science Department,
University of Zaragoza. Spain
Luis A. Hernández Ibáñez
VIDEA LAB. Grupo de Visualización Avanzada en Arquitectura, Ingeniería
Civil y Urbanismo. Universidade a Coruña. A Coruña. España.
Juan Carlos Torres
GIIG, Grupo de Investigación en Informática Gráfica.
Universidad de Granada. Granada. España.
Volumen
2
Abril 2011
Número 3
Sevilla 1 abril de 2011
Colaboradores/ Colaborators
3
CONTENIDOS
IBAM - ITLAB. Information Technologies Lab. Consiglio Nazionale delle Ricerche. Lecce. Italia
1.UN WEBGIS PER LA CONOSCENZA DELLE ANTICHE CITTÀ DELLA MESOPOTAMIA
Giacomo Di Giacomo e Giuseppe Scardozzi
ANTARES LAB. CNR. Roma. Italia.
Páginas 9-13
2.EMPLEO DE MODELOS CARTOGRÁFICOS TRIDIMENSIONALES
APLICADOS AL ESTUDIO HISTÓRICO-ARTÍSTICO DEL TERRITORIO
José Ramón Ruiz Checa, Valentina Cristini y Mº Isabel Sánchez Duque
Dep. Construcciones Arquitectónicas. Universidad Politécnica de Valencia. España
Instituto Restauración del Patrimonio. Universidad Politécnica de Valencia. España
Arqueóloga. Asociación cultural Kultur. Cuenca. España.
Páginas 15-22
3.3D RECONSTRUCTION OF THE POGGIO SOMMAVILLA TERRITORY
(SABINA TIBERINA, RIETI- ITALY) A NEW APPROACH TO THE KNOWLEDGE OF THE
ARCHEOLOGICAL EVIDENCES
Flaminia Verga y Federica Fabbri
CNR ITABC. Roma. Italy
Páginas 23-26
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4.ASSESSMENT OF REAL AGING IN SELECTION PROCESS OF REPLACEMENT MATERIALS FOR
STONE MONUMENTS CONSERVATION.
Nicolas Concha-lozano, Dominique Lafon, Olivier Eterradossi and Pierre Gaudon1
CMGD. Ecole des Mines d’Alès, Alès, France
Páginas 27-31
2PSM. Ecole des Mines d’Alès, Pau, France
5.ASIGNACIÓN DEL COLOR EN MODELOS TRIDIMENSIONALES.
Vicente Domínguezn, Ricardo Chacón y Antonio Adán
3D Visual Computing and Robotics Lab. Universidad de Castilla La Mancha
Ciudad Real. España
6.LA COMUNICACION DE LA ARQUEOLOGIA VIRTUAL
José Luis Gómez Merino
Balawat.com. Aplicaciones multimedia para la Arqueología. Toledo. España
Páginas 33-37
Páginas 39-41
7.TECNOLOGÍAS ÓPTICAS APLICADAS A LA VISUALIZACIÓN Y PRESENTACIÓN 3D DE PATRIMONIO.
CASO PRÁCTICO DE LA VIRGEN DEL REBOLLET DE OLIVA
Luis Granero, Francisco Díaz, Francisco Millet, Rubén Dominguez y Yolanda Sanjuan
AIDO. Paterna, Valencia. España
Páginas 43-47
UPV Bellas Artes. Valencia. España
8.RECREACIÓN VIRTUAL DE LA NECRÓPOLIS DE LOMO GORDO
(SAN BARTOLOME DE TIRAJANA, GRAN CANARIA)
Ernesto Martín Rodríguez
Dirección General de Patrimonio Histórico y Cultural
Cabildo Insular de Gran Canaria. Gran Canaria. España.
Páginas 49-52
9.INTEGRATION OF PHOTOGRAMMETRIC AND TERRESTRIAL LASER SCANNING TECHNIQUES FOR
HERITAGE DOCUMENTATION
Javier Cardenal Escarcena, Emilio Mata de Castro, José Luis Pérez García, Antonio Mozas Calvache,
Tomás Fernández del Castillo, Jorge Delgado García, Manuel Ureña Cámara y Juan Carlos Castillo.
High Polytechnical School of Jaen. University of Jaén. Jaén. España.
Páginas 53-57
Department of Historical Heritage. University of Jaén. Jaén. España.
10.GENERATION OF AUTOMATIC STIPPLING ILLUSTRATIONS FROM PHOTOGRAPHS FOR
DOCUMENTING ARCHAEOLOGICAL PIECES
Germán Arroyo, Domingo Martín y María Victoria Luzón
Depart. de Lenguajes y Sistemas Informáticos. Universidad de Granada. España
Páginas 59-64
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11.PROCESOS DE DOCUMENTACIÓN ARQUEOLÓGICA
Y GENERACIÓN DE MODELOS VIRTUALES
Josep Blasco, Sebastián Varea, Fernando Cotino, Albert Ribera y Oreto García
GLOBAL S.L. Valencia, España
Páginas 65-69
AFT & ARTS Rouen, Francia
SIAM Servicio de Investigación Arqueológica Municipal de Valencia, Ayuntamiento de Valencia
12.SAN JUAN BAUTISTA (BURGUILLOS DEL CERRO, BADAJOZ),
UN EJEMPLO DE DOCUMENTACIÓN DEL PATRIMONIO CON NUEVAS TECNOLOGÍAS
Andrea Menéndez Menéndez, Victor M. Gibello Bravo y Pedro Ortiz Coder
ARQVEOCHECK, S.L.U. Mérida, Badajoz. España.
Páginas 71-74
GAVLE. Documentación gráfica del Patrimonio. Mérida, Badajoz. España.
13.DIGITALIZACIÓN 3D EN ARQUEOLOGÍA
Lluís Vila Bonamusa y Lluís Viladrichtor
ESTRATS S.L. Sant Esteve de Palautordera, Bracelona. España
SOLUMETRICS, Sant Cugat del Vallés, Barcelona. España
Páginas 75-81
14.REALIDAD AUMENTADA APLICADA AL PATRIMONIO HISTÓRICO MOLINAR
Miguel Castro-García, José Ignacio Rojas-Sola y Mª del Pilar Carranza-Cañadas
Departamento de Ingeniería Gráfica, Diseño y Proyectos
Páginas 83-86
Universidad de Jaén. España
Departamento de Ingeniería Gráfica y Geomática de la Universidad de Córdoba. España
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15.VISOR DE REALIDAD AUMENTADA EN MUSEOS (RAM) PARA EXPOSICIONES SITUADAS EN
ENTORNOS CERRADOS
Mariano Flores Gutierrez, Tomás Rufete Martínez, José Macanás Vidal, Juan Martínez García,
Carlos María López Martínez y Francisco Ramos Martínez.
Departamento de Informática y Sistemas, Universidad de Murcia. España
Páginas 87-91
Neotecno Desarrollos SL. Parque Científico Universidad Murcia. España
INREVI, Innovación en Realidad Virtual, Murcia. España
Arqueología y Diseño Web SL, Murcia. España
16.ARQUITECTURA DE BARRO. RECONSTRUCCIÓN GRÁFICA DEL HÁBITAT DEL INICIO DE LA EDAD
DEL BRONCE EN EL INTERIOR PENINSULAR.
José Javier Fernández Moreno y José Ramón Almeida Olmedo
Dirección General de Patrimonio Cultural. Junta de Castilla y León. España.
Páginas 93-97
SERCAM Servicios Culturales y Ambientales S.C.
17.LA CUEVA DEL TIEMPO. UN VIAJE A NUESTROS ORÍGENES
Cristina Cuesta Marín, Sergio Barrera Mayo y Unai Baeza Santamaría
Fundación Atapuerca, Didáctica y Proyectos de Difusión, Burgos. España
VIRTUALWARE, Basauri. España
18.REALIDAD VIRTUAL PARA LA DINAMIZACIÓN DE ENTORNOS RURALES.
UN CASO PRÁCTICO: RED PARQUE CULTURAL
Unai Baeza Santamaría
VIRTUALWARE. Basauri, España
Páginas 99-103
Páginas 105-108
19.ESTUDIO GEOMÉTRICO DE PIEZAS ARQUEOLÓGICAS A PARTIR DE UN MODELO VIRTUAL 3D
Antonio T. Mozas Calvache, José L. Pérez García, Vicente Barba Colmenero y Andrés López Arenas
Grupo de Investigación Sistemas Fotogramétricos y Topométricos.
Páginas 109-113
20.NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LEVANTAMIENTOS
APLICADAS A LA RESTAURACIÓN: “EL GIRALDILLO’’
José Antonio Barrera Vera, Antonio Pérez Romero, Rafael Ortiz Marín y Carlos Cobos Gutiérrez
E.U.A.T. E.U.I.T.A. E.T.S.I. Universidad de Sevilla, España.
Páginas 115-120
21.FOTOGRAMETRÍA DE BAJO COSTE PARA LA MODELIZACIÓN DE EDIFICIOS HISTÓRICOS
José Luis Pérez García, Antonio T. Mozas Calvache, Francisco Javier Cardenal Escarcena
y Andrés López Arenas
Grupo de Investigación Sistemas Fotogramétricos y Topométricos.
Páginas 121-125
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Dirección General de Patrimonio Histórico y Cultural Cabildo Insular de Gran Canaria. Gran Canaria. España.
22.OPTIMIZACIÓN DEL MODELADO CAD PARA EL ANÁLISIS DEL PATRIMONIO HISTÓRICO MOLINAR
Miguel Castro-García, José Ignacio Rojas-Sola y Mª del Pilar Carranza-Cañadas
Departamento de Ingeniería Gráfica, Diseño y Proyectos.Universidad de Jaén. España Páginas 127-130
Departamento de Ingeniería Gráfica y Geomática. Universidad de Córdoba. España
23.VIRTUAL HIERAPOLIS: TRA TECNICISMO E REALISMO
Francesco Gabellone, Ivan Ferrari, Francesco Giuri, Massimo Limoncelli
IBAM - ITLAB. Information Technologies Lab. CNR. Lecce. Italia.
Páginas 131-136
24.ANASTILOSIS VIRTUAL DE FELIPÉIA
Hélio Costa Lima
Departamento de Arquitectura de la Universidad Federal de Paraíba, Brasil.
Páginas 137-140
25.VIRTUAL RESTORATION OF FRAGMENTED GLASS PLATE PHOTOGRAPHS
OF ARCHAEOLOGICAL REPERTOIRES
F. Stanco, D. Tanasi, G. Gallo
Dipartimento di Matematica e Informatica, Università di Catania, Italia.
Páginas 141-144
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26.ANASTYLOSIS VIRTUAL DE LA PUERTA OCCIDENTAL DEL CASTELLUM DE TAMUDA
(TETUAN, MARRUECOS)
Javier Bermejo Meléndez, Juan Manuel Campos Carrasco, Lucía Fernández Sutilo,
Águeda Gómez Rodríguez, Darío Bernal Casasola y Mustapha Ghottes
Área de Arqueología. Universidad de Huelva. España.
Páginas 145-149
Área de Arqueología. Universidad de Cádiz. España.
Universidad Abdelmalek-Essaadi. Tetuán, Marruecos.
27.METODOLOGÍA Y CRITERIOS PARA LA RECONSTRUCCIÓN VIRTUAL DEL PATRIMONIO
ARQUITECTÓNICO ROMANO.
Lola Vico López
Universidad Politécnica de Cataluña. España.
Páginas 151-155
28.AVANCES HACIA UNA NUEVA METODOLOGÍA DE TRABAJO EN PROYECTOS ARQUEOLÓGICOS:
EL CASO DE LA VILLA ROMANA DE LA ONTAVIA (TERRINCHES, CIUDAD REAL)
Luís Benítez de Lugo Enrich y Víctor Manuel López-Menchero Bendicho
Universidad Nacional a Distancia (UNED). ANTHROPOS S.L. España.
Páginas 157-160
MAP. Universidad de Castilla-La Mancha. España.
29.PINTURA Y ESCULTURA DIGITAL 3D CON ZBRUSH APLICADA A LA ARQUEOLOGÍA
Marta Ángeles Estalayo Moreno
Páginas 161-164
30.LA FUENTE DE FONCALADA (OVIEDO): APLICACIÓN DE MÉTODOS GRÁFICOS E INFOGRÁFICOS
DE ANÁLISIS COMPOSITIVO Y METROLÓGICO A LA FORMULACIÓN DE UNA HIPÓTESIS DE
ANASTILOSIS VIRTUAL DEL MONUMENTO
Francisco José Borge Cordovilla
Junta de Castilla y León. Profesor de Enseñanza Secundaria. Investigador.
Páginas 165-168
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Un webGIS per la conoscenza
delle antiche città della Mesopotamia
Giacomo Di Giacomo e Giuseppe Scardozzi
ANTARES LAB. Ancient Topography, Archeology and Remote Sensing Lab.
Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto per i Beni Archeologici e Monumentali. Roma. Italia.
Resumen
El Instituto de Monumentos Arqueológicos y Monumentales (CNR-IBAM) participo’ en los anos 2005-2009 en un proyecto "El Museo Virtual de Irak", con
el ayudo por el Ministerio de Asuntos Exteriores desarollado con la coordinación científica del Consejo Nacional de Investigación. Este trabajo describe en detalle
las peculiaridades del sistema Webgis implementado para la presentación de determinados centros de la antigua Mesopotamia. Desde el procesamiento de imágenes
para extraer los datos de los mapas por satélite para la base documental, hasta la creación de la estructura y la interfaz web: un experimento de comunicación en la
historia y la arqueología que extiende el concepto clásico de "museo", extiendéndolo también a contextos de descubrimiento y de la relación entre el paisaje histórico
y el hombre.
Palabras Clave: MUSEO VIRTUAL DE IRAK, MESOPOTAMIA, WEBGIS, TELEDETECCIÓN, ARQUEOLOGÍA.
Abstract
In the years 2005-2009, The Institute for Archaeological Monuments and Sites (CNR-IBAM) participated with "The Virtual Museum of
Iraq," sponsored by the Ministry of Foreign Affairs and developed with the scientific coordination of the National Council of Research.
This paper describes in detail the peculiarities of the webGIS implemented for the submission of certain centers of ancient Mesopotamia.
From image processing to extract the satellite map data for documentary base, until the creation of the structure and web interface: an
experiment in communication history and archeology that extends the classical concept of "museum", extending also to contexts of
discovery and the link between the historic landscape and man.
Key words: IRAQ VIRTUAL MUSEUM, MESOPOTAMIA, WEBGIS, REMOTE SENSING, ARCHAEOLOGY.
1. IL PROGETTO “MUSEO VIRTUALE
DELL’IRAQ”.
L’istituto per i Beni Archeologici e Monumentali del Consiglio
Nazionale delle Ricerche (IBAM-CNR) ha partecipato, tra il
2005 e il 2009, al progetto “Museo Virtuale dell’Iraq”, promosso
dal Ministero Affari Esteri e realizzato con il coordinamento
scientifico del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Il progetto è
stato finalizzato alla creazione di un contenitore virtuale, gratuito
e disponibile on-line, della collezione archeologica del Museo
Nazionale di Baghdad, chiuso dal 2003 e attualmente non
fruibile.
Il contributo principale del CNR-IBAM è derivato dalla necessità
di contestualizzare gli oggetti e i monumenti “esposti” nel Museo
Virtuale, dando ai “visitatori” la possibilità di conoscere anche i
siti archeologici da cui tali oggetti provenivano. Questo obiettivo
è stato raggiunto mediante differenti soluzioni nel sito web del
Museo Virtuale: da un lato, il Laboratorio di Informatica ha
realizzato numerose modellazioni 3D e ricostruzioni virtuali di
oggetti, monumenti e di alcune città, inserite nelle 8 “Sale”
(divise per fasi cronologiche dalla Preistoria all’Epoca Islamica)
in cui è organizzato il Museo; dall’altro, il Laboratorio di
Topografia Antica, Archeologia e Telerilevamento (ANTARES
Lab) si è occupato più nello specifico dello studio ricostruttivo e
della presentazione dei contesti antichi di provenienza,
effettuando ricerche che hanno anche permesso di accrescere la
conoscenza della topografia antica e del paesaggio storico di
molti dei siti archeologici scelti come esemplificativi delle 8
“Sale” (Ur, Uruk, Tell Es-Sawwan, Tell Asmar, Nimrud,
Khorsabad, Babilonia, Sippar, Kish, Seleucia sul Tigri,
Ctesifonte, Hatra, Samarra e Ukhaydir), soprattutto grazie
all’elaborazione e all’esame di numerose immagini satellitari
storiche e recenti che hanno consentito di superare i problemi
connessi alla scarsità di documentazione disponibile ed
all’inaccessibilità dei luoghi.
Parte dei materiali elaborati nel corso delle attività svolte
dall’ANTARES Lab sono stati inseriti nella sezione “Siti
Archeologici” del Museo, dove vengono sinteticamente
presentati (mediante immagini telerilevate e planimetrie) i
principali contesti di provenienza degli oggetti “esposti” nelle
altre sezioni, mentre è in corso di implementazione un webGIS,
oggetto del presente contributo, che consenta una più idonea
presentazione dei siti archeologici esaminati. Attraverso di esso, i
manufatti ricostruiti nel Museo vengono idealmente collegati ai
contesti di origine, alle città e agli insediamenti in cui sono stati
realizzati. Questi sono mostrati ai visitatori nella loro situazione
attuale, con i resti delle case, dei palazzi, delle cinte murarie e
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delle strade messi in luce dagli scavi o ancora sepolti ma visibili
in traccia nelle riprese satellitari; vengono ricostruite l’urbanistica
delle città e la topografia antica degli insediamenti e, quando
possibile, i siti archeologici sono inseriti nel paesaggio storico
che li caratterizzava, ricostruito mediante l’esame delle tracce
paleo-ambientali individuate nelle immagini telerilevate. In
quest’ottica, il Museo e le sue “Sale” non costituiscono un
contenitore chiuso di manufatti artistici o di oggetti della cultura
materiale, ma questi ultimi diventano il punto di partenza di una
“visita” che si estende ai siti archeologici in cui essi sono stati
realizzati ed utilizzati; il webGIS, in cui per ora sono funzionanti
le sezioni su Khorsabad (Sala Assira), Seleucia sul Tigri (Sala
Achemenide e Seleucide) ed Hatra (Sala Partica e Sasanide),
diviene così il collegamento tra il Museo e i contesti di
provenienza. [G.S.]
Sessanta e Settanta del XX sec. (in particolare, Corona KH-4A e
KH-4B, Gambit KH-7 ed Hexagon KH-9, con risoluzione
geometrica tra 60 cm e 9 m), che hanno fornito importanti dati
su territori che negli ultimi decenni hanno spesso subito parziali
o radicali trasformazioni, soprattutto per l’estensione delle aree
urbanizzate, per la diffusione dell’agricoltura meccanizzata e per
la realizzazione di grandi opere infrastrutturali.
2. IL WEBGIS DELLE CITTÀ DELLE
MESOPOTAMIA: UNO STRUMENTO TRA
CONOSCENZA, DOCUMENTAZIONE E
COMUNICAZIONE.
La progettazione e la successiva costruzione del Museo Virtuale
e del webGIS hanno dovuto risolvere i problemi di
comunicazione e di documentazione dei contesti archeologici
presentati attraverso Internet (CULTRARO, 2009 con bibl.
prec.). Il problema della documentazione, in particolare, si è
presentato piuttosto rilevante, vista la scarsità di materiale
disponibile sui siti antichi presi in esame, soprattutto quella
relativa a un loro inquadramento topografico generale spesso
assente nella tradizione degli studi che li riguarda, di solito più
interessata ai manufatti artistici e a singoli complessi
monumentali che alla struttura e all’organizzazione planimetrica
degli insediamenti; ovviamente, poi, l’inaccessibilità dei contesti a
causa della situazione politica dell’Iraq ha incrementato le
difficoltà.
Vista l’assenza o la scarsa disponibilità di cartografie, planimetrie
generali complete e aggiornate, oltre che di fotografie aeree
verticali dei siti archeologici scelti per rappresentare le varie
civiltà che fiorirono in Mesopotamia, la soluzione più efficace
per le finalità del progetto è stata quella di reperire immagini
satellitari ad alta risoluzione (tra 50 cm e 1 m nel pancromatico e
tra 2,40 e 4 m nel multispettrale): in particolare, sono state
recuperate numerose immagini acquisite dal 2001 al 2008 dalle
piattaforme Ikonos-2, QuickBird-2 e WorldView-1 (delle società
Geoeye -la prima- e DigitalGlobe -le altre due-), che nel periodo
di durata del progetto erano i satelliti con la maggiore risoluzione
al suolo disponibile per uso civile. Tali immagini sono state scelte
sulla base delle caratteristiche geometriche (risoluzione spaziale e
minor angolo off-nadir) e del periodo di acquisizione ed hanno
consentito di osservare, studiare e documentare dettagliatamente
ed in modo aggiornato le aree archeologiche così come appaiono
oggi, costituendo degli strumenti idonei a garantire una visita
virtuale dei luoghi in sostituzione della visita dal vero dei siti. Le
immagini si sono dunque rivelate fondamentali per una corretta
narrazione dei siti antichi incrementando di fatto anche la
conoscenza degli stessi, poiché in fase di costruzione del museo
virtuale hanno permesso di acquisire nuovi dati e di avanzare
nuove ipotesi circa l’assetto urbano ed il contesto paleoambientale di molti dei siti esaminati. Accanto a queste riprese
recenti, sono state acquisite (dall’United States Geological Survey)
numerose fotografie pancromatiche scattate dalle camere
montate a bordo dei satelliti spia americani operativi tra gli anni
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Figura 1. Immagine satellitare Ikonos-2 di Khorsabad, in cui è evidente la
pianta quadrangolare della città.
Tutte queste immagini costituiscono una ricca documentazione
multi-temporale molto utile per la presentazione delle aree
archeologiche in esame, ma anche per il monitoraggio delle
trasformazioni e dei danneggiamenti degli ultimi decenni, a
cavallo delle due Guerre del Golfo; a questo proposito, si è fatta
molta attenzione nel recuperare, per ciascun centro antico,
riprese satellitari ad alta risoluzione sia antecendenti che
successive al 2003. Per quanto concerne le tre città attualmente
implementate nel webGIS, Khorsabad, Seleucia sul Tigri ed
Hatra, la navigazione è garantita, oltre che dalle planimetrie
archeologiche, anche dalle immagini satellitari QuickBird-2, che
sono le più aggiornate (rispettivamente, al 2005 per la prima, e al
2006 per le altre due) e quelle con la maggiore risoluzione
spaziale; ma accanto a esse, l’utente ha la possibilità di consultare
anche immagini Ikonos-2 (fig. 1) antecedenti la Seconda Guerra
del Golfo (del 2001, per le prime due città, e del 2002, per la
terza) e le fotografie satellitari storiche della seconda metà degli
anni Sessanta del XX sec. (varie immagini Corona e Gambit
riprese tra il 1965 e il 1969).
Questo ricco data set di immagini, oltre che presentare i siti
archeologici, consente anche di approfondire la conoscenza della
loro topografia antica, permettendo di acquisire nuovi dati
sull’articolazione planimetrica degli insediamenti e sui contesti
paleo-ambientali, fondamentali per la ricostruzione dei paesaggi
antichi in cui erano inseriti. L’esperienza dell’ultimo decennio nel
campo del remote sensing finalizzato alla ricerca archeologica ha
infatti chiaramente dimostrato che la disponibilità di immagini
satellitari ad alta risoluzione geometrica e spettrale costituisce
uno strumento con enormi potenzialità per lo studio di antichi
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contesti urbani e territoriali, soprattutto in assenza di fotografie
aeree e cartografie aggiornate ed a grande scala. La lettura,
l’elaborazione e l’interpretazione di queste immagini (sia
pancromatiche che multispettrali) hanno fornito una visione
dettagliata delle aree archeologiche e della loro articolazione,
dando la possibilità di notare anche elementi di piccole
dimensioni o non facilmente percepibili sul terreno oppure di
riconoscere tracce di antiche strutture ancora interrate o di
nuovo interrate dopo vecchi scavi. Così, per le tre città
considerate, è stato possibile analizzare tutto l’impianto urbano
regolare di Dur-Sharrukin/Khorsabad, la capitale assira di nuova
fondazione voluta da Sargon II, edificata tra il 713 e il 707 a.C.,
abbandonata nel 705 alla morte del sovrano e giunta fino a noi
senza successive sovrapposizioni; ne sono stati documentati il
tracciato regolare del circuito murario e le planimetrie dei palazzi,
ben leggibili in un’immagine Gambit del 1965 e oggi scarsamente
conservati a causa della disgregazione dei muri in mattoni crudi
prodotta dall’esposizione agli agenti atmosferici o dai
danneggiamenti prodotti dalla Seconda Guerra del Golfo
(CULTRARO, 2007). Per Seleucia, invece, le immagini
telerilevate, sia “storiche” che recenti, hanno consentito la
ricostruzione della maglia regolare degli isolati della città e del
contesto paleo-ambientale in cui era inserita, grazie alle
numerose tracce dell’antico corso del Tigri e di vari canali a esso
collegati, riconoscibili soprattutto nelle fotografie satellitari degli
anni Sessanta, prima dei recenti interventi connessi allo
sfruttamento agricolo del territorio (SCARDOZZI, 2009a); per
Hatra, infine, le immagini hanno documentato tutto il tessuto
urbano all’interno delle due cinte che difendono la città partica e
le sue necropoli, offrendo la possibilità di indagare tutte le
numerose strutture circostanti le aree di scavo e di ricostruire la
viabilità antica che si diramava a raggiera dall’area urbana (fig. 2),
soprattutto verso le città poste lungo l’Eufrate (verso nordovest), lungo il Tigri (verso nord-est e sud-est) e ai piedi della
catena montuosa del Sinjar (verso nord), ben visibili in traccia
nelle riprese satellitari Corona del 1967 e del 1968
(CULTRARO, 2008).
Figura 2. Immagine satellitare Corona KH-4B di Hatra ripresa nel 1969,
con le tracce della viabilità antica.
Nel corso del progetto, per varie città antiche le recenti immagini
satellitari ad alta risoluzione, opportunamente ortorettificate,
sono state inoltre utilizzate per realizzare nuove planimetrie
archeologiche vettoriali in cui fossero aggiornate tutte le aree di
scavo e fossero presenti tutte le tracce archeologiche e paleoambientali riscontrate nelle riprese telerilevate, sia “storiche” che
recenti (SCARDOZZI, 2009b); queste piante costituiscono nel
webGIS basi di navigazione a disposizione degli utenti per
esplorare i siti, comprenderne l’articolazione e la struttura
generale, e identificarne e leggerne i monumenti in rapporto a
essa. [G.S.]
3. IL WEBGIS DELLE CITTÀ DELLA
MESOPOTAMIA: STRUTTURA E
CARATTERISTICHE.
Come già anticipato nel paragrafo precedente, è in corso di
realizzazione un webGIS di alcune città della Mesopotamia tra
quelle prese in esame nel progetto: nello specifico, al momento
sono funzionanti le sezioni riguardanti i centri antichi di Hatra,
Seleucia sul Tigri e Khorsabad.
La costruzione del webGIS è avvenuta per fasi, a partire dalla
preparazione dei livelli cartografici e delle basi utili alla
navigazione, cui è seguita la realizzazione della struttura portante
del sistema e infine la pubblicazione sul web.
Durante la prima fase, si è proceduto innanzitutto con il lavoro
di ortorettifica delle immagini satellitari QuickBird delle tre città
che nel webGIS hanno costituito sia una base di navigazione
raster, sia la “fonte” per l’estrazione di tematismi cartografici ed
entità archeologiche in formato vettoriale. L’ortorettifica è stata
effettuata attraverso l’uso di modelli tridimensionali del suolo
ottenuti dai dati radar della SRTM (Shuttle Radar Topography
Mission) insieme ai Coefficienti Polinomiali Razionali (RPC)
forniti in associazione alle immagini satellitari ottiche utilizzate.
L’uso di software dedicati ha consentito di ottenere immagini
geometricamente corrette, elaborate in formato geoTIFF a 8 bit,
e quindi compatibili con i più diffusi software CAD. Si è quindi
proceduto alla digitalizzazione di tutte le evidenze archeologiche
e di alcuni tematismi cartografici funzionali alla realizzazione di
nuove mappe archeologiche, associando ai vettori tracciati i
metadati utili ad effettuare, nella successiva fase di
implementazione del GIS online, il collegamento con le schede
descrittive; nei casi in cui erano disponibili piante vettoriali di
dettaglio di edifici storici, queste sono state inserite nelle
planimetrie restituite associando, anche in questo caso, i metadati
utili alla costruzione del webGIS.
Il risultato finale di questo primo step è stato quello di ottenere
una serie di mappe vettoriali dei centri antichi, realizzate a partire
dalle stesse immagini satellitari usate nel webGIS come basemap
per la navigazione. Fin da subito si è presentato il problema di
come gestire e di come ottimizzare per il web queste riprese
satellitari, che per loro natura sono molto pesanti in termini di
megabyte (circa 450 mb a immagine). La soluzione è consistita
nell’utilizzare tecniche di tiling dell’immagine, le quali prevedono
che questa venga suddivisa in poligoni regolari di coordinate
note e che, a seconda del livello di zoom richiesto, venga caricata
solo la porzione necessaria per quel tipo di visualizzazione: nel
caso specifico, le immagini delle città sono state suddivise in
quadrati di 1 km di lato, e le coordinate di ogni singolo cluster
sono state scritte in uno shapefile contenente anche la path
corrispondente.
Mayo 2011
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Una volta preparati i livelli minimi indispensabili alla navigazione
sui centri antichi in esame, per la realizzazione della struttura del
webGIS, si è scelto come motore cartografico un sistema
sviluppato in ambiente Open Source, UMN Mapserver,
originariamente implementato dalla NASA e dall'Università del
Minnesota, che consente l’analisi topografica di ogni singola città
e dei relativi monumenti. L’interfaccia scelta per la presentazione
dei dati via web è PMAPPER, un framework per Mapserver
basato su PHP e Mapscript.
Si è dunque configurata la macchina da utilizzare come server,
basata su Windows Server 2008, in cui sono stati installati i
servizi necessari al buon funzionamento del sistema: 1) Apache
web server per rispondere alle chiamate sulla porta 80 (servizi
http); 2) PHP nella versione 5.2.11; 3) servizi database MySQL e
PostGRESQL. Si è anche installato il pacchetto di Mapserver
per Windows (MS4W), con la precisa finalità di velocizzare i
lavori di configurazione dei servizi cartografici, a partire da una
solida piattaforma già in parte compilata e sperimentata. In
particolare, l’Apache web server compreso nel pacchetto MS4W
è stato impostato per rimanere in ascolto sulla porta 8080, in
maniera da separare i servizi cartografici da tutti gli altri servizi
erogati via web presenti sulla stessa macchina. La struttura è stata
dunque ottimizzata per le esigenze di questo progetto e
contemporaneamente sono state create le pagine di accesso al
sistema webGIS, seguendo i motivi grafici già sviluppati nel sito
web del Museo Virtuale dell’Iraq: è stato pensato un portale in
cui l’utente può visualizzare, attraverso una pagina scritta in
Flash, l’elenco delle città presenti nel webGIS e la loro posizione
su una cartografia a piccola scala. Da qui, selezionando il centro
antico di proprio interesse, si accede immediatamente all’intuitiva
interfaccia PMAPPER, puntando direttamente all’area
archeologica, a una risoluzione di zoom adatta a una corretta
visualizzazione (fig. 3).
recenti trasformazioni del territorio legate alla diffusione
dell’agricoltura meccanizzata, alle vicende belliche, e in parte
anche all’estensione di centri abitati e alla realizzazione di
infratrutture stradali.
Nel webGIS è possibile ottenere informazioni di dettaglio sui
singoli monumenti delle tre città, attraverso due metodi: il primo
prevede l’uso di un menu a tendina, all’interno del quale è
possibile trovare tutti i monumenti di cui è disponibile una
scheda e, selezionandone uno, la mappa viene automaticamente
centrata sul monumento stesso, cui segue l’apertura di una
finestra popup che, attraverso un hyperlink, costituisce il punto di
accesso alla scheda descrittiva, in formato PDF. L’alternativa a
questo sistema è la selezione diretta del monumento sulla mappa
di navigazione, attraverso l’uso dello strumento “interroga
entità” posto nella barra degli strumenti: con un clic sul
monumento viene automaticamente aperta la stessa finestra
popup descritta più sopra, con le medesime funzioni (fig.4).
Figura 4. Il sistema di ricerca dei monumenti: dalla finestra in basso a
destra, si accede alla scheda descrittiva del monumento.
A disposizione dell’utente, vi sono anche altri tools che
permettono di ottenere la misura delle distanze e delle aree,
informazioni sintetiche sulle entità, il download e la stampa della
mappa visualizzata.
Tutti i tasti presenti nella barra degli strumenti e le relative
funzioni sono inoltre illustrate nella guida online, disponibile
cliccando sul link “aiuto”.
Figura 3. L’interfaccia web ai dati cartografici.
In questa fase sono attivi i livelli relativi all’immagine satellitare
usata come basemap e i layer vettoriali delle cartografie. A fianco
della mappa sono facilmente individuabili gli altri livelli
informativi attualmente implementati nel sistema, che constano,
per ognuna delle città, di una scheda generale di inquadramento
storico-topografico (in formato PDF), e di un punto di accesso
per consultare immagini ad alta risoluzione del satellite Ikonos
precedenti a quella utilizzata come mappa di navigazione e
antecedenti anche alla seconda Guerra del Golfo (consentendo
quindi di monitorare le trasformazioni subite dalle aree
archeologiche) e fotografie a risoluzione medio-alta riprese dai
satelliti spia USA tra gli anni ‘60 e ’70 del XX secolo, che
offrono immagini “storiche” dei tre siti indagati, prima delle
Abril 2011
Alla luce dell’esperienza già maturata durante le fasi di
implementazione del sito web del Museo Virtuale dell’Iraq, uno
degli obiettivi che si è voluto perseguire nella realizzazione di
questo webGIS è stato quello di costruire una piattaforma
versatile e di semplice utilizzo, capace di consentire la fruizione a
distanza e il trasferimento delle conoscenze anche a un pubblico
non necessariamente esperto di archeologia. Questo lavoro deve
quindi essere considerato come il naturale prolungamento del
Museo Virtuale dell’Iraq, in quanto si è rivelato un mezzo
fondamentale per la presentazione delle città antiche della
Mesopotamia. Allargando i confini spaziali del museo, si è data
all’utenza finale la possibilità di conoscere i contesti di
rinvenimento, avendo percezione degli spazi, delle misure e dei
rapporti esistenti tra il paesaggio e l’uomo: un modo per
comunicare la storia e l’archeologia, dunque, attraverso
l’informatica e il web, che diventano così mezzi evoluti di
diffusione della conoscenza. [G.D.G.]
13
RINGRAZIAMENTI
Si ringrazia il Prof. Francesco D’Andria, direttore del CNR-IBAM, ed il dott. Massimo Cultraro, responsabile scientifico del progetto
“Museo Virtuale dell’Iraq” per il costante supporto. Un ringraziamento particolare va anche ai dottori Laura Castrianni, Imma Ditaranto,
Fabrizio Ghio, Giuseppe Pellino e Gianpaolo Di Giacomo, che hanno partecipato alla realizzazione e all’implementazione del webGIS.
BIBLIOGRAFIA
CULTRARO, Massimo et al. (2007): “Integrated methodologies and technologies for the reconstructive study of Dur-Sharrukin (Iraq)”, in AntiCIPAting the
future of the cultural past. Proceedings of the XXI International Symposium CIPA 2007, ZAPPEION MEGARON, ATHENS, GREECE 01-06
October. Vol. I, pp. 253-258.
CULTRARO, Massimo et al. (2008): “From remote sensing to 3D modelling and virtual reconstructions of the Iraqi archaeological sites: the case of Hatra”, in
Remote sensing for Archaeology and Cultural Heritage Management. Proceedings of the 1st International Workshop. ROME, ITALY, 30 September - 4
October 2008, pp. 239-242.
CULTRARO, Massimo et al. (2009): The virtual musealization of archaeological sites: between documentation and communication, in Proceedings of the
workshop on “3D Virtual Reconstruction and Visualization of Complex Architectures” (TRENTO, 25-28 February 2009).
SCARDOZZI, Giuseppe (2009a): “Multitemporal satellite high resolution images for the knowledge and the monitoring of the Iraqi archaeological sites: the case
of Seleucia on the Tigris”, in R. Lasaponara, M. Hernandez, N. Masini, J. P. Deroin (eds.), ‘Aerial and Spatial Archaeology: From the Historical
Photographs to Lidar’, Photo-Interprétation, 4, pp. 143-160.
SCARDOZZI, Giuseppe (2009b): “The contribution of high resolution satellite images to the production of base-maps and cartographies for archaeological
research in Turkey and Iraq”, in Remote Sensing for Environmental Monitoring, GIS Applications, and Geology IX, Proceedings of SPIE Europe Remote
Sensing BERLIN, 31 August - 3 September 2009, vol. 7478, 74780B, pp. 1-12.
Mayo 2011
14
Abril 2011
15
Empleo de modelos cartográficos tridimensionales
aplicados al estudio Histórico-Artístico del Territorio
José Ramón Ruiz Checa1 – Valentina Cristini2 - Mº Isabel Sánchez Duque3
1
2
Dep. Construcciones Arquitectónicas. Universidad Politécnica de Valencia. España
Instituto Restauración del Patrimonio. Universidad Politécnica de Valencia. España
3Arqueóloga. Asociación cultural Kultur. Cuenca. España.
Resumen
La presente investigación, abarca un ámbito de estudio de 40.000 hectáreas a lo largo del entorno del Rio Júcar, Cuenca. En é,l se localizan un conjunto
diseminado de Torres exentas del siglo XIII. Para su análisis arquitectónico, se ha partido de medios convencionales tal como estudio histórico, lectura
estratigráfica, levantamiento planimétrico, análisis petrográfico… y también, herramientas informáticas que permitan generar un modelo interactivo tridimensional
del territorio.Este modelo tridimensional generado, ha sido el soporte donde se han ido vertiendo las diferentes fuentes de información: usos del suelo, vías de
comunicación histórica, cartas arqueológicas de 15 municipios, visuales desde los diferentes elementos localizados o características geológicas y ecológicas del ámbito.
Se trata por tanto, de un trabajo donde el modelo tridimensional permite establecer una lectura del patrimonio diseminado y su interacción con el territorio, aunque
siempre complementado con otras herramientas.
Palabras Clave: TORRES EXENTAS, MODELO TERRITORIAL TRIDIMENSIONAL
Abstract
In Cuenca district, Spain, at only 150kms south east from Madrid we can find a dense net of watchtowers, dated on the last years of the XII century, scattered all
over the territory. These enigmatic constructions, following the results of the presented, research have a Christian origin, due to their control of the territory and
bonded with the regulation of the displacements of livestock during the seasons. Have they a military or a civil function? Both of the possibilities are documented…
morphological and typological studies have been developed with special attention to cartographical 3d models. The research has opened an interesting horizon about
the relations between territory, towers and historical paths, visible in the district during the Reconquest Ages. In conclusion, use of territorial models for
archeological research.
Key words: TOWERS, 3D TERRITORIAL MODELS
1. TORRES EXENTAS EN EL ÁMBITO DE
ESTUDIO
El territorio analizado, en la provincia de Cuenca (Castilla la
Mancha), se despliega en el ribera Norte del rio Júcar (Figura 1).
En ella, aparecen una serie de Torres exentas, ubicadas en los
municipios de Piqueras, Barchín, Olmeda, Chumillas, Honrubia,
Gascas (municipio inundado por las aguas del pantano de
Alarcón), Buenache de Alarcón, Solera y Valhermoso. Todos
ellos, muy próximos al municipio de Alarcón.
Torres exentas, inmersas en un gran desconocimiento y
abandono. De ellas, se ignora su datación, la función que
desempeñaban e incluso si formaban, en su día, parte de un
único sistema.
Figura 1. Situación geográfica del ámbito de estudio. Cuenca. RUIZCRISTINI, 2009
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16
Del análisis morfológico de estas torres podemos indicar que
siguen idénticos patrones de asentamiento sobre la topografía del
sitio, es decir, aprovechamiento de una pequeña elevación
rocosa, dentro de un pequeño valle en las proximidades de un
arroyo o rio. Siempre acompañadas de vías, caminos o sendas
que bajo sus pies siguen un trazado Norte – Sur.
bóveda de acceso. En el segundo caso incluso se pude apreciar
un cierto despiece estereométrico de la bóveda. (Figura 17)
La orientación de las mismas no se rige a un patrón
determinado. Más bien al contrario, su orientación se relaciona
con elementos próximos: trazado del arroyo, vías próximas, etc..
(Figura 2).
Figura 3. Imágenes de las torres estudiadas.
RUIZ- CRISTINI, 2009
La única que conserva un hueco en el segundo nivel es, la torre
de Piqueras del Castillo. Del mismo modo, la única que mantiene
parte de sus almenas es esta torre, pudiendo apreciarse
pasamuros (mechinales) que se supone, corresponderían a una
hipotética estructura de madera en el último nivel.
Figura 2. Estudio orientaciones y modulación. RUIZ, 2006
Atienden por tanto a una tipología de torre exenta, con base
rectangular (con pequeños descuadres debidos a errores de
replanteo o bien adaptación a la topografía). Las alturas son
diversas según el estado de conservación de cada una de ellas.
El aparejo empleado en los paramentos es a base de Opus
Vittatum (ESPOSITO, D., 1997). Los muros se conforman con
dos hiladas en ambos lados, con un espesor de 40 cm empleando
mortero de cal con cenizas, fragmentos cerámicos y árido de
granulometría diversa. Se rellenen con la técnica del “muro a
saco”. En las esquinas y recerco de huecos, se emplean
mampuestos careados de diferente factura. Los muros, tienen un
espesor de aproximadamente 2.40 metros en la base (6 codos),
reduciendo su espesor 45 cm (1 codo) en cada uno de los niveles
que forman las torres. Las dimensiones en planta varían
ligeramente, 8 x 10 metros (Piqueras del Castillo), 9.10 x 7.60
metros (Valhermoso de la Fuente), 8 x 9.70 metros (Chumillas),
7.50 x 9.80 (Solera de Gabaldón) y 7 x 7 (Barchín, en este caso,
solo se conserva el relleno). La altura actual, como se ha
indicado anteriormente, va desde los 17 m (Piqueras del
Castillo), 11 metros (Chumillas), 10 m (Solera y Valhermoso) y 2
m (Barchín). La única que mantiene su altura original es la de
Piqueras del Castillo. (Figura 3)
En cuanto a los huecos, su permanencia depende del estado de
conservación de la torre. Todas ellas tienen un componente
común, su acceso se sitúa a 4-5 metros de altura sobre la base y
un dintel abovedado a base de piezas de mampostería. Sólo en la
torre de Piqueras y Solera se conservan las trazas originales de la
Abril 2011
Su estado de conservación se debe fundamentalmente al expolio
y reaprovechamiento de sus materiales. Este expolio, sigue una
constante: se aprovechan las piezas de mayor calidad,
mampuestos careados de esquina y huecos.
En ningún caso, se conservan restos de forjados ni elementos
decorativos, aunque todavía se conservan fragmentos de
enlucidos en interiores.
En el análisis dimensional y modular, se ha identificado el
empleo sistemático del codo (módulo=codo=47 cm, codo
MA’MUIN) (ALMAGRO GORBEA, A., 1975), como medida
antropométrica. (Figura 4) La dimensión de los espesores de los
muros responde perfectamente a la medida del codo. El espesor
de los muros va reduciendo un codo a medida que se va
ascendiendo. De igual modo, el hueco de acceso, tiene una
anchura de dos codos, al menos en los ejemplos que se han
conservado. La altura de cada uno de los niveles responde a
módulos enteros. Sin embargo, se aprecia como en planta,
debido a la facilidad en el replanteo a pie de tajo, se emplean
fracciones de módulo. En alzado y sección, las dimensiones se
replantearían tirando ”de lienza”, es decir, empleando módulos
enteros. (Figura 5)
El deterioro de estas torres se inicia con su reaprovechamiento,
pero nacen por el reaprovechamiento de materiales.
Durante el levantamiento gráfico, se pudo detectar al menos dos
inscripciones. Una, en la parte superior del acceso de la torre de
Piqueras, y otra inscripción, en una de las esquinas de la torre de
Valhermoso de la Fuente. Probablemente, las dos de origen
romano.
17
De igual modo, se realizó un estudio comparativo entre los
aparejos empleados en estas torres y aparejos empleados en
diferentes construcciones de la provincia de Cuenca
correspondientes a los s. XIII-XIV.
Es decir, se constata que transcurridos los primeros años de
ocupación cristiana en la zona, la torre de Valhermoso ya estaba
en pie. (Figura 6)
Siguiendo con el proceso, se plantean diversas interrogantes,
¿cómo se produce la relación entre estas torres y el territorio que
ocupan?, o mejor, ¿está relación Torres-Territorio podría aportar
algo al conocimiento de las mismas?
Figura 4. Estudio modulación en planta.
RUIZ, 2006
Figura 6. Levantamiento gráfico torre Valhermoso. RUIZ - CRISTINI,
2009
2. MODELO TERRITORIAL 3D
El monumento ha de ser leído en su conjunto, no de la
construcción en exclusiva. Por tanto hay que incluir cualquier
relación de esté con el territorio, con el lugar donde se asienta.
El “genus loci” incorporado a la lectura del Patrimonio.
El estudio se enfoca con una visión de conjunto, solapándola a la
lectura tradicional del monumento, del objeto exclusivamente.
(Figura 7)
Figura5. Estudio modulación en alzado y sección.
RUIZ, 2006
Se considera necesario, estudiar las relaciones entre estas torres y
su vasto territorio de implantación (40.000 hectáreas).
Para finalizar este recorrido constructivo, se tomaron muestras
de mortero en cinco torres. Para su análisis se emplearon
técnicas diversas como: MO (microscopía óptica), SEM
(Microscopía electrónica de barrido), FT-IR (Espectroscopía
infrarroja por transformada de Fourier) y separación de árido y
de ligante granulométricamente.
Los resultados, aportaron datos referentes a la similitud de
morteros de cal empleados en todas estas torres.
Desde el punto de vista cronológico, hay un dato que ha
permitido plantear una hipótesis en cuanto a la datación de estas
construcciones.
“La presencia de la Orden de Santiago es casi simultánea a la conquista de
Alarcón, con una decidida, aunque fracasada, apuesta por señorializar la
villa. …..el método empleado fue la creación y dotación de un hospital de
redención de cautivos dirigido por caballeros santiaguistas y convertido en
encomienda de la Orden con sede en Alarcón.,…..Y en 1234, el mismo
concejo de Alarcón les otorga la cuarta parte de la heredad de Valhermoso,
con el derecho a exigir a los posibles pobladores de la aldea ciertas rentas
señoriales, que luego se concretarían en los diezmos del lugar y un pecho
para reparos en la torre”. (PRETEL, 1998)
Figura 7. Situación de las torres (rojo) en la comarca. RUIZ CRISTINI, 2009
Mayo 2011
18
Se propone el empleo de técnicas propias
del análisis
cartográfico, territorial o paisajístico. Es decir, a partir de bases
de datos cartográficas actuales e históricas rigurosas, que
posteriormente serán gestionadas con herramientas informáticas,
extraer el mayor número de información del territorio y de su
relación con las torres.
Una vez introducida la información, se trata de analizar las
pautas de implantación de las torres en el territorio.
Concretamente, las bases de datos cartográficas empleadas son
entre otras:
Cartografía base
-
Cartografía
Nacional
1:200.000
del
-
Cartografía 1:100.000
Hidrográfica del Júcar
-
Cartografía 1:25.000 del Instituto Geográfico Nacional
de
Instituto
la
Geográfico
Confederación
Cartografía temática
-
Unidades geológicas a escala 1:400.000 del Ministerio
de Medio Ambiente
-
Unidades edafológicas a escala
Ministerio de Medio Ambiente
-
Usos del suelo obtenidos del CORINE2000 a escala
1:100.000
-
Vías pecuarias obtenidas de la cartografía 1:25.000 del
Instituto Geográfico Nacional
1:200.000
del
Ortofotos
-
Figura 8. Modelo territorial 3D. Ubicación torres. Uso del suelo. RUIZ CRISTINI, 2009
Ortofotos a escala 1:5.000 obtenidas del P.N.O.A.
(Plan Nacional de Ortofotografía Aérea)
Modelo Digital del Terreno
Modelo Digital del Terreno de 20 metros de ancho de
celda, calculado a partir del curvado y puntos de cota
de la cartografía 1:25.000 del ámbito de la
Confederación Hidrográfica del Júcar
3. CARTAS ARQUEOLÓGICAS
La primera información que se decide incorporar al modelo
tridimensional es la contenida en las cartas arqueológicas de los
municipios incluidos en el ámbito de estudio, en concreto:
Piqueras del Castillo, Barchín del Hoyo, Olmeda del Rey,
Chumillas, Solera, Valeria, Valera de Abajo, Buenache de
Alarcón, Olmedilla de Alarcón, Honrubia, Tebar, Alarcón,
Hontecillas y Valverdejo.
Dicha información es agrupada por tipos y por épocas. Así, por
tipos, se establecen: Vias, poblados, torres, puentes. Y por
épocas: bronce, hierro, romano, visigodo, islámico, cristiano.
(Figura 9)
Cartas Arqueológicas
Recopilación información catastral 1905
A partir de esta información, se genera el modelo tridimensional
del ámbito (modelado Nurbs mediante Rhinoceros).
Una vez generado este modelo tridimensional, se incorpora la
información más relevante. (Figura 8)
En nuestro caso:
-
Cartas arqueológicas, trazados históricos de vías de
comunicación (vías romanas, cañadas, veredas,
cordeles, etc..)
-
Ubicación de los elementos estudiados u otros que
sirvan de referencia (torre de Campo de Alarcón,
yacimiento Valeria)
-
Usos del suelo, vegetación, geología, etc..
-
Red de carreteras, red caminos, vías pecuarias, cauces
de ríos y arroyos.
Abril 2011
Figura 9.Información cartas arqueológicas. Edad Media. RUIZ CRISTINI, 2009
En la gestión de la información contenida en las cartas
arqueológicas, destaca la localización de referencias de gran valor
para el estudio. Así se constata la presencia bajo las aguas del
19
pantano de varias torres, vías de comunicación o puentes
históricos. Toda esta información, es incorporada al modelo
tridimensional.
Los trazados contenidos en estas fuentes, son convertidos en
información vectorial e incorporados al modelo tridimensional
del territorio, junto al resto de información.
4. INFORMACIÓN DEL TERRITORIO
Esto, permite determinar múltiples canales de lectura: torres con
vías, vías con cartas arqueológicas, torre, vías y cartas, evolución
del uso del suelo y cartas arqueológicas, etc..
Otro aspecto relevante para establecer las relaciones entre torres
y territorio, es la incorporación de información relativa a las
características físicas del ámbito. De este modo, se diferencian
las zonas boscosas de las zonas cultivadas (Figura 8).
Como se apuntará más adelante, aparece una estrecha relación
entre las vías, sobre todo las pecuarias, y estas franjas de monte.
La información geológica, constata el empleo de material pétreo
en cada una de las torres. De hecho, durante el estudio
mineralógico de los materiales de las torres, se evidencia dicha
relación. Otro aspecto importante en el conocimiento del medio
es, la fuerza dinamizadora que produce la red de caminos en el
territorio. Los cauces de los arroyos y ríos que forman una
maraña de accidentes naturales, son aprovechados como
elemento de apoyo en la implantación de estas torres. Las torres,
de hecho, se erigen en los vados de algunos ríos.
En definitiva, apreciar en tres dimensiones los accidentes y
textura del territorio, permite comprender mejor el modo de
implantación de estas torres.
Figura 10. Información de las vías pecuarias en el modelo territorial 3D
según el Ministerio Medio Ambiente. RUIZ - CRISTINI, 2009
5. VÍAS DE COMUNICACIÓN
En las propias cartas arqueológicas, se incorpora gran parte de la
información relativa a vías y puentes a lo largo de las diferentes
épocas. Esto se refiere tanto a vías de comunicación
convencional (caminos) como a vías pecuarias. En el caso de la
provincia de Cuenca, el trazado de estas últimas, ha supuesto un
factor determinante para el desarrollo del ámbito en las diversas
épocas. De hecho, la actividad ganadera ha sido durante siglos la
principal actividad económica de la provincia. Así, aparecen al
menos tres cañadas cruzando la provincia: Cañada Real de
Andalucía, la Cañada Real de los Serranos o el Cordel de
Extremadura.
Pero, la localización de información de estas vías pecuarias en la
provincia de Cuenca, está llena de incertidumbres, datos
perdidos o contradicciones.
Figura 11. Información de las vías pecuarias en el modelo territorial 3D
según Junta Provincial de fomento agropecuario 1980. RUIZ CRISTINI, 2009
Por eso en la elaboración de la información relativa a vías
pecuarias se ha recurrido a diversas fuentes:
6. TORRES Y VISUALES
-
“Una cuadrilla mesteña: La de Cuenca”, de Martínez
Fronce.
-
Base de datos de vías pecuarias del Ministerio de
Medio Ambiente (Figura 10)
-
Información gráfica de la Junta Provincial de Fomento
agropecuario.(Figura 11)
-
Vías de comunicación en las cartas arqueológicas
Pero, el aspecto más destacable en el empleo del modelo
tridimensional del territorio, se refiere al estudio visual e
integración de las torres en el territorio.
Esto se establece, generando cuencas visuales desde diversos
puntos.
Cada cuenca visual, se calcula empleando el software de ESRI
ArcView 3.2 y se establece la ubicación de las mismas sobre el
Modelo Digital del Terreno de 20m de ancho de celda (MDT20).
Mayo 2011
20
Cada punto emisor (Torre) se supone a una altura equivalente a
una torre en su estado inicial
(15-20 m). Se establecen dos hipótesis visuales: diurna y
nocturna. El límite de percepción visual considerado en el caso
de visibilidad diurna es de 15 Km ( la distancia suficiente para
apreciar un volumen como la propia torre) y visibilidad nocturna
es de 30 Km ( la distancia suficiente para apreciar la luz de una
hoguera). En el estudio, se han considerado las distorsiones que
pudieran producir los árboles de hoja caduca.
Los perfiles de las visuales se obtienen a partir de la intersección
de dichas visuales con el terreno definido en el MDT-20,
empleando para ello el software ArcGIS8.3 de ESRI, y
representándolo en AutoCAD con una exageración vertical de
1:5.
Un aspecto a destacar del ámbito de estudio, es la presencia del
pantano de Alarcón. Este, produce una considerable distorsión
en el análisis. Por ello, como se indicará más adelante, el empleo
de estos modelos tridimensionales se complementa con otras
técnicas (estudio de cartografía histórica, fuentes escritas, etc.).
Figura 13. Cuencas visuales, torres exentas
(s. XIII). RUIZ - CRISTINI, 2009
De cara a determinar un estudio comparativo con otros modos
de implantación. Se generan agrupaciones de visuales
correspondientes a diferentes momentos históricos o culturales:
-
Visuales desde yacimientos prerromanos (Cerro de la
Mota, Cerro de San Roque). (Figura 12)
-
Visual desde el yacimiento romano de Valeria.
-
Visuales desde cada una de las torres estudiadas.(siglo
XIII). (Figura 13)
-
Visuales desde la torre de Campo de Alarcón (siglo
XV-XVI). (Figura 14)
De esta manera se establecen lecturas transversales sumamente
interesantes en cuanto al modo de implantación de cada grupo
indicado.
Desde la implantación de control visual extensiva (torre Campo
de Alarcón o yacimientos prerromanos), el control puntual
ceñido al ámbito más próximo (yacimiento de Valeria) hasta un
“control-mosaico”, esto es, cada cuenca representa un ámbito
concreto de control visual (torres objeto de estudio) formando
una especie de “teselas”. Estas teselas, superficies de
aproximadamente 1.000 hectáreas, las podemos relacionar con
los “términos redondos”, (IRADIEL, P., 1978) empleados por
la Orden de Santiago en la zona de Moya.
Figura 14. Cuencas visuales, Torre de Campo – Alarcón (s. XV). RUIZ
- CRISTINI, 2009
El estudio de visuales, se inicia con la generación de cuencas
visuales desde las torres conservadas en pie: Piqueras del
Castillo, Chumillas, Valhermoso, Solera y Barchín.
Estas cuencas visuales, son proyectadas en el modelo 3D. Cada
cuenca, se grafía de un color diferente para analizar el alcance o
la relación entre ellas. Todas ellas, cubren vaguadas y en ningún
caso se establece relación visual entre ellas.
Como se ha indicado anteriormente, la superficie ocupada por el
pantano Alarcón produce un “vacio” en la visualización
completa de las visuales. Por ello, se recurre a la información de
las cartas arqueológicas y a la información histórica del catastro
de 1905. De esta modo, se llegan a localizar, tres torres en el
propio cauce del rio. Estas torres, se ubican junto al paso de vías
pecuarias sobre el rio: Torre de Cerro de Santiago (Honrubia),
Torre Mulatón (Buenache de Alarcón) y Torre de Gascas (Figura
15).
Figura 12. Cuencas visuales, yacimientos prerromanos cerro de la Mota
(Barchín) y cerro San Roque (Valverde). RUIZ - CRISTINI, 2009
Abril 2011
Repitiendo la sistemática inicial, se generan las correspondientes
cuencas visuales de las torres sumergidas. Las cuencas visuales
son insertadas en el modelo 3D, tal como se hacía con las
primeras.
21
Partiendo de dicha hipótesis, se genera su correspondiente
cuenca visual desde la parte alta del cerro. (Figura 16)
De esta manera se comprueba que la mancha generada desde la
hipotética torre de Olmeda, cubre un espacio que coincide
aproximadamente con la zona en sombra que se produce con el
resto de cuencas visuales. Y sigue las mismas pautas que el resto
de torres
Figura 15. Extracto Catastro 1905. Honrubia. Torre Cerro Santiago).
“CATASTRÓN”
Comprobando que, entre ellas tampoco hay relación visual
aparente y sus manchas visuales también cubren zonas de paso,
vaguadas.
Uniendo todas las cuencas visuales generadas, aparece una zona
en sombra, coincidente con el municipio de Olmeda del Rey. En
dicho municipio, no hay presencia de torre.
Tras la consulta de las Relaciones cartográficas (TOMÁS
LÓPEZ, 1785), en la ficha correspondiente al municipio de
Olmeda del Rey, se recoge un pequeño croquis realizado por el
párroco del pueblo, Tomas de Valencia, donde grafía la
presencia de una torre en un cerro junto al núcleo de población.
Figura 17. Imagen virtual reconstrucción de la intervención en la torre de
Piqueras del Castillo. RUIZ – CRISTINI. 2009
7. CONCLUSIONES
Cuando tratamos de conocer un monumento construido, en la
mayoría de ocasiones, nuestra mirada se reduce al marco
meramente epidérmico del edificio.
En el presente estudio, se han empleado herramientas
convencionales como el levantamiento geométrico, el análisis
estratigráfico, el análisis químico de sus materiales, etc. También,
se han empleado otras herramientas, encaminadas a establecer
una mirada que vaya más allá del propio edificio.
En concreto, las herramientas empleadas han sido las propias de
la gestión cartográfica. Con ellas, se
ha generado un modelo tridimensional territorial, en el que de
manera sistemática, se han ido vertiendo diversas fuentes de
información.
Se propone emplear herramientas (software gestión cartográfica),
que en principio pudieran parecer ajenas al estudio del
Patrimonio, para tratar de comprender mejor las relaciones
espaciales con Patrimonio-Territorio. En definitiva, profundizar
más en el conocimiento del monumento, en este caso, las torres
exentas en el ámbito del rio Júcar, a través de su ubicación en el
espacio.
Figura 16. Localización torre según párroco de Olmeda 1780. TOMAS
LOPEZ
Mayo 2011
22
AGRADECIMIENTOS:
Este trabajo ha sido realizado gracias al programa de ayudas a la investigación del Patrimonio histórico de la Junta de Comunidades de
Castilla La Mancha 2009.
Agradecer la colaboración de Rafael Gabaldón (cartógrafo).
BIBLIOGRAFÍA:
ALMAGRO GORBEA, M., LORRIO, A., (1989): Segobriga III, La muralla Norte y la puerta principal., Excma. Diputación de Cuenca, Cuenca
CANOREA HUETE, J., POYATO HOLGADO, M.C. (2000):, La economía conquense en perspectiva histórica, colección humanidades, Ediciones
UCLM, Cuenca
CASTRO VILLALBA, A., (1996): Historia de la construcción arquitectónica, Quaderns d’arquitectes, edicions UPC, Barcelona
ESPOILLE DE ROIZ, M.E., (1977): Repoblación de la tierra de Cuenca, siglos XII a XVI, Actas el I Simposio Internacional de historia de Cuenca,
CSIC, Cuenca
ESPOSITO, D. (1997): murature “a tufelli” in area romana, Tecniche Costruttive murarie medievali, storia della tecnica edilizia e restauro dei monumenti,
Roma
FIORANA, D. (1996):, Il Lazio meridionale, Tecniche Costruttive murarie medievali, storia della tecnica edilizia e restauro dei monumenti, Roma
GIULIANI, C.F. (2007):, L’edilizia nell’antichità, edic.Carocci, Roma
LANER, F. (2001):, Accabadora, tecnología delle costruzioni nuragiche, Franco Agneli, Milano
RUIZ CHECA, J.R. – CRISTINI, V. (2010): Mapping of mortars and ashlars in watchtowers of Reconquest Ages in Cuenca District, Spain. 2nd
Historic Mortars conference & RILEM TC 203-RHM (Repair mortars for historic Masonry), Praga
VV.AA. (2001): Ercávica, la muralla y la topografía de la ciudad, Real Academia de la historia, Madrid
Abril 2011
23
3D Reconstruction of the Poggio Sommavilla Territory
(Sabina Tiberina, Rieti- Italy)
A new approach to the knowledge of the archeological
evidences
Flaminia Verga y Federica Fabbri
CNR ITABC. Roma. Italy
Resumen
El área objeto de este articulo está localizada en el Valle Medio del Tevere y comprende una amplia extensión de tierra dentro del meandro del rio Tevere entre las
municipalidades de Magliano Sabina y Ponzano. Un estudio sobre esta región fue publicado en el volumen 44 de la Serie Forma Italiae, y ha jugado un
importante papel en la reconstrucción de los aspectos culturales e históricos del Valle Sabina Tiberina en la antigüedad. Su estructura geológica ha producido un
paisaje ondulado característico el cual ha determinado la vida del país de vez en vez. Por lo tanto, la reconstrucción 3D de esta área parece una importante ayuda
para el conocimiento de la forma del territorio y su evolución. De hecho el modelo 3D de esta área ha sido desarrollado con el fin de entender mejor su conformación
hidrográfica y antropológica.
Palabras Clave: SABINA TIBERINA, POGGIO SOMMAVILLA, PAISAJE, MODELO DE ELEVACIÓN DIGITAL,
Abstract
The area object of this paper is located in the Middle Tiber Valley and comprises a wide stretch of land within the loop of the river Tiber between the municipalities
of Magliano Sabina and Ponzano. A study about this region was published in the volume 44 of the Series Forma Italiae, as it has played an important role in
the reconstruction of the cultural and historical aspects of the Sabine Tiber Valley in ancient time. Its geological structure has produced a characteristic wavy
landscape wich has determined the country life from time to time. Therefore, the 3D reconstruction of this area appears an important aid to the knowledge of the
territory shape and its evolution. In fact the 3D model of this area has been developed in order to better understand its geological, hydrographical and
anthropological conformation.
Key words: SABINA TIBERINA, POGGIO SOMMAVILLA, LANDSCAPE, DIGITAL ELEVATION MODEL.
1. The area, which is the object of this 3D reconstruction, is
located in the Middle Tiber Valley. During the Archaic Period it
was the territory belonging to the Sabine settlement of Poggio
Sommavilla in the Sabine Tiber Valley. From the End of the
Republican Period up to the Late Antique Period it was part of
the territory belonging to the Roman Municipality of Forum
Novum .
A study concerning this territory was published in the volume 44
of the Series “Forma Italiae”, as this region, though its
archaeological-topographical evidence has been fragmentary, has
nonetheless played an important role in the reconstruction of the
cultural and historical aspects of the Sabine Tiber Valley in
ancient time. (VERGA, 2002, 2006).
Fig 1: Schematic map of Lazium (Italy). Localisation of the analyzed area.
During the Ancient Period it was a frontier territory subjected to
different cultures. At the beginning of the Middle Iron Age it
shared the Latial Culture with all the Latial region.
(BARTOLONI, 1986, 1991; BARTOLONI et al. 1987). During
the Archaic Period it was influenced by the Etruscan-Faliscan-
Mayo 2011
24
Capenate Culture and by the Sabine Culture. (CRISTOFANI
MARETELLI, 1973, 1977; SANTORO, 1991). During the
Roman Period it shared with all the Sabine Tiber Valley a same
evolution, which caused the end of autochthonal culture, but at
the same time it gave rise to a change of the land-use and to an
improvement of agriculture and ceramic manifactures by the
Production System of the "Roman Villa”. (GABBAPASQUINUCCI, 1979; MIGLIARIO, 1995; VERGA, 2004).
Fig 2: Arcaic structures of Poggio Sommavilla.
Geographically, this area is inserted in the Tavv. IGM III SO- F.
138, IV NO – F. 144.
This territory comprises a wide stretch of land within the loop of
the river Tiber, between the Municipalities of Magliano Sabina
and Ponzano. Its boundaries are the River Tiber to the west and
to the south, the Campana rivulet to the north and the ends of
the Monti Sabini to the east, which are engraved by many
rivulets oriented north-east/south-west.
The Tiber Valley shapes as a tectonic grave (Tiber’s Graben).
The geological structure of this area is made by plio-pleistocenic
gravels consisting of calcareous siliceous sandy materials and siltsands succeeding each other. (AMBROSETTI et al., 1987;
MANCINI et al., 2003-2004). After the last Wűrmian Glacial
Era the raise of the sea-level filled the Tiber Valley by alluvial
deposits up to the actual geomorphological condition and up to
the present configuration of the River Tiber, characterized by
windings.
From the point of the morphological view, this geological
structure has produced a characteristic landscape with low
altitude hills characterized by sinuous contour line and wide
plains located near the River Tiber and the larger water-courses
alternated each other. Moreover, a wide part of this territory is
covered by the mediterranean wood.
This typical shape has determined the country life from time to
time.
Particularly, this landscape has been exploited for the agriculture
and pasture from the Bronze Age, (PUGLISI, 1959; PERONI,
1988) and its morphological and environmental features have
been the cause of the typical scattered habitat, which
characterizes this territory till date.
Therefore, the 3D reconstruction of this area appears an
important aid to the knowledge of the territory shape and its
evolution.
Abril 2011
Therefore, in this paper it has been possible to make clear for
the first time, through advanced technologies, the connection
between the characteristic scattered habitat of the italic areas in
the central Apennines and the territorial geomorphology.
Fig 3: Elaboration of the geological map of the middle Tiber Valley
(Mancini et al. 2003-2004; modified) geological composition of Poggio
Sommavilla’ s territory in ancien time.
2. In fact the 3D model of this area has been developed in order
to better understand its geological, hydrographical and
anthropological conformation. (HAGEMAN, BENNETT:
2000; WEIBEL, HELLER: 1991).
In an initial phase, the 1:25.000 scale IGM-tables were
georeferenced over a grid shape, at a resolution of 400 dpi, and
the respective numerical and vectored orographic data, with
contour lines on an elevation of 25 meters, adding a number of
themes such as the hydrographic network and the antique road
network.
These primary elements allowed us to realize more complex
maps, such as the DTM, which was made by generating a
regular, 30m per square, grid over the orographic data. This scale
was determined by the geotiff that was downloaded from the
GDEMASTER-mission, since it adapted well to both the
requested graphic rendering and the very numerous digital data
of the examined area.
The three-dimensional model of the terrain was created with
GIS-software (ESRI 3DAnalyst), after which an exaggeration by
a factor ‘Z’ was applied on the data that was collected within the
DEM, to highlight the morphology of the area. Certain
elaborations allow us to note the elevation through a
reclassification of the functional readings, this was done to
highlight the areas with different elevations. (LEE:1991)
Through the built-in instruments of the GIS managing software
it has been possible, starting from the three-dimensional
georeferenced data, to render a map of the slopes with rated
values for the percentage of inclination.
Into the DEM changing the original coordinate system (WGS84)
to the metric coordinate system UTM 32 N in order to include
all the systems commonly used in Italy. The model initially
appears in green shades, with default shading. In order to have a
rendering more suited to the needs of the study, the visualization
style was modified. The DEM raster design was changed
interpolating the condition styles choosing a better characteristic.
Subsequently, in order to visualize in detail the municipalities
where the investigations were carried out, the Shapefiles of the
25
municipalities involved were loaded after downloading them
from the ISTAT site, already in UTM 32N coordinates, that
were automatically projected into the DEM.
Fig. 6: DEM of the analyzed area with archaeological settlements.
Fig. 4: Grid of the archaeological settlement of Poggio Sommavilla territory
overlayed on a slope map.
Considering this, we need to reinterpret the slightness in number
of the settlements in the northernmost fraction of the terrain,
cut by the Campana ditch which limits it in the north, and the
Casaglia ditch, an area characteristic for its limestone relief,
mainly found between 110 and 180 meters of altitude, in which
we find steep rock faces and thick forestation. The main part of
the inhabited areas on the other hand, are to be found in the
more southern part of the studied area, that runs from the town
of Poggio Sommavilla to the north to the banks of the Tiber
river to the west and south, a mostly level zone.
The DEM underlines that the studied settlements (Colle Rosetta,
Poggio Sommavilla and Foglia) are all located on river terraces.
Fig. 5: Digital elevation model of of the analyzed area.
In this way, it is possible to obtain a virtual model of the
territory, in which one can navigate and perhaps even set all
kinds of projects.
The DTM-representation in a vectored format, highlights the
morphological characteristics of the terrain, which allows us to
carry out consequent elaborations useful to the realization of
thematic maps: a map of the slopes, a map for the inclination of
the terrain, DEM in faux colours, exposition to sunlight, etc.
(COLOSI,COSTANTINI, GABRIELLI, PIRO, SANTORO:
2000) by superimposing vectored themes (archaeological sites,
hydrographic and orographic data, ancient roads) over the
interpolated DEM, thus combining different analytical factors to
find – even if approximate – models of territorial settling, as
opposed to the landscape and the terrains morphology.
(FORTE: 2002)
After these preliminary operations have been carried out, the
model has been 3D-represented (it has been vertically grown up)
to better underline its geo-morphological aspects and relate it to
surveyed presences in the archaeological inspection on the target
area.
Finally, digital images of the settlements of Poggio Sommavilla,
Foglia and Colle Rosetta have been added to the model to
highlight the strong relation between the settlements built in the
course of the history and the area topology included the available
water resources.
The archaeological data gathered both from the field and the
study of the written texts, associated with the creation of the
DEM, have further confirmed and emphasized the close relation
that has existed since ancient times between the choice of areas
for settlements and the plano-altimetric conditions of the terrain
and the water resources present.
The recreated maps are fundamental for the historical,
archaeological, micro-geographic and micro-morphological
studies of the interested area (FORTE: 2000) since they have
facilitated and rendered visible to the eye, the distribution of the
various settlements, which show to have clear settling constants.
Indeed, the 3D model clearly shows us a general tendency
through time, of occupying areas that are, from a morphological
point of view, the more favorable. The height of the terrain
where settlements may be found is usually not over 90 meters
above sea level.
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26
Fig. 7: The settlements of Poggio Sommavilla, Foglia and Colle
Rosetta and the plano-altimetric conditions of the terrain and the
water resources of the analyzed area.
REFERENCES:
AMBROSETTI et al. (1987): “Il Pliocene ed il Pleistocene inferiore del bacino del fiume Tevere nell’Umbria meridionale”, in Geografia Fisica dinamica
Quaternaria, 10, 1987, pp. 10-33.
BARTOLONI, G. (1986): “Relazioni interregionali nell’VIII secolo a.C. Bologna, Etruria Mineraria Valle Tiberina”, in Studi e Documenti di Archeologia,
12 (1986).
BARTOLONI et al. (1987): “Le urne a capanna rinvenute in Italia”, Roma 1987.
BARTOLONI, G. (1991): “Veio e il Tevere. Considerazioni sul ruolo della comunità tiberinanegli scambi tra nord e sud Italia durante la prima età del Ferro”:
Dialoghi di Archeologia, 9, (1991), pp. 35-48.
COLOSI F., COSTANTINI A.,GABRIELLI R., PIRO S., SANTORO P., (2000): “Lo studio del territorio impiegando diverse metodologie d’indagine:
il caso della Valle del Tevere”, in Archeologia e Calcolatori, 11, 2000, Firenze 2000, pp. 171-188.
FORTE M. (2000): “Archeologyand virtual micro-topography: the creation of DEMs for reconstructing fossil landscapes by Remote Sensing and Gis
applications”, in Beyond the Map. Archaeology and spatial technologies, Oxford, 2000, pp.199-213.
FORTE M. (2002): “I Sistemi Informativi Geografici in Archeologia”, in I Quaderni di MondoGis, Roma 2002, pp. 145-156.
GABBA E.-PASQUINUCCI M., (1979): “ Strutture agrarie e allevamento transumante nell’Italia romana, Pisa 1979.
HAGEMAN J.B., BENNETT D.A., (2000): “Costruction of Digital Elevation Models for Archaeological Applications”, in Westcott K.L., Brandon R.J.,
Pratical applications of GIS for archaeologists. A predictive modeling kit, London 2000.
MANCINI et al. (2003-2004): “ Il Pliocene e il Quaternario della Media Valle del Tevere (Appennino centrale)” in Geologica Romana 37 3° serie (2003“004), pp.175-236.
MARTELLI, M. (1973): “ Altri rinvenimenti nella Sabina tiberina. Poggio Sommavilla” in Civiltà arcaica dei Sabini della valle del Tevere I, Roma 1973,
pp. 78-97.
MARTELLI, M. (1977): “ Per una definizione archeologica della Sabina: la situazione storico-culturale di Poggio Sommavilla” in Civiltà arcaica dei Sabini
della valle del Tevere III, Roma 1977, pp. 11-48.
PERONI, R. (1988): “ Comunità e insediamenti in Italia tra età del Bronzo e prima età del Ferro” in Storia di Roma. Roma in Italia I, Torino 1988, pp. 737.
PUGLISI, S.M. (1959): “ La civiltà appenninica, origini e sviluppo delle comunità pastorali in Italia”, Firenze 1959.
SANTORO, P. (1991): “ Poggio Sommavilla. Note sull’insediamento arcaico” in Archeologia Classica 43 (1991), pp. 349-362.
VERGA, F. (2002): “ L’assetto rural in età arcaica ed in età romana del territorio di Poggio Sommavilla (Sabina Tiberina)” in Papers of the British Shool of
Rome 70 (2002), pp. 79-98.
VERGA, F. (2004): “ La Sabina tiberina in età omana : l’insediamento di San Sebastiano” in G. Ghini (ed), Lazio e Sabina 2 , Roma 2004, pp. 141-146.
VERGA, F. (2006): “ Ager Foronivanus I. (IGM 138 III SO / 144 IV NO) – vol. 44 della collana Forma Italiae, Firenze 2006.
WEIBEL R., HELLER M., (1991): “Digital terrain modeling, in D.J Maguire, M.F. Goodchild, and D.W. Rhind, Geographical Information Systems:
Principles and Applications, vol. 1, New York 1991.
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27
Assessment of real aging in selection process of replacement
materials for stone monuments conservation.
Nicolas Concha-lozano1 Dominique Lafon2 Olivier Eterradossi2 Pierre Gaudon1
Centre des Matériaux de Grande Diffusion (CMGD). Ecole des Mines d’Alès, Alès, France
Lab. Propriétés Psycho-Sensorielles des Matériaux (2PSM). Ecole des Mines d’Alès, Pau, France
1
2
Resumen:
En el ámbito de la sustitución de piedras en los monumentos, frecuentemente se plantea el problema de la selección de las piedras de reemplazo. De hecho, la
reconstrucción debe ser estéticamente duradera, es decir, la piedra sustituida debe envejecer como la piedra original. Este estudio presenta una cadena de procesamiento
de imágenes, desde la adquisición hasta la visualización, que permite comparar imágenes de piedras en varias etapas de su envejecimiento: recién extraída de la
cantera, envejecida en edificios antiguos, y decapada con arena en monumentos recién restaurados. Esta herramienta incluye: (1) una calibración de cámara digital,
(2) una transformación de adaptación cromática y (3) una etapa de redimensión. Para testear el método propuesto, un estudio de caso se llevó a cabo para evaluar la
compatibilidad de tres tipos de caliza. Esta herramienta gráfica puede ayudar la selección de materiales de reemplazo con envejecimiento complejo como la piedra
natural.
Palabras Clave: COMPATIBILIDAD, PIEDRA, CALIBRACIÓN, COLOR, PATRIMONIO
Abstract:
Reconstruction of monuments often raises the question of stones replacement. It must be aesthetically durable, which means the stone must age like the original one.
This study presents an image processing chain, from capture to visualisation, to compare stones at different states of aging: recently extracted from quarry, weathered
on old buildings, and cleaned on monuments recently restored. This tool includes: (1) a digital still camera calibration, (2) a chromatic adaptation transform and (3)
a resizing process. To test it, a case study was conducted to assess the compatibility of three types of limestone. This graphical tool helps the selection of replacement
materials by visual comparison between several possible stones in order to select them by aging properties and visual resemblance.
Key words: COMPATIBILITY, STONE, CALIBRATION, COLOUR, CULTURAL HERITAGE
1. INTRODUCTION
Monuments and other historical buildings built of stone
deteriorate over time. When the level of stone decay threatens the
survival of the monument, the deteriorated parts of the masonry
need to be replaced with new stones. It is common that the
quarry that provided the original stones is unknown or no longer
in use, thus, the question of stone selection for replacement is
raised.
Deterioration changes the appearance of stone, and may cause
aesthetic incompatibility. To ensure a long-lasting restoration,
stone replacement should remain consistent over time, even
during the early stages of deterioration. Limestones develop a
patina composed by biological colonization and soluble species
which could precipitate inside the stone porosity. Whereas
biological colonisation can be cleaned by conventional methods
such as sandblasting, hydro blasting or laser, precipitates forms
thick indurate layer on the surface that cannot be removed easily.
An effective evaluation of compatibility for stone replacement
requires a comparison stage that consists in observing the
replacement stones in various states of aging with the same
lighting conditions. It is also necessary to evaluate the effect of
shooting distance in the visual perception of stone texture with
respect to the original stone wall [CHORRO 2007].
Current selection methods rarely consider long term appearance
change. It is mainly due to a lack of representative samples at
various stages of deterioration. Furthermore, it is difficult to
evaluate in-situ the lighting and observation distance effect: these
are crucial in the visual perception of high specular reflective
stones or multi-scale textures. A portable image acquisition of
colorimetrically calibrated image would create an image collection
of the same stone in different stages of aging e.g. new, old, or
cleaned. Calibrated image coupled with a Color Adaptation
Transform (CAT) can display images as if they were seen under
the same lighting.
Deterioration of stones has already been monitored by
photographs based on a relative greyscale calibration
[THORNBUSH 2003, 2008]. In the same purpose, this study
uses an alternative method of image comparison based on an
absolute calibration in XYZ tristimulus space.
This study presents an image processing chain, from capture to
viewing, including: (1) a known in-situ colour measurement
method based on calibrated Digital Still Camera (DSC), (2) a
Chromatic Adaptations Transform (CAT), (3) and an algorithm
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28
to simulate the observation distance based on CIE XYZ tristimuli
mixture. To evaluate the relevance of this graphical tool,
measurements were made on three limestone historically used for
construction and restoration of monuments in the region of
Languedoc-Roussillon in southern France.
natural day lighting, the scene is illuminated by indirect sun
radiation under a slightly cloudy weather [THORBUSH 2003].
A linear transform model is used to fit 12 parameters of
matrix [LEON 2006].
2. MATERIALS AND METHODS
(1)
1.1. In-situ measurements
CANON®
The DSC that is used for this study is a
D7 in raw
mode with 60mm fixe focal lens, shutter speed and f-number.
Photographs were taken under a slightly overcast sky for a diffuse
illumination that avoids specular reflections. For each shot, a
white reference is fixed on the stone surface (fig. 4).
For each type of stone, three locations were chosen to find an
unaltered surface, a weathered surface and a surface cleaned by
sandblasting on old monuments recently restored (tab. 1).
Where {R, G, B} is the raw response of the camera and {X, Y,
Z} the CIEXYZ 1931 tristimulus.
In this study the solution is computed using direct least squares
based linear regression method of the over determined system of
equations with MATLAB (2008a, The MathWorks) software.
2.3. Chromatic adaptations transform (CAT)
The XYZ tristimulus is converted to LMS space by MCAT02 linear
transform used the CIECAM02 model [FAIRCHILD 2000]:
1.2. DSC Calibration
To use the DSC as an in-situ measuring tool for the comparison
of stones visual appearance in various lighting conditions, it is
first necessary to calibrate and to transform RGB components
according to the lighting reference. The calibration allows
converting DSC sensor response in physical values (XYZ cd.m2).
The CAT provides simulated images as if they were seen in the
same lighting condition.
TABLE 1, LOCATION OF PHOTOGRAPHS DEPENDING
ON THE TYPE OF STONE AND AGING CONDITIONS
In quarry
weathered
sanded
Barutel
(micritic)
Quarry,
Old quarry,
Nimes
Maison carrée,
Nimes
Pompignan
(sparitic)
Quarry,
Pompignan’s
church
Anduze’s
Temple
Lens
Quarry,
(oolitic)
Moulezan
St Perpetue
church,
Maison carrée,
Nimes
Nimes
Pompignan
(2)
Then a Von Kries–Ives CAT is applied on the LMS data. This
colour transform is based on independent gain adaptation of each
retinal cone [BRILL 1995]. Each color component is then
multiplied by the ratio between LMS components of a reference
white
and the reference used for the
photograph
:
(3)
Equation (2) is reversed to obtain the image in corrected {Xc, Yc,
Zc} components:
(4)
Nimes
Calibration of the DSC uses a spectrophotometer (Photo
Research® PR650 in CIEXYZ 1931 2° mode with spectral
resolution of 8 nm between 380 à 780 nm) and a
GretagMacbeth® color chart.
An image of the color chart is taken with the DSC, and
simultaneously the radiance spectrum of the 24 squares of the
colors chart is measured with the SPR. In order to obtain diffuse
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The conversion to standard sRGB space for standard monitor
display [STOKES 1996] is given by:
(5)
29
With K the normalization factor taken equal to YWR and I the
unit matrix. The conversion between linear and standard is made
according to following condition:
3. RESULTS AND DISCUSSION
The correlation coefficients obtained with the linear calibration
model are close to 1 for each of the three components (fig. 2).
However it is possible to achieve better performances using a
quadratic model or neural networks [LEON 2006].
(6)
Where Al and As are respectively the {Rl, Gl, Bl} and {Rs, Gs, Bs}
components.
Four images of a reference limestone where taken under different
natural illumination in order to estimate the CAT error. The error
estimation used is ∆E CIELab distance.
2.4. Resize method
If two images have different shooting distances, a scale factor f
can be calculated:
f = R / Rf
(7)
Where R and Rr are respectively the spatial resolution of stone
image and of a distance reference in [pixel.m-1]. Each image is
resized by XYZ tristimulus average of f×f pixels. Resizing using
XYZ space is perceptually justified as apposed to decimation or
interpolation in RGB space [CHORRO, 2007]. For non-integer
values of f, the average is performed on pixels portions.
Mean Lab: 76.8, 12.97, 14.07
Mean Lab: 69.6, 11.4, 11.6
Images of the same limestone surface with and without CAT
correction are show in figure 1. The corrected images should
have a difference of color (∆E) around zero. Here the maximum
color difference is 2.50 ∆E. This value is higher than the
theoretical color discrimination threshold (that is equal to 1) but
the visual difference between these images seen on screen is
hardly noticeable.
The images of the Barutel, Lens and Pompignan stone are shown
in Figure 3. At the freshy extracted state, Barutel and Pompignan
stone are visually closer. Nevertheless in sandblasted state Barutel
stone is closer to the Lens stone. The radical change in
appearance of the Barutel stone requires profound alteration that
is retained after cleaning. This “memory effect” makes the stone
a complex aging material. Indeed, Barutel and Lens stones
develop a thick indurate layer at the surface that allows long-term
homogenization of visual aspect. Weathered state images are
more difficult to interpret because a single image is not
representative of the diversity of alteration type observed on
these stones.
In the same way comparison can be achieved between a
replacement stone and a building that needs to be restored. In the
following example (fig. 4), the image of sandblasted Barutel stone
surface has been scaled by taking the RF (equ. 7) and white
reference of the frontage image (equ. 3). This virtual replacement
allows estimating the compatibility of a textured surface in its
future environment.
Mean Lab: 54.1, 11.2, 10.5
Mean Lab: 74.0, 14.1, 15.1
∆E = 0 (ref)
∆E = 7.72
∆E = 23.01
∆E = 3.16
Mean Lab: 99.2, 10.6, 14.5
Mean Lab: 97.8, 12.5, 13.9
Mean Lab: 100.9, 11.4, 13.2
Mean Lab: 101.5, 10.9, 14.4
∆E = 0 (ref)
∆E = 2.50
∆E = 2.19
∆E = 2.25
Figure 1, Above images without cat, below images with cat correction
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30
Figure 2, Measured and estimated tristimuli values by the linear calibration model.
in quarry
weathered
Barutel (micritic)
Pompigan (sparitic)
Lens (oolitic)
Figure 3, Visual comparison of stones in different aging states after size and cat correction
Figure 4, Example of virtual stone substitution
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cleaned (sanded)
31
4. CONCLUSION
This capture method has been tested in order to compare stones surfaces at different aging states. A simple linear calibration allows to
convert raw sensor response to CIE 1931 XYZ component with a coefficient correlation higher than 0.99. Then a Von Kries colour
adaptation transform correct lighting differences with an estimated error lower than 2.5∆E.
Comparison between recently extracted from quarry and old sanded stones reveal the “memory effect” of Barutel and Lens stones.
Adapted resizing allows virtual replacement to be displayed on a computer screen.
This graphical tool helps selection of replacement materials by visual comparison between several possible stones, in order to choose one
as aging complex as the original. Also, this tool could build a database that would improve the research time for matching stones, thus
simplifying the work of restorer
ACKNOWLEDGMENT
I wish to thank J.S. Bidoret and R. Cres for their instrumental and technical support and P.E. Le-Marec and M. Lazaro for their editorial
support.
BIBLIOGRAPHY
BRILL, Michael H., "The relation between the color of the illuminant and the color of the illuminated object". Color Research & Application. (1995) 20: 70–
5. doi:10.1002/col.5080200112.)
CHORRO E., PERALES E., de Fez D., LUQUE M. J., and MARTÍNEZ-VERDÚ F. M., “Application of the S-CIELAB color model to
processed and calibrated images with a colorimetric dithering method,” Optics Express 15, no. 12 (Juin 11, 2007): 7810-7817.
FAIRCHILD M.D., “A Revision of CIECAM97s for Practical Applications ”, dans Color Research & Applications, Wiley Interscience, vol. 25, no 4,
August 2000, p. 260–266
ICOMOS-ISCS, Illustrated glossary on stone deterioration patterns, 2008
THORNBUSH. M.J. and VILES, H.A., “Photo-based decay mapping of replaced stone blocks on the boundary wall of Worcester College, Oxford”.
Building stone decay: from diagnosis to conservation. In, Prikryl, R. and Smith, B.J. (eds.) (2007) Geological Society Special Publication, 271: 69-75.P.
THORNBUSH. M.J., “Grayscale calibration of outdoor photographic surveys of historical Stone Walls in Oxford, England,” Color Research & Application
33, no. 1 (2, 2008): 61-67.
STOKES M. (Hewlett-Packard), ANDERSON M. (Microsoft), CHANDRASEKAR S. (Microsoft), MOTTA R. (Hewlett-Packard) Version 1.10,
November 5, 1996 “A Standard Default Color Space for the Internet: sRGB” ICC, [online]
http://www.color.org/sRGB.xalter [Consulta: 22-04-2010].
Abril 2011
32
Abril 2011
33
Asignación del color en modelos tridimensionales.
Vicente Domínguezn, Ricardo Chacón y Antonio Adán
3D Visual Computing and Robotics Lab. Universidad de Castilla La Mancha, Ciudad Real. España
Resumen
Hoy en día los sensores tridimensionales de última generación proporcionan información geométrica con un alto grado de precisión. En el proceso de construcción de
un modelo digital, la información colorimétrica es añadida a través de cámaras de color, externas o integradas en el propio sensor 3D. Así, se obtiene una
información completa (geometría+color) para cada toma de la escena. Sin embargo, la fusión de información de color desde distintos puntos de vista es un problema
que los sistemas digitalizadores actuales no resuelven satisfactoriamente. El presente trabajo se centra en el desarrollo de algoritmos que permitan obtener modelos
digitales 3D completos, dedicando especial atención al problema de integración de texturas para diferentes posiciones del sensor 3D.
Palabras Clave: LASER SCANNER, DIGITALIZACIÓN 3D, MODELOS TRIDIMENSIONALES, FUSIÓN DE COLOR.
Abstract
Nowadays, current three-dimensional sensors provide geometric information with a high degree of accuracy. The colorimetric information is provided through a color
camera which can be inserted or not into the 3D sensor, so that the whole information (points + color) is available for each scan of the scene. However, the
integration of color information from different scanner positions is an issue which has not been satisfactorily solved in the current digitalization systems. This work
focuses on developing techniques which obtain a complete 3D digitalization (geometry + color) from different scans of the scene, paying particular attention to the
texture merging.
Key words: LASER SCANNER, 3D DIGITALIZATION, 3D MODELS, COLOR MERGING.
1. INTRODUCCIÓN.
En la ultima decada, la demanda de profesionales y publico en
general sobre formación e información de tecnicas digitales
aplicadas al Patrimonio Arqueológico es una realidad que
necesita una respuesta a corto plazo. Pasar de los sistemas
tradicionales a los nuevos sistemas computarizados implica una
renovación de las antiguas técnicas sobre papel y entornos
bidimensionales hacia entornos tridimensionales con multitud de
opciones de manipulación y visualización de la información. Así,
los modelos digitales en general, y los modelos tridimensionales
en particular, ofrecen un amplio abanico de posibilidades en
diversos campos de aplicacion (registro digital, animaciones por
computador, realidad virtual, realidad aumentada, etc) que nos
permiten establecer una interacción usuario-computador con la
escena digitalizada.
Dentro de este marco de renovacion hacia
técnicas
computarizadas de registro del patrimonio, la digitalización 3D
está tomando cada vez más protagonismo en el campo
museístico y arqueologico. La reconstrucción digital 3D ofrece
multiples ventajas: fiabilidad y precisión en el registro de la pieza
o escena, reducción del tiempo de registro, ausencia de contacto
fisico, etc. Además de la geometría del objeto digitalizado, se
obtiene la información de color, con lo que se consigue una
representación tridimensional que es una copia exacta e
imperecedera de la escena.
En el proceso de construcción de un modelo digital
tridimensional, la integración de la textura desde diferentes
posiciones del sensor 3D sobre el modelo geométrico, juega un
papel transcendental en el proceso de reconstrucción integral.
Aunque en la última década se han propuesto algunas soluciones
a este problema, desafortunadamente no hay soluciones
definitivas.
Algunos de los trabajos que tratan problemas de fusión de color
son referenciados a continuación. En (VAN GOOL 2002) se
discuten diversos desarrollos de síntesis de texturas y los
modelos de texturado multivista. En (AGATHOS 2003) se
presenta un método de fusión de texturas que corrige la
discontinuidad existente en la zona de solape al tomar varias
imágenes influenciadas por los cambios de iluminación. En
(VANDEN 2003) se produce una inserción de texturas
detectando puntos característicos en la imagen que definen a su
vez zonas sobre las que se efectuará solapes de textura. Por su
parte, Callieri et al. presentan un constructor de texturas en
(CALLIERI 2003). Se aplica correlación cruzada e interpolación
de las imágenes de entrada directamente sobre el espacio de
textura, logrando evitar discontinuidades entre secuencias
adyacentes. Por último, en (PARK 2005) se presenta un método
en el que de forma simultánea se realiza el relleno de huecos y se
reconstruye la textura asociada.
En este trabajo se presenta una nueva estrategia de actuación
para llevar a cabo una reconstrucción digital 3D completa de
piezas escultóricas o escenarios arqueológicos, dedicando
especial atención la etapa de mezclado e integración de texturas
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sobre la geometría completa de la pieza. La Figura 1 a) muestra
el resultado de reconstrucción tridimensional del teatro romano
de Segóbriga (Cuenca, España) utilizando un procedimiento de
mezclado de color del propio scanner y el mismo modelo
después de utilizar un algoritmo propio de fusión. La Figura 1 b)
muestra un esquema de las fases principales del proceso de
reconstrucción digital: toma de datos, obtención del modelo
completo geométrico (MGC) y asignación de color sobre el
MGC).
cuenta que el conjunto de posiciones debe cumplir las siguientes
exigencias:
•
Minimizar el número de tomas.
•
Minimizar la oclusión y pérdida de datos.
•
Asegurar un solapamiento mínimo entre tomas.
Además, es necesario planificar los cambios de iluminación en la
escena, cuando se trabaja en entornos exteriores, así como los
tiempos requeridos en cada toma. La Figura 2 ilustra un ejemplo
de planificación realizado sobre el escenario de un teatro
romano.
Una vez terminada la planificación, se obtiene un conjunto de
tomas o vistas parciales del escenario a través del escáner láser,
cada una de ellas con su información correspondiente de
geometría (conjunto de coordenadas xyz de cada punto 3D) y
textura (componente RGB de color para cada punto) que cubren
toda la geometría del objeto o escena digitalizada (Fig. 3).
Existen ciertos escáneres láser que proporciona la indexación de
facetas triangulares construida sobre los puntos 3D.
a)
Figura 2. Planificación de la digitalización del teatro Romano de Segóbriga
(Cuenca, España). En azul los puntos donde posicionar el escáner láser.
b)
Figura 1. a) Asignación de color con software convencional (arriba) y a
través del método propuesto (abajo). b) Fases principales del proceso de
reconstrucción digital.
2. ESTRATEGIA DE ACTUACIÓN.
2.1 TOMA DE DATOS.
Figura 3. Ejemplo de cuatro vistas parciales del Teatro Romano de
Segóbriga.
La etapa de toma de datos comienza con una planificación
previa del objeto o escenario a digitalizar. La planificación
comienza con el estudio de la zona en la que se encuentra el
objeto o escenario, determinando si es posible acceder a él con el
equipo y si es factible su digitalización. Una vez estudiado el
entorno se procede al estudio del objeto o escenario con el fin de
determinar las mejores posiciones de digitalización, teniendo en
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2.2 OBTENCIÓN DEL MODELO GEOMÉTRICO COMPLETO
(MGC).
Una vez terminada la toma de datos se llevan a cabo las etapas
de registro geométrico de tomas, limpiado el ruido y mezcla de
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color, para finalmente obtener un modelo tridimensional
completo de la escena digitalizada.
El alineamiento o registro de las diferentes digitalizaciones se ha
llevado a cabo utilizando conocidos algoritmos de alineamiento
de objetos 3D (Iterative Closest Point (RUSINKIEWICZ 2001)).
En su versión asistida, se realiza primeramente una
transformación aproximada basada en la identificación de, al
menos, 3 puntos en ambas superficies. Esto es suficiente para
colocar las superficies suficientemente acopladas y respecto del
sistema de referencia de la primera vista. A continuación, se
realiza mediante un proceso iterativo un refinamiento en el
acoplamiento de superficies utilizando un algoritmo ICP.
La limpieza de ruido se realiza debido a los posibles errores
producidos por el propio escáner durante el proceso de
digitalización. Así, para tomas en exteriores, se generan una nube
de puntos en el espacio vacío (Fig. 4-a). En digitalización de
interiores, el ruido proviene de posibles triangulaciones
incorrectas entre puntos (Fig. 4-b).
Figura 5. Fases principales del proceso de asignación de color sobre el
MCG.
2.3.1 BÚSQUEDA DE CERCANÍA.
En la primera fase se establece una correspondencia de cercanía
entre los puntos de la vista parcial, alineados en el sistema de
referencia universal, y los puntos del MCG (Fig. 6).
a)
b)
Figura 4. Ruido provocado por el escáner. a) puntos negros producidos en
exteriores. b) triangulaciones incorrectas producidas por un escáner de
interiores.
Una vez registradas todas las geometrías parciales, se realiza un
fusionado de todas ellas, obteniéndose una única nube de puntos
y, posteriormente, se define un modelo de malla triangular
(Meshing). De esta manera se tiene el MGC (modelo geométrico
completo), donde toda la información de las vistas parciales es
sintetizado en una única estructura de datos. Tras construir el
MGC, es posible realizar diversas operaciones de refinamiento,
como las de suavizado y el rellenado de huecos, útiles para
obtener un buen modelo geométrico final.
2.3. ASIGNACIÓN DE COLOR
SOBRE EL MCG.
Partiendo del MGC, se establece un procedimiento secuencial en
el que se va integrando el color en MGC a medida que una
nueva vista parcial, con su información de color propia, aparece.
La Figura 5 muestra un esquema del procedimiento de
asignación de color. Podemos dividir éste en cuatro fases.
1. Búsqueda de cercanía.
2. Corrección de textura.
Figura 6. Búsqueda de correspondencia de cercanía entre puntos 3D.
Sea P el conjunto de puntos de MCG y Pp el conjunto de puntos
de la vista parcial. Para cada punto pk de P se busca el punto más
cercano en Pp, que cumpla una condición de umbral de distancia
mínima. Esta distancia mínima exigida está fijada por la longitud
promedio entre puntos P de MCG. Como resultado
obtendremos un conjunto de puntos de la vista parcial asociados
al MCG, denotado como PMCG.
2.3.2 CORRECCIÓN DE TEXTURA.
Para la primera iteración (correspondiente a la primera vista
parcial) el color es íntegramente copiado en MCG (Fig. 7) (ver
2.3.3) pero, para las siguientes iteraciones, se acomete una fase
de modificación de color a priori antes de realizar un algoritmo
de mezcla.
3. Mezclado o fusión de textura.
4. Rellenado de huecos de textura.
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Para la fase de mezclado de color, se utiliza la dirección normal a
cada punto P en la vista parcial y el ángulo de oblicuidad α (Fig.
10).
Figura 7. Integración de color en MCG. a) primera vista parcial. b)
Integración de la primera vista sobre el MCG.
En esta fase, la información de color de la vista parcial es
corregida en función del color en la parte de solapamiento en
Supongamos que se dispone de un modelo de malla de la escena.
Se calcula la dirección normal Nc de cada uno de los polígonos
H de la malla y, para cada punto P, se halla el conjunto de
polígonos CH de los que forma parte el punto P. El vector
normal en P es definido como el promedio de las normales Nc
en el conjunto CH. En caso de utilizar una nube de puntos sin
una topología establecida, la normal se calcula aproximando un
plano T en la vecindad del punto, mientras que el sentido se
obtiene teniendo en cuenta la posición del escáner P’ con
respecto a T.
MCG. Se establece una transformación
para
los puntos solapados en color, siendo TMGC las componentes
RGB de los puntos PMCG asociados en MCG y TP las
componentes de color de los puntos correspondientes de la vista
parcial (Fig. 8). La matriz de transformación Z es calculada y
finalmente aplicada a todos los puntos de la vista parcial,
modificando así su color.
a)
b)
Figura 10: Cálculo de vectores normales para cada punto de la vista parcial.
a) Resultado antes y después de calcular los vectores normales. (b) ángulo de
oblicuidad.
Figura 8. Corrección de color de la vista parcial.
Tanto en caso de malla como en el de nube de puntos, el ángulo
de oblicuidad en P se define como
En la figura 9 a) y b) se muestra la vista parcial antes y después
del proceso de corrección de textura, mientras que la figura 9 c)
muestra el MCG con la textura actual, la cual se toma como base
para obtener la matriz de transformación Z.
.
La fusión de color en un punto Q de MGC se realiza mediante
una media ponderada del color que tiene asignado en MGC, CQ,
y el correspondiente color del punto asociado P en la vista
parcial, CP. El factor de ponderación es una función lineal del
ángulo de oblicuidad. La expresión (1) representa el cálculo del
nuevo color asignado a Q en función de los factores de
ponderación WQ y WP, donde el peso WQ es, a su vez,
actualizado en cada nueva iteración. Las ecuaciones (2) y (3)
corresponden a la actualización de normal y ángulo de
oblicuidad de Q en el modelo MGC.
(1)
Figura 9. Ejemplo de corrección de color. a) Vista parcial antes de ser
corregida. b) Vista a) tras ser corregida. c) color acumulado en el MCG.
2.3.3 FUSIÓN DE TEXTURA.
(2)
(3)
2.3.4 RELLENADOS DE HUECOS DE TEXTURA.
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Una vez iterado el algoritmo para todas las vistas parciales,
obtenemos un modelo de toda la escena en el que pueden
aparecer huecos de color. Estos corresponden a puntos 3D a los
que no se les ha asociado ningún color en el proceso de fusión.
Para cada punto P que es hueco de textura, se le asigna un color
a través de una interpolación bilineal por vecindad. En la figura
11 se muestra los huecos de textura y el resultado tras el
rellenado.
mediante sensores 3D. La principal dificultad en esta línea de
investigación estriba en conseguir una correcta integración de
colores en las partes solapadas que proceden de diferentes
posiciones del sensor. A través de un proceso secuencial, el
modelo con color de la escena es actualizado a medida que una
nueva vista se incorpora. La integración de la información de
color de la nueva vista es llevada a cabo en tres etapas:
corrección previa del color de la vista, mezcla de color y
refinamiento mediante rellenado de huecos de color.
La técnica aquí presentada ha sido aplicada con éxito en escenas
y objetos de entornos del patrimonio cultural. Los aceptables
resultados obtenidos inducen a pensar que esta estrategia puede
llegar a ser un referente en el proceso de asignación realista de
color en modelos tridimensionales reconstruidos mediante
escáner.
Figura 11: a) Detalle de huecos de textura en color rojo. b) Modelo
geométrico con textura final.
3. CONCLUSIONES Y MEJORAS.
Actualmente se está intentando mejorar el método propuesto en
este artículo desde varios frentes. Por una parte, se está
trabajando en la automatización del subproceso de planificación
mediante la implantación de algoritmos que generen las mejores
posiciones del sensor. Se trata de un problema de Next Best View
aplicado a escáner 3D donde ya existen algunos referentes en la
literatura (D. NULL 2006). Por otra parte,
se están
introduciendo mejoras en el proceso de rellenado de huecos de
color sobre nubes de puntos y buscando nuevas alternativas
mediante modelos de color HSV.
En el presente artículo se ha introducido un algoritmo de
asignación de color para modelos tridimensionales generados
AGRADECIMIENTOS
Los trabajos aquí presentados han sido financiados por el Ministerio Español de Ciencia y Tecnología (DPI2009-14024) así como por la
Junta de Comunidades de Castilla La Mancha (proyecto PCI08-0052).
BIBLIOGRAFÍA
AGATHOS, A, FISHER, R.B. (2003): “Colour Texture Fusion of Multiple Range Images”, Proceedings of Four International Conference on 3D Digital
Imaging and Modelling, IEEE Computer Society 2003. pp 139-146. Canada.
CALLIERI, M., CIGNONI, P, ROCCHINI,C., SCOPIGNO, R. (2003): “Weaver, an Automatic Texture Builder”, Proceedings of Four International
Conference on 3D Digital Imaging and Modelling. IEEE Computer Society 2003. pp 562-565. Canada.
D. NULL, B., D. SINZINGER D., E. (2006):. Next Best View Algorithms for Interior and Exterior Model Acquisition. International Symposium on
Visual Computing, Nevada
PARK, S., GUO, X., SHIN, H., QIN, H. (2005): “Shape and Appearance Repair for Incomplete Point Surfaces”, Proceedings of the 10th IEEE
International Conference on Computer Vision. ICCV 2005, pp. 1260 - 1267, China.
RUSINKIEWICZ, S., LEVOY, M. (2001): Efficient variant of the ICP algorithm, Proc. of 3rd International Conference on 3D Digital Imaging and
Modeling, pp. 145-152, Quebec.
VANDEN WYNGAERD, J., VAN GOOL, L. (2003): “Combining Texture and Shape for Automatic Crude Patch Registration”, Proceedings of
Four International Conference on 3D Digital Imaging and Modelling, IEEE Computer Society 2003. pp 179-186. Canada.
VAN GOOL, L., VANDERMEULEN, D., KALBERER, G., TUYTELAARS, T., ZALESNY, A. (2002): “Modelling Shapes and textures
from Images: New Frontiers”, Proceeding of 1st International Symposium on 3D Data Processing Visualization and Transmission, IEEE Computer Society
2002. pp 286-294. Italia.
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La comunicación de la Arqueología Virtual
José Luis Gómez Merino
Resumen
La Arqueología Virtual comenzó como reconstrucciones 3D de los edificios del pasado. Pero las imágenes van insertas en medios y formatos de Comunicación.
Quien edita esos medios tiene por tanto el control de la Arqueología Virtual. Defendemos el manejo y conocimiento de esos medios por parte de los diseñadores
3D que nos dedicamos a la Arqueología: Edición de vídeo, aplicaciones interactivas para museos, Educación, Internet....
Palabras Clave: COMUNICACIÓN, ARQUEOLOGÍA, INTERACTIVIDAD, EDUCACIÓN.
Abstract
Virtual Archaeology started as 3D reconstructions, but 3D images are published inserted in the Media. Those who edit these Media have the control of Virtual
Archaeology, so we aim that 3D designers should know the programs to publish Virtual information on Internet and other uses such interactive programs for
Museums or Education.
Key words: COMMUNICATION, ARCHAEOLOGY, INTERACTIVITY, EDUCATION.
Hasta hace no mucho la Arqueología Virtual era entendida como
reconstrucciones en tres dimensiones de los edificios del pasado
y en cierto modo su imagen popular continúa siendo ésa. Pero
los recursos gráficos que la infografía ofrece para la
comunicación de la Arqueología van más allá. En este artículo
trataré de exponer otros procedimientos sobre los que el equipo
de Balawat ha trabajado, además de las imágenes 3D.
Para ilustrar la ponencia, utilizaré imágenes capturadas de
algunas aplicaciones realizadas por nosotros para el barrio
romano del Molinete (Cartagena) y de la casa de la Diana
Arcaizante en Pompeya. Ambos trabajos se han realizado bajo la
supervisión arqueológica de José Miguel Noguera y María José
Madrid en el caso de Cartagena y José María Luzón en el caso de
Pompeya.
Resulta un poco paradójico que quien suscribe esté utilizando un
medio escrito en Word para decir que los yacimientos
arqueológicos, que son una experiencia espacial, deberían
contarse con imágenes que representan el espacio, no con
literatura que representa el tiempo (exposición, nudo, desenlace,
etc.). Es cierto que cuando escribimos podemos ilustrar con
imágenes lo escrito, pero así partimos de una lógica viciada en su
inicio, supeditando la información espacial de un yacimiento
arqueológico a la verbal de los textos escritos.
El escritorio de un ordenador es una imagen de por ejemplo
1280x1024 píxeles en la que sus elementos se disponen
espacialmente sin seguir el orden lineal de palabras, líneas y
párrafos. De igual modo hay que proceder con los yacimientos
arqueológicos: partimos de un plano u otra imagen
representativa del yacimiento y la información literaria debe ir
supeditada a los requerimientos de la imagen, no al revés. Hay
diversas herramientas de software para conseguirlo, desde un
sencillo Power Point hasta las más complejas aplicaciones Flash.
Figura 1- La casa de la Diana Arcaizante en Pompeya, en una imagen
compuesta por la malla resultante del escaneado 3D a la que se superponen
los muros dibujados en 1910 antes de su bombardeo (en color gris) y una
reconstrucción fotorrealista de una de las tabernas que tenía en su fachada.
Esto puede parecer un simple cambio de jerarquía entre imagen
y texto, pero supone en realidad un gigantesco cambio cultural
(el que estamos viviendo) que implica también un cambio en
nuestra forma de pensar el mundo: Materias que se han
expresado tradicionalmente mediante el lenguaje escrito pasan a
expresarse ahora con el lenguaje de la imagen gracias a que en
este momento disponemos de los medios para ello.
Volviendo a la Arqueología, en primer lugar hay que recordar
que las reconstrucciones virtuales deben estar avaladas por los
arqueólogos responsables de los yacimientos y que deben ser
útiles al pensamiento científico que un yacimiento arqueológico
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genera. Esto implica un trabajo en profundidad de los
infografistas: ya no es suficiente con la espectacularidad de las
imágenes en tres dimensiones. Éstas, a fuerza de repetirse por
doquier han dejado de tener especial interés si no tienen un valor
añadido. Es la hora de la calidad científica y del desarrollo de los
valores de comunicación gráfica de la arqueología virtual.
Figura 2- El Molinete. Sobre el escaneado láser se ha insertado in situ la
malla de la hipótesis virtual.
Un infografista 3D suele ser una persona joven influida por la
cultura que percibe. El mundo 3D tiene un poderoso modelo en
el cine, películas realizadas con presupuestos gigantescos en una
continua escalada de espectacularidad. Resulta automático que el
infografista joven trate de repetir esos modelos cuando trabaja
sobre yacimientos arqueológicos. Craso error: la Arqueología es
una ciencia y como tal debe tener su propio lenguaje. No
tratemos de imitar al cine, que es un arte del siglo XX, ahora en
decadencia. Más cuando disponemos de la posibilidad de crear
formas nuevas en una actividad en desarrollo como es la
Arqueología virtual que necesita aún inventar la mayoría de sus
códigos de comunicación.
La calidad científica debe venir dada por el respaldo de los
arqueólogos que mejor conocen cada yacimiento y por la
utilización de recursos propios de la ciencia. A este respecto se
está imponiendo con fuerza el uso de escáneres láser en el
registro de los yacimientos arqueológicos. El resultado de un
escaneado láser, como todo el mundo sabe, son nubes de
millones de puntos que topografían en tres dimensiones las
ruinas. La utilización de estos datos como base de las
reconstrucciones virtuales servirá para dotar a las imágenes
virtuales de un soporte físico del que antes carecía. Si somos
capaces de integrar nuestros modelos virtuales con las ruinas 3D,
conseguiremos que no se nos pueda acusar de simples
diseñadores gráficos ajenos al rigor que la ciencia exige.
Podremos realizar las reconstrucciones in situ, en el mismo
espacio universal del yacimiento representado por las
coordenadas de los puntos topográficos. Esto también afectará
a las intervenciones reales en el yacimiento, que siempre resultan
agresivas de una u otra manera. Las intervenciones se orientarán
más a la consolidación de los restos que a las reconstrucciones
más o menos divulgativas. Para la divulgación ya están las
reconstrucciones virtuales que resultan inocuas y además tienen
una relación fácil con los medios en los que hoy se comunican
las ideas.
La calidad en la comunicación viene dada por la idoneidad de
los diferentes formatos de salida con respecto al tema que se
quiere comunicar y al público al que se hace esa comunicación.
Las imágenes virtuales serán diferentes si están realizadas para
comunicaciones científicas o para la divulgación, no debe ser ni
parecer lo mismo reconstruir según datos arqueológicos
(anastylosis virtual) o según criterios más o menos imaginativos.
La apariencia de unas y otras representaciones debe ser diferente
en un código gráfico que aún está por definir.
Figura 3- El Molinete. Sobre lo anterior se ha insertado la imagen fotorrealista de la hipótesis virtual.
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¿Es lo mismo una reconstrucción virtual fija publicada en un
libro de arqueología, que la misma reconstrucción animada
contenida en un vídeo de un centro de interpretación? Desde
luego que no. Las imágenes fijas tienen un sentido que proviene
de la tradición cultural de 500 años de dominio de la Imprenta
de Gutenberg. Lo que aparece en papel ha de ser riguroso
científicamente. El vídeo sin embargo, es como las palabras, que
se las lleva el viento. En este formato hay sitio para la
divulgación lúdica porque tenemos asumido culturalmente que el
lenguaje cinematográfico sirve para contar historias. Esto es sólo
un ejemplo evidente; pero del mismo modo debemos afinar en
todo lo demás para crear una gramática de los muchos
procedimientos infográficos aplicados a la Arqueología.
Por último indicar que las infografías en sí mismas son poca cosa
comparada con el medio en el que se expresan. Si echamos la
vista atrás y recordamos a los dibujantes y artistas que
difundieron los restos del pasado vemos que utilizaron los
medios técnicos que cada época les ofrecía, el dibujo, la
xilografía, el grabado al aguafuerte, la litografía, la fotografía….Si
nos quedamos con las simples imágenes virtuales, no estamos
haciendo más que imitar a los viejos maestros, pero
desperdiciaremos el principal recurso que tenemos ahora: la
interactividad.
La interactividad se manifiesta en la difusión de los yacimientos
arqueológicos en internet, por supuesto, pero también en
pantallas táctiles en los propios yacimientos que ayuden a
explicarlos. La tecnología corre a nuestro favor; cada vez se
fabrican pantallas más baratas y más grandes, lo que hará que las
aplicaciones interactivas sean más visibles, y servirán para
realizar explicaciones dinámicas a individuos y a grupos en el
propio yacimiento. Esto nos ofrece a los infografistas unas
posibilidades creativas muy grandes, posibilidades creativas que
deben tratar sobre el lenguaje gráfico aplicado a la Arqueología
como ciencia, no tanto sobre la invención más o menos
espectacular de lo que los restos del pasado fueron.
Figura 4- El Molinete. Captura de la pantalla de un panorama interactivo
360º tomado desde el atrio. Los botones nos abren ventanas con
explicaciones textuales, planos, imágenes virtuales y vídeos que explican cada
elemento haciendo clic sobre él.
Figura 5- El Molinete. Captura de la pantalla de un interactivo Flash en el que se han utilizado las imágenes de Autocad para que el visitante pueda
apreciar la forma en que los arqueólogos visualizan la información de una excavación.
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Tecnologías ópticas aplicadas a la visualización y presentación
3D de patrimonio.
Caso práctico de la Virgen del Rebollet de Oliva
Luis Granero 11, Francisco Díaz2, Francisco Millet3, Rubén Dominguez1, Yolanda Sanjuan4
AIDO. Departamento de Ingeniería. Paterna, Valencia. España
AIDO. Laboratorio de Metrología. Paterna, Valencia. España
3 AIDO. Departamento de Audiovisuales. Paterna, Valencia. España
4 UPV Bellas Artes. Valencia. España
1
2
Resumen
En el presente artículo se presentará un caso práctico de diferentes tecnologías ópticas al estudio y análisis de obras de arte. Se presentarán los resultados de la
captura de la geometría la imagen de la Virgen del Rebollet mediante tecnología de digitalización 3D basada en proyección de patrones, así como la captura de su
colorimetría mediante la proyección de patrones RGB, proceso integrado dentro del proceso general de digitalización 3D. Así mismo se mostrarán los resultados del
proceso final de presentación 3D, mediante el uso de sistemas de visión estereoscópica, tan de moda en la actualidad para aplicaciones de ocio, y que son un nuevo
elemento de difusión y análisis de obras de arte.
Palabras Clave: DIGITALIZACIÓN 3D, VISIÓN ESTEREOSCÓPICA, PROYECCIÓN DE PATRONES,
PROYECCIÓN DE PATRONES RGB
Abstract
This article will present an application case of different optical technologies to the study and analysis of artworks. It will present the results of the capture of the
geometry of an statue of the “Virgen del Rebollet” using 3D digitizing technology based on the fringe pattern projection technique, as well as the colorimetric capture
via using the RGB pattern projection technique, a process that is integrated in the general process of 3D digitizing. Also, it will be presented the results of the final
process for the 3D presentation, using stereoscopic vision systems, that are actually well-known due to its increasingly use for entertainment applications, that are a
innovative element for the diffusion and analysis of artworks.
Key words: 3D DIGITIZING, STEREOSCOPIC VISION, PATTERN PROJECTION, RGB PATTERN PROJECTION
1. PRESENTACIÓN DE LA OBRA DE
ESTUDIO
El origen de la Virgen del Rebollet se remonta a la época de la
reconquista, siglo XIII. Después de la conquista de la ciudad de
Valencia, el rey Jaime I entrega al almirante Carròs el castillo de
Rebollet (la Font d’En Carròs) y dicho caballero construye en
este recinto, una iglesia para depositar en ella una escultura de
una Virgen que siempre llevaba consigo en las batallas, a la que
se bautizó con el nombre de la Virgen del Rebollet. Esta talla ha
sido objeto de disputa entre los pueblos de Oliva y la Font d'en
Carrós por su custodia, siendo necesario la intervención de las
más altas instancias políticas, eclesiásticas y aristocráticas para su
resolución.
Se trata de una de las tallas más antigua de la Comunidad
Valenciana, datada del siglo XI. Durante toda su historia se ha
visto sometida a diversos ataques bélicos salvándose del fuego en
más de una ocasión. Aparte de esto, el desgaste que supone el
paso del tiempo ha dado pié a diversas actuaciones de
restauración.
A lo largo de los últimos años, se han realizado minuciosas
actuaciones de restauración sobre la madera y pigmentación de la
talla con el fin de preservarla y mantenerla en su estado original.
Con la llegada de las nuevas tecnologías y el desarrollo de la
informática gráfica, surge la posibilidad de obtener una réplica
virtual de la propia obra mediante el uso de las técnicas de
digitalización 3D a color, lo que abre la puerta a la posibilidad de
generar una referencia de la obra para, en futuras restauraciones,
poder disponer de datos precisos de la talla para poder recuperar
su aspecto original.
2. TECNOLOGÍAS UTILIZADAS
Para la ejecución del estudio realizado sobre la imagen de la
Virgen del Rebollet, se combinaros 2 tipos de actividades: la
captura y la presentación. Para el proceso de captura se utilizaron
las técnicas de digitalización 3D combinadas con la captura de
patrones RGB. Por otro lado, el proceso de presentación se basó
en las técnicas de generación de imagen sintética para
visualización 3D.
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DIGITALIZACIÓN 3D
AIDO cuenta con un laboratorio de Metrología Dimensional
Óptica en el que dispone de diferentes sistemas de captura
tridimensional. Para la ejecución del proceso de captura
geométrica se ha empleado un sistema de digitalización 3D
basado en la proyección de patrones. Esta técnica está basada en
la proyección de franjas de luz-sombra sobre el objeto de estudio
y el análisis de su deformación. Estas franjas están codificadas, lo
que permite crear una correspondencia entre cada pixel en la
imagen y cada código proyectado en la red de franjas. Las
técnicas de proyección de patrones se pueden clasificar en tres
tipos diferentes:
-
Técnicas de multiplexado
Técnicas de vecindad espacial
Técnicas de codificación directa
Las técnicas más extendidas son las técnicas de multiplexado, y
dentro de estas existen tres diferentes subtipos:
-
Técnicas binarias
Técnicas de códigos n-arios
Técnicas de codificación gris y desplazamiento de fase
Las técnicas más extendidas en el ámbito comercial y el de
investigación, y las más usadas para el desarrollo de sistemas de
digitalización 3D, son las técnicas binarias.
El esquema básico de este tipo de sistemas de digitalización es el
siguiente:
Figura 1. Esquema de un sistema de digitalización
El sistema de digitalización dispone de un elemento de
proyección de patrones que emite las franjas y cámara
monitoriza la deformación que estas sufren al proyectarse sobre
las superficies que conforman el objeto a digitalizar. En estos
sistemas, es vital conocer la posición relativa de la cámara y el
proyector, tanto la distancia a la que se encuentran como el
águalo que forman, siendo imprescindible que el objeto a
digitalizar se posicione, dentro de un rango de distancias, en la
zona de intersección de los ejes ópticos de ambos elementos.
Con el sistema configurado, el proceso de medida se basa en que
el sistema de proyección proyecte sobre el objeto unas franjas de
luz-oscuridad de ancho variable en el tiempo, empezando por
dos franjas, una de luz y otra de oscuridad, y cada una de estas se
vaya dividiendo a su vez en otras dos franjas, hasta alcanzar un
número determinado de zonas de luz-oscuridad. Posteriormente,
este último patrón se desplaza para conseguir los detalles finos.
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Figura 1. Secuencia de patrones
La cámara dispuesta en ángulo con el proyector captura la
deformación de estas franjas y, mediante un análisis de Fourier
de esta deformación, genera un conjunto de coordenadas
tridimensionales que constituirán la nube de puntos de
digitalización.
Un dato importante sobre estos sistemas es la estabilidad que
presentan en la medida; al emplear una luz policromática (luz
blanca) para la captura, no presenta ningún tipo de preferencia
cromática, además, de eliminar efectos inherentes a la radiación
monocromática, como pueda ser el efecto Speckle.
Además, este tipo de sistemas son ideales para la digitalización
de superficies policromáticas, ya que no aparece el típico efecto
escalón que suele ser común en sistemas basados en otro tipo de
tecnologías como el láser.
CAPTURA DE PATRONES RGB
Para la captura de la colorimetría del objeto, en vez de trabajar
con los métodos estándar de captura de imagen de tipo
fotográfico, se ha trabajado con un sistema de proyección de
patrones de color. Este método, similar en fundamento al
anterior de proyección de patrones, se basa en la proyección de
los patrones básicos del espectro colorimétrico (los tres patrones
RGB) y el análisis de la imagen del objeto de trabajo obtenido
con cada uno de estos patrones. Por comparación entre los
patrones de calibración del sistema y los obtenidos en la lectura
se obtienen valores RGB de la pieza en cada uno de los píxeles
de lectura, generando un mapeado RGB de la pieza. Dado que la
lectura RGB se realiza desde la misma cámara de lectura
geométrica, lo que se obtiene una correspondencia uno a uno
entre los píxeles de geometría y las coordenadas colorimétricas,
lo que se traduce en una correspondencia uno a uno entre los
puntos geométricos y los puntos de color. Esto se traduce en un
alineamiento perfecto entre geometría y color, eliminando
ambigüedades y/o desfases entre cada uno de los conjuntos de
datos, obteniendo una alineación limpia y sin defectos.
VISUALIZACIÓN ESTEREOSCÓPICA
La estereoscopía es el método de visión que utiliza el cerebro y
que aprovecha la distancia inter-ocular para dar profundidad,
tamaño y distancia a los objetos visualizados entre sí. Para
generar la imagen estereoscópica de forma artificial se han de
generar imágenes espacialmente desfasadas simulando esta
separación. En este desfase, se han de tener en cuenta tanto
aspectos de paralaje como de convergencia, para una correcta
visualización, así como de congruencia, evitando diferencias
colorimétricas, de brillo o de contraste entre ambas imágenes.
Para trabajar con mallas poligonales, el trabajo se basa en la
generación de 2 cámaras virtuales en las que la posición relativa
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de estas cámaras coincide con la de los ojos de una persona,
convergiendo sus ejes ópticos en un punto, llamado punto de
convergencia. Dependiendo de donde este situado el punto de
convergencia con respecto al objeto 3D se tendrán distintos
valores de paralaje. El paralaje nos indica la separación de las dos
imágenes en el plano de proyección, y dependiendo de su valor
positivo o negativo visualizaremos el objeto dentro o fuera de la
pantalla. La paralaje define la separación que deben de tener dos
imágenes, y no debe exceder de 1,5º (aproximadamente), ya que
la separación entre las mismas llegaría a un punto crítico y no se
visualizarían correctamente.
El paso previo a toda captura geométrica mediante un sistema de
digitalización 3D es la calibración del mismo, más si cabe
teniendo en cuenta que también se realizó captura de color. Este
proceso de calibración es vital para el proceso de captura y para
todas las actividades que se realicen a continuación, ya que
determina las prestaciones del sistema de medida. En este caso
concreto, la calibración generó los siguientes parámetros de
trabajo:
-
Área de escaneado: 340x260x200 mm
Precisión: ~25 µm
Resolución: 250 µm
DIGITALIZACIÓN 3D A COLOR
El proceso de digitalización se realizó apoyado en la tecnología
MML de posicionamiento relativo de capturas mediante el uso
de marcadores ópticos, con un funcionamiento similar al de los
sistemas de digitalización basados en proyección de patrones..
Esto permite la composición automática de las diferentes tomas
de la digitalización de de la Virgen sin necesidad de actuar sobre
la imagen, evitando su posible daño o deterioro.
Figura 3: Paralaje máxima
En el caso concreto tratado, para generar las imágenes
estereoscópicas se ha utilizado la configuración de ejes
convergentes. Dependiendo de la situación del punto de
convergencia se producirán distintas paralajes en el plano de la
pantalla. Por tanto diferentes paralajes producirán distintas
profundidades en proyección del objeto 3D. Situando el objeto
en el punto de convergencia el paralaje es nulo, es decir el objeto
se situará sobre el plano de la pantalla.
Figura 5: Convergencia y paralaje
Mientras que si se mueve por delante del objeto se producirá una
paralaje negativa (se tendrá la sensación de que el objeto
sobresaldrá de la pantalla) y si lo hace por detrás, la paralaje será
positiva (la sensación será de que el objeto está por detrás).
Modificando los parámetros de paralaje y convergencia, sin
aproximarlos a sus valores críticos, el objeto 3D se verá con
mayor o menor relieve en la pantalla.
La generación y posterior visualización de objetos escaneados en
formato estereoscópico aporta una visualización mucho más
inmersiva y real del objeto, una forma mucho más detallada de
presentar el objeto 3D.
3. RESULTADOS OBTENIDOS
CALIBRACIÓN
Para la optimización del proceso de digitalización, un aspecto
clave antes de empezar es el ajuste de los diferentes elementos de
los que consta el sistema de digitalizador y la realización de tests
de pruebas de las condiciones ambientales de trabajo
(iluminación). Entre estos elementos, es muy importante ajustar
la posición del diafragma y los elementos de polarización para
evitar posibles brillos en la pieza, además de la selección de los
valores apropiados de multi-exposición. Con el diafragma se
ajusta la cantidad de luz que la cámara recibe y, por tanto
controlamos la saturación que esta pueda sufrir durante el
proceso de digitalización. En el caso de piezas policromadas,
pueden generarse zonas en las que falte información, es por ello
por lo que se recurre a multiexposiciones sobre dichas zonas. El
último elemento a ajustar es la posición de los polarizadores, de
la cámara y del proyector, elementos clave a la hora de eliminar
brillos sobre el objeto a digitalizar. Estos elementos eliminan
total o parcialmente (en función de la posición en que se sitúen)
una de las dos componentes ortogonales de la luz, lo que se
traduce en una disminución progresiva, y proporcional, de los
brillos presentes en el objeto y que generan errores en la lectura
que hace de la cámara.
Mediante el ajuste de estos elementos permite una óptima
digitalización del objeto sobre el que se esté trabajando, con
independencia de su origen o aplicación para la que se está
trabajando. Tras este ajuste, el siguiente paso es la propia
digitalización. Dado que se requería que la digitalización fuese a
color, es importante destacar que todas las partes en que se
dividió el trabajo se debieron realizar exactamente en las mismas
condiciones de iluminación normalizada, con el fin de que estas
no influyeran en el resultado final.
El proceso de digitalización se realizó en dos partes; en un
primer paso se realizó la digitalización de la parte frontal y los
laterales, con la ayuda de dos sistemas de posicionamiento que
permitían cubrir cerca de los 360 grados. En un segundo paso se
procedió a la digitalización de la parte trasera junto con, de
nuevo, las zonas laterales izquierda y derecha. Esto permitió la
obtención de regiones comunes en ambas partes que permitieron
la alineación definitiva de ambos grupos. Cada una de las partes
implicó la captura de entre 15 y 20 tomas, lo que, teniendo en
cuenta que el sistema es capaz de capturar 1.400.000 puntos por
toma, se tradujo en una nube definitiva de más de 8 millones de
puntos, que fue reducido, voluntariamente, en el proceso de
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mallado a una malla poligonal definitiva de 2.000.000 puntos y
3.500.000 polígonos, sin olvidar que dichos puntos contienen
información geométrica y colorimétrica.
POST-PROCESADO
A partir de los datos obtenidos en el proceso anterior de
digitalización, se realizó el procesado final de la información
obtenida. En este apartado se incluyen todas las herramientas
propias del optimizado de malla poligonal, incluyendo las
reducciones necesarias para que el fichero definitivo pueda ser
abierto por la aplicación subsecuente que deba trabajar con él.
En este caso concreto, el proceso se limitó a realizar operaciones
de rellenado de los agujeros que quedaron durante el proceso de
captura, bien por ser zonas no importantes bien por ser
demasiado pequeñas para ser apreciadas durante el proceso de
captura.
mientras que con cámaras planas el valor de paralaje depende de
la posición relativa de las dos cámaras de grabación y es un valor
fijo e inamovible (ya que esto implicaría la variación de los
ángulos de convergencia de las cámaras), cuando se trabaja con
elementos tridimensionales como mallas poligonales, este valor
de paralaje se puede modificar a voluntad en el momento que se
desee simplemente con modificar en el programa
correspondiente estos parámetros a los valores deseados.
4. CONCLUSIONES
INFORMACIÓN GEOMÉTRICA A COLOR
Como se ha comentado, la principal intención a la hora de la
digitalización 3D a color de la imagen es la de generar una
referencia a la hora de realizar futuras restauraciones de la obra.
Es importante remarcar que esta acción, la de la restauración,
requiere casi irremediablemente de la utilización de la
digitalización, ya que de esta forma no solo se archiva y mantiene
el aspecto de la propia obra, sino que además, toda la
información de color posee una correspondencia unívoca con la
geometría, algo imposible de conseguir mediante fotografías y
todo tipo de réplicas 2D. La digitalización 3D a color permite
disponer de una réplica virtual a color de la estatua física que es
perfectamente manipulable sin ningún riesgo para el original,
además de poder disponer de las herramientas típicas de la
informática gráfica, como el zoom y la rotación, lo que permite
un acceso total a todas las regiones de la obra y la visualización
de hasta el último detalle.
Además, es no invasiva (sin contacto), por lo que no se
producen daños en la obra.
Figura 7: Resultado final
Además, y dado que la aplicación posterior (la generación de
imágenes estereoscópicas, no puede administrar mallas
poligonales demasiado grandes, se realizó una segunda reducción
de la malla de la Virgen a un 35%. Esto permitió que los
programas posteriores pudieran importar el archivo y procesarlo,
evitándose problemas de capacidad de memoria y tiempos de
procesado que ralentizaran la generación de la imagen definitiva.
IMAGEN ESTEREOSCÓPICA
Una vez obtenida la malla poligonal con puntos de color, se
procedió a la obtención de la imagen sintética necesaria para la
visualización 3D de la imagen de la Virgen. La ventaja de trabajar
con objetos 3D en vez de con imágenes planas es que es más
fácil obtener las imágenes desfasadas que se necesitan, ya que,
IMAGEN ESTEREOSCÓPICA
La imagen estereoscópica es una herramienta de alto iteres
comunicativo, ya que permite la visualización 3D de objetos de
forma mucho más inmersiva. En este caso concreto, el uso de
esta técnica ha permitido mostrar lo útil que puede llegar a ser a
la hora del intercambio de información, ya que como colofón a
la digitalización, las imágenes estereoscópicas han servido para
poder mostrar de forma virtual el objeto sin necesidad de
mostrar el original. Esto abre las puertas al uso de las tecnologías
virtuales como herramienta para mostrar y divulgar el
patrimonio cultural en general sin necesidad de manipular los
originales, que son únicos e irreemplazables, y que pueden ser así
preservados en mayor medida. Además, este tipo de tecnologías
permiten combinarse con herramientas de realidad virtual
(guantes y entornos) posibilitando a los usuarios el contacto con
los objetos digitalizados.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos la colaboración de Francisco Borja Millet Peiró, por toda la información histórica tanto de la imagen de la Virgen del
Rebollet como del castillo y de la región.
BIBLIOGRAFÍA
GRANERO Luis, DÍAZ Francisco, DOMÍNGUEZ Rubén: “Application of optical techniques in documentation and identification of archaeological rests:
the case study of the roman bronze rest found in Lucentum” Proceedings of the 2009 SPIE Optical Metrology Congress. 14-18 June. Munich, Germany.
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47
GRANERO Luis, SANCHEZ J, ESTEVE-TABOADA José Juan, HERVÁS Juan: “3D Digitising using Structured Illumination: Application to
Mould Redesign” Proceedings of the 2007 Optical Measurement Systems for Industrial Inspection V Conference. 18 June. Munich, Germany.
GRANERO Luis, DE GRACIA Vicente: “Técnicas de digitalización tridimensional basadas en luz estructurada” Proceedings del II Congreso Diseño,
Tecnologías e Ingeniería de Producto (2004). 5 -7 de Mayo. Valencia, España.
SALVI Joaquim, PAGÉS Jordi, BATLLE Joan: “Patern codification strategies in structures light systems”. Patern Recognition 37 (2004).
HUNTLEY Jonathan M: “Automated fringe pattern analysis in experimental mechanics: a review”. J. Strain Anal Eng Des 1998, 33 (2).
PAGÉS Jordi, SALVI Joaquim, GARCIA Rafael, MATABOSCH Carles: “Overview of coded light projection techniques for automatic 3D profiling”.
Porceedings of the 1003 IEEE International Conference on Robotics & Automation. Taipei, Taiwan. September 14-19, 2003.
MILLET PEIRÓ, FRANCSICO BORJA (2009): “Castillo de Rebollet, historia y Patrimonio”.
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Recreación Virtual de la Necrópolis de Lomo Gordo
(San Bartolome de Tirajana, Gran Canaria)
Ernesto Martín Rodríguez
Dirección General de Patrimonio Histórico y Cultural. Cabildo Insular de Gran Canaria
Gran Canaria. España.
Resumen
El 7 de septiembre de 1988, con ocasión de la ejecución del proyecto de ampliación de la autopista GC-1, tramo Tarajalillo-Pasito Blanco (San Bartolomé de
Tirajana, Gran Canaria), se descubrió un extenso espacio cementerial atribuido a los primeros ocupantes de la isla. Tras permanecer los restos almacenados
durante 20 años ahora se acomete ahora su estudio utilizando para ello las posibilidades que brindan las nuevas tecnologías..
Palabras Clave: LASER SCAN, NECRÓPOLIS, LOMO DE MASPALOMAS,SAN BARTOLOMÉ DE TIRAJANA, CANARIAS
Abstract
On September the 7th 1988, during the expansion project of highway GC-1 between Tarajalillo and Pasito Blanco (San Bartolomé de Tirajana, Gran Canaria),
an extensive burial site belonging to the first inhabitants of the island was discovered. After 20 years stored, these remains are currently undergoing an analysis
taking advantage of new technological possibilities.
Key words: LASER SCAN, NECROPOLIS, LOMO DE MASPALOMAS,SAN BARTOLOMÉ DE TIRAJANA,
CANARY ISLANDS
1. ANTECEDENTES
Con ocasión de la ejecución del proyecto de ampliación de la
carretera GC-1, se produjo el hallazgo casual de restos
arqueológicos en la margen izquierda del Barranco de
Maspalomas, en terrenos tradicionalmente dedicados al cultivo
del tomate. El lugar es conocido por los topónimos de Lomo de
Maspalomas, Las Tabaqueras o Lomo de la Cuesta de los
Garbanzos. Antes de proseguir, es conveniente que situemos el
hallazgo en su contexto histórico, pues se trata de una época de
cambio acelerado durante la cual se realiza la modernización de
las infraestructuras del país. Pero también los procedimientos en
la investigación arqueológica empiezan a cambiar, no sólo desde
la perspectiva metodológica sino sobre todo por lo que se refiere
a sus protagonistas. Hasta ese momento la investigación
arqueológica había estado en manos de universidades y museos,
que desarrollaban los trabajos con un ritmo peculiar, adaptado
en todo caso a las necesidades de la investigación. A partir de
este momento entran en juego nuevos factores, entre los que
destaca el proceso de modernización que afecta a todo el pais y
genera cambios profundos en el modelo de ocupación del
territorio imperante hasta ese momento. Este proceso dinamiza
el ejercicio profesional de la arqueología en España, surgiendo
las primeras empresas privadas dedicadas a la gestión territorial
del patrimonio arqueológico. Este era pues el nudo gordiano que
atenazaba la investigación arqueológica en Canarias en los años
en que se produce el descubrimiento de la Necrópolis de
Maspalomas.
Fig 1. Localización de los restos
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2.2. Diecisiete años después
2. LA INVESTIGACIÓN ARQUEOLÓGICA
2.1. Los primeros trabajos
El proyecto de excavación se encarga al Servicio de Arqueología
del Museo Canario, que ante la complejidad de los trabajos y la
imposibilidad de dar una solución adecuada al problema
planteado, deja los trabajos en manos de profesionales
contratados directamente por la empresa constructora. En
aquellos momentos la solución no pasaba por un cambio de
trazado de la autopista, sino por la retirada incondicional de los
restos, algo impensable hoy día para un depósito cementerial de
estas características.
Por este motivo, se procede a diseñar un plan de actuación que
permita desalojar la necrópolis rápidamente y que, al mismo
tiempo, garantice la preservación de los restos para un estudio
posterior. De este modo se procede a delimitar las fosas para
luego proceder a extraer el paquete sedimentario completo,
empleando un armazón de madera embutido en un cofre de
poliuretano (BARROSO, 1996). De igual forma se extrajeron las
estructuras de piedra seca asociadas a los enterramientos. Unos
restos y otros se almacenaron en dos naves industriales
construidas al efecto en Lomo Gordo, un lugar cercano a la
ubicación original de la necrópolis y a medio camino también del
núcleo poblacional (Lomo Perera o del Guarajillo) del que
procedían los difuntos (Fig. 1).
La intervención arqueológica determinó que la necrópolis se
extendía por una superficie de 2000 m2 donde se localizarón
más de un centenar de tumbas, tanto en fosa como en cista,
además de una serie de estructuras de piedra de funcionalidad
incierta (ALBERTO, 2007:222). Las dataciones, realizadas por el
método del radiocarbono, aportan un marco cronológico para el
funcionamiento del cementerio que abarca desde el siglo XI al
siglo XIV (RODRIGUEZ, sf:136; ALBERTO, 2007:238).
Una vez levantados y almacenados, los restos funerarios
permanecieron durante diecisiete largos años sin apenas ningún
control sobre las condiciones de almacenamiento. Ante la alarma
científica sobre su estado de conservación y la creciente presión
ciudadana para que se buscase una salida definitiva a este
problema, en 2005 el Cabildo Insular de Gran Canaria sufraga la
excavación de 15 paquetes funerarios. La intervención afectó a
los depósitos más alterados y sirvió particularmente para realizar
una diagnosis certera del estado de conservación del conjunto.
En estos trabajos se recuperaron los restos de 18 individuos,
correspondiendo casi las tres cuarta partes a adultos masculinos,
salvo en un caso que correspondían a un niño de menos de un
año de vida (ALBERTO, 2007:226).
La metodología empleada en la extracción de los restos logró el
objetivo de preservarlos para su estudio futuro, pero a cambio de
importantes efectos negativos, derivados tanto del método
empleado como del tiempo transcurrido sin que mediase control
alguno. Quiere esto decir que, si bien se conservaron los restos
humanos y su entorno inmediato (el espacio de la fosa), se
perdió irremisiblemente mucha información relativa a los
procesos históricos y a la organización interna por la que se regía
este espacio funerario.
Estos trabajos permitieron evaluar el estado de conservación de
los restos, que no era tan bueno como se podría pensar por el
hecho de permanecer aún en la matriz sedimentaria original,
pues las fosas fueron semiexcavadas para localizar los límites del
enterramiento y almacenadas en un espacio que no reunía los
requisitos necesarios, por lo que las condiciones ambientales de
la nave terminaron por incidir muy negativamente en la
conservación de los restos antropológicos, añadiendo un plus de
dificultad a su estudio (ALBERTO, 2007:224).
2.3. Por fin una solución ...veinte años después
El resultado de las elecciones de 2007 conlleva un cambio
político en la institución insular, que aborda sin titubeos la
recuperación de los restos arqueológicos de la necrópolis de
Maspalomas, propiciando a tal fin la firma de un convenio de
colaboración con el Gobierno de Canarias y el Ayuntamiento de
San Bartolomé de Tirajana. La idea inicial de explotar al máximo
las posibilidades que tenía la excavación de los paquetes
funerarios, tanto desde la perspectiva de la investigación como
desde la formación de nuevos investigadores en la práctica de la
arqueología funeraria, no fue posible por razones de índole
fundamentalmente presupuestaria. Se optó por realizar el trabajo
de una sola vez, garantizando, como no podía ser de otra
manera, una estricta rigurosidad en la excavación y
documentación de los restos, pues no todos los yacimientos
tienen una segunda oportunidad de estudio.
Fig 2. Distribución de los enterramientos y elementos asociados
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En este sentido, se ha de reconocer que esa actitud de desidia
que tanto daño ocasionó a la conservación de estos bienes
patrimoniales deviene ahora como factor de conservación. Esta
paradoja se explica por el hecho de que cuando se produce el
hallazgo no existía en las islas ningún especialista en el estudio de
estos espacios, que seguían siendo abordados desde
planteamientos tradicionales, en los que la antropometría, la
disposición del cuerpo y, sobre todo, el ajuar, constituían los
aspectos esenciales a documentar. Hoy, sin embargo, contamos
con buenos especialistas en la materia, alguno de los cuales
hicieron en este lugar las primeras prácticas de campo.
51
evidencias antropológicas. Dos factores impidieron que esta idea
saliese adelante, pero el determinante fue, sin duda, la importante
inversión económica que requería el proyecto, pues aún en ese
momento no se había valorado un factor tanto o más sustancial
que aquel. Se iban a exponer los restos excavados pero
¿presentaban estos un estado de conservación óptimo para este
fin? Y si la respuesta era afirmativa ¿cuanto costaría el montaje y
el mantenimiento de una instalación de estas características?.
Desde luego, la sistemática empleada en la excavación no
permitía hacer este tipo de valoraciones.
Fig 3. Equipo de trabajo en la nave principal
Fig. 5. Excavación de la fosa 130
Los trabajos actuales han puesto de relieve la mala conservación
de los restos humanos exhumados, que se deterioran a un ritmo
elevado una vez expuestos al aire, incluso después de aplicar
métodos de conservación preventivos, lo que los hace
inapropiados para su exposición. Sin embargo, esta circunstancia
contrasta con la abundante e inédita información que están
aportando, no ya a la reconstrucción de las prácticas funerarias,
lo cual es obvio, sino para la recuperación de parámetros
biológicos, sociales y económicos de las comunidades aborígenes
de Gran Canaria.
Fig. 4. Grafitti en el exterior de la nave
Paralelamente al inicio de los trabajos de excavación de los
paquetes funerarios almacenados en las naves de Maspalomas, se
realizaron una serie de actividades de difusión entre la población,
en el marco de la campaña de sensibilización es todo tuyo !Cuídalo!
(http://www.estodotuyo.com), emprendida por el Cabildo
Insular en 2008. Por la nave pasaron más de mil escolares a los
que se explicó el proceso de trabajo e implicó en las actividades
organizadas al efecto.
¿Cómo actuar entonces? La respuesta en el siglo en que vivimos
parece que no es otra que utilizar los recursos que ponen a
nuestra disposición las nuevas tecnologías de la información y la
comunicación para recrear la necrópolis de Maspalomas. El
resultado sería una recreación virtual de la necrópolis, en la que
el realismo y la interacción constituirían un gran atractivo para el
visitante. Ese fue el problema que le tocó resolver al Cabildo de
Gran Canaria y lo hizo echando mano de tecnologías de alta
resolución, como el escáner laser 3D, para recuperar lo que el
tiempo amenazaba con hacer desaparecer..
3. RECONSTRUCCIÓN VIRTUAL
La decisión de extraer los paquetes sedimentarios y almacenarlos
para su posterior estudio se enmarcaba en un proyecto de mayor
recorrido, que pretendía convertir el barranco de Fataga en una
especie de parque cultural ordenado desde un museo de sitio que
albergaría la necrópolis y se ubicaría en las inmediaciones de su
localización original.
En esta línea, el arquitecto J.M. Fernández Aceytuno ideó un
ambicioso proyecto que contemplaba la construcción de un gran
centro de interpretación que sirviera para ofrecer una visión
didáctica de los procesos históricos y de la metodología
arqueológica empleada en la extracción y tratamiento de las
Fig. 6. Representación de la fosa 130 en nube de puntos
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El escáner láser 3D se brinda como una tecnología excepcional
para resolver la documentación del proyecto que nos ocupa. Es
una herramienta de gran potencia además de por su precisión,
por la rapidez en la captura de los datos. Por otra parte es
absolutamente inocua al no existir contacto alguno con el objeto
de estudio. Para ello se contrató a una empresa con experiencia
en este tipo de soluciones como es Virtualware, a la que se
encargó realizar el escaneado 3D de todos los paquetes
arqueológicos, trabajo que se va a realizar en dos fases, en
función del avance de las labores arqueológicas.
¿Y cómo difundir entre la sociedad este hallazgo, en su contexto
original? Además de la necesidad imperiosa de documentar el
yacimiento por el grave proceso de deterioro que afecta a los
restos, esta información nos abre un gran abanico de
posibilidades a la hora de representar la necrópolis enclavada en
su entorno natural previo a la obra civil. Mediante la conjugación
de las tecnologías apropiadas, es posible desarrollar una
reconstrucción virtual que permita idealizar el descubrimiento y
conocer el mismo de manera participativa, fomentando así un
turismo sostenible que invita al visitante a sentir la experiencia.
La toma de datos de la primera fase se realizó en diciembre de
2009 y ya se han entregado los resultados de la misma. Para la
toma de datos se utilizó un escáner de medio alcance Faro LS
Photon, actualizado en 2009, realizando una minuciosa captura
de 101 millones de puntos por escaneado. Se documentaron en
total 41 fosas que eran las excavadas hasta ese momento,
mientras que el resto lo será en una segunda campaña que se
realizará previsiblemente en los meses de verano. Este sistema
permite registrar cualquiera de las inhumaciones en todos sus
detalles y obtener un producto final optimizado a los
requerimientos planteados.
Fig. 8. Renderizado de las fosas 99-100
El caracter del proyecto, entonces, es totalmente evolutivo.
Gracias a la tecnología de Realidad Virtual y las capacidades de
los ordenadores actuales, y partiendo de los datos obtenidos
mediante escaneado 3D, se pueden conseguir réplicas virtuales
con un grado de similitud cercano a la realidad. El potencial
comunicativo de las herramientas multimedia se amplia con el
uso de soluciones de visualización apropiadas, tales como
sistemas de proyección estereoscópicos, miradores virtuales,
cascos de realidad virtual, etc.
Fig. 7. Escáner Faro LS Photon
AGRADECIMIENTOS
Queremos agradecer tanto a las instituciones participantes como a los técnicos –en el sentido más amplio- que han tenido o tienen que ver
con el desarrollo de este proyecto, su alto nivel de implicación para llevarlo a buen puerto.
BIBLIOGRAFÍA
ALBERTO BARROSO, V. , J. VELASCO VÁZQUEZ (2007): “Espacios funerarios colectivos y colectivos en los espacios funerarios”, en Revista
Tabona nº 16, pp. 219-250.
BARROSO CRUZ, V. (1996): “Utilización del poliuretano expandido para la extracción de restos humanos en excavaciones arqueológicas”, en Actas del II
Congreso Nacional de Paleopatología (Valencia, 1993), pp. 149-158.
RODRÍGUEZ YÁNEZ, J.J. (s.f.): “Intervención arqueológica en la Necrópolis de Lomo de Maspalomas”, en Investigaciones Arqueológicas nº 5, pp. 97146.
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Integration of photogrammetric and terrestrial laser scanning
techniques for heritage documentation
Javier Cardenal Escarcena1, Emilio Mata de Castro1, José Luis Pérez García1, Antonio Mozas Calvache1,
Tomás Fernández del Castillo1, Jorge Delgado García1, Manuel Ureña Cámara1 y Juan Carlos Castillo2.
1
Department of Cartographic, Geodetic and Photogrammetric Engineering. High Polytechnical School of Jaen.
University of Jaén. Jaén. España.
2 Department of Historical Heritage. Faculty of Humanities and Education Sciences. University of Jaén. Jaén.
España.
Resumen
Este trabajo presenta las ideas y trabajos preliminares del proyecto Integración de Técnicas de Fotogrametría y Escáner Láser Terrestre para la Documentación
Patrimonial (IFOTEL TIN2009-09939; Ministerio de Ciencia e Innovación, Plan Nacional I+D+i, 2008-2011), con el que se pretende buscar la mejora y
optimización de la documentación del patrimonio cultural mediante la combinación de diferentes métodos, especialmente de fotogrametría (tanto terrestre como aérea
mediante el uso de plataformas ligeras), técnicas de barrido láser (LÍDAR terrestre) y topografía, que aúnen las ventajas de todos ellos minimizando sus
inconvenientes.
Palabras Clave: DOCUMENTACIÓN, FOTOGRAMETRÍA, LÍDAR TERRESTRE (TLS), CÁMARAS NO MÉTRICAS.
Abstract
This paper presents the preliminary works of the Integration of Photogrammetric and Terrestrial Laser Scanner Techniques for Heritage Documentation Research
Project (IFOTEL TIN2009-09939; Ministry of Science and Innovation, National Programme R+D+I, 2008-2011). The IFOTEL project aims with the
improvement and optimization of heritage documentation by means of combination and integration of different methods and techniques, mainly close range
photogrammetry (both terrestrial and aerial with light platforms), terrestrial laser scanner and surveying, joining the advantages of the different methods but also
minimizing the disadvantages of each single technique.
Key words: DOCUMENTATION, PHOTOGRAMMETRY, TERRESTRIAL LASER SCANNER (TLS), NON METRIC CAMERAS
1. INTRODUCTION
Cultural heritage is a record of the human past and, as such,
heritage objects show a large variety in their nature, size and
complexity. This cultural heritage is affected by a continuous
damage and erosion as time goes by, past and present wars,
natural disasters and the own human negligence. The importance
of proper cultural heritage documentation is well recognized at
international contexts. Thus, the International Committee for
Documentation of Cultural Heritage (CIPA-Heritage
Documentation; CIPA, 2010) states that: “a monument can be
restored and protected only when it has been fully measured and documented
and when its development has been documented again and again, i.e.
monitored, also with respect to its environment, and stored in proper heritage
information and management systems”. Dealing with these purposes,
this paper presents the preliminary works of the Integration of
Photogrammetric and Terrestrial Laser Scanner Techniques for Heritage
Documentation Research Project (IFOTEL). This project aims
with the improvement and optimization of heritage
documentation by means of combination and integration of
different methods and techniques, mainly close range
photogrammetry, terrestrial laser scanner and surveying.
2. MEASURING TECHNIQUES FOR
HERITAGE DOCUMENTATION
At present, cultural heritage documentation projects use a variety
of spatial data acquisition techniques such as conventional
surveying, photogrammetry and terrestrial laser scanning (TLS).
The selection of the proper technique, the appropriate
procedures (both data acquisition and reduction methods), the
optimum workflow design, the metric quality of the final
products according with the required technical specifications, is
always a challenging matter. Choosing the proper method can be
a difficult task. There are authors that advice about the use of
photogrammetry as an image-base method which provide
valuable semantic information. Advantages of image-base
methods are related to their level of details, economic aspects,
sensor portability, handling in spatial limited environment and a
short data collection time. Disadvantages remain in the post
processing when the texture of the object is poor and the shape
is complicated (PATIAS et al, 2008).
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54
With respect to sensors, since extensive use of non metric
cameras is being employed in IFOTEL (PEREZ_GARCIA et al,
this congress). So techniques for lens calibration must be
applied. Field and plumb line calibration methods are
appropriate techniques, being the lens distortion the main error
source in these kinds of cameras. Because instability of zoom
lenses, fixed focal length lens with SLR cameras are preferred to
those zoom lenses compact cameras.
IIIrd millennium BC). These figurines (approximately 12 cm
length) have been surveyed by means of digital photogrammetry
and close range laser scanner (Minolta 700 Vi). Because the
nature of these artifacts, probably 3D modeling is the more
appropriate output for geometrical analysis (MOZAS et al, this
congress). Figures 1 and 2 show different views of the 3D model
(generated by laser scanner) as well as actual images taken with a
digital camera.
Besides, there is no doubt about the high performance of the
laser techniques. The advantages of TLS are related with the
high capacity in the spatial data acquisition in short time periods.
TLS captures both spatial point data and radiometric
information (RGB and intensity). The huge data capture (point
clouds can be hundred thousand or million of data acquired in
few hours) allows the generation of great detailed and reliable
surface models. But some drawbacks come from this capability
and the huge dataset are great problem in post-processing. Also,
TLS technique is not optimum for linear elements capture and,
in general, the high density data acquisition requires a further
filtering and data removal.
Because the complex structures of objects and sites in cultural
heritage, those typical geometric assumptions made in
architecture and/or archaeology (such as verticality, parallelism,
perpendicularity, vanishing points or symmetry) cannot be
applicable. Thus, the recording of such sites results in a huge
amount of data and therefore the need for automation arises.
Whereas photogrammetry implies a cumbersome manual and
very time consuming data edition, even in case of automated or
semi-automated digital techniques, neither the automation in
TLS heritage applications is fully developed (PATIAS et al,
op.cit.). Therefore, in many cases it is not the matter choosing
the proper unique method, it is better to integrate several
techniques joining the advantages of all of them, but also
minimizing the disadvantages of each single technique.
Also the combination of both terrestrial and aerial techniques
means an interesting option in many heritage documentation
projects. The chance of rise sensors and capture the information
(rather difficult to obtain at ground level, for example at
archaeological sites) increases the performance of the methods.
So we can use aerial platforms controlled from the ground. They
are the unmanned aerial vehicles (UAV). These UAV’s can be
model airplane or helicopters radio-controlled, helium balloons
and blimps, or even kites (EVARAERTS, 2008).
3. IFOTEL PROJECT
The IFOTEL project is being applied to different circumstances
with respect to object nature, complexity, extent and working
scale in the province of Jaén (Southern Spain). We can mention
examples of Neolithic rock art (petroglyphs and pictograms) in
rock shelters, objects and artifacts, mason’s marks, bas-relieves,
surveys at archaeological sites (for documentation and
monitoring of the excavation progress) and historic buildings
and monumental sites in deterioration progress, such as castles
and fortress.
At very large scale there are lots of examples about artifacts
found in archaeological excavations such as two bone figurines
representing both male and female anthropomorphic idols
(Chalcolithic Age from Marroquíes Bajos Site in the city of Jaén;
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Figure 1. Different views of a 3D model of the female anthropomorphic idol
(Marroquíes Bajos Site, Chalcolithic age, III millennium B.C.
Figure 2. Photogrammetric analysis of the female figurine with a non metric
digital Canon D30. Front and rear views of stereo pairs and anaglyphic
images.
In the vicinity of Jaén there are also examples about petroglyphs
in open-air rock shelters (Figure 3). Because accessibility and
visibility problems, light equipments are recommended such as
digital non metric cameras (both reflex and compact cameras).
TLS and total stations cannot be used so the object control is
mainly reduced to tape measurements. Digital surface models
can be acquired with modern digital photogrammetric
techniques from conventional mapping digital photogrammetric
workstations -DPW- (i.e. Socet Set® or Leica Photogrammetry
Suite -LPS®-, etc.) or a desktop DPW (i.e. Photomodeler®,
ShapeCapture®, etc.). A previously calibrated compact zoom
camera (12 Mp Canon G10) was used. Output products are
digital surface models of the engravings and some image
products (such as orthophotos).
In these examples, urgent documentation is needed since the site
preservation is not guaranteed. Although Neolithic rocks
55
engravings located in Jaén province are protected by law, the
rock shelter shown in figures 3 and 4 is being used as cattle pen.
C
D
combined with a photogrammetric survey carried out with a
reflex digital camera (full frame -36 x 24 mm- 12 Mp. Canon D5)
and fixed 35 mm focal length. Detailed laser surface model can
largely improve the orthophoto generation. But in terrestrial and
complex examples such as those found in architectural and
archaeological surveys, differential rectification (the standard
procedure for orthophoto generation) can lead to important
problems (double or ghost images, hidden areas, image stretch,
etc.). To avoid these problems true orthophoto rectification
should be used.
B
A
B
A
B
50 mm
C
D
Figure 3. Example of open-air shelter in Jaén province with Neolithic
rock engravings.
C
D
Figure 5. Analysis of mason’s marks in Lopera Castle (XIII th century;
Jaén province). A: mason’s mark; B: digital surface model with contour
levels (1 mm contour interval) obtained by photogrammetric correlation;
C: triangulated mesh; D: photorealistic model.
80 cm
Figure 4. Details of petroglyphs of figure 3C. Orthophoto (left) of 2 mm
pixel size (ortho projection was done onto a mean shelter surface);ortho
with contour levels (1 cm interval; upper right); and triangulated mesh of
the engraving (lower right).
Figure 6D also shows these orthophoto problems in complex
objetcs. Additional elevated photographs are needed in order to
select appropriate textures for occluded areas. Tall mast, helium
balloons or radio controled hellicopters with orientable camera
platforms (to allow near horizontal or oblique photographs) can
help to overcome this kind of problems.
A
B
C
D
Also detailed digital surface model can be produced by
photogrammetric techniques in case of bas-reliefs. Although
close range TLS can produce high reliable surface models,
sometime TLS cannot be used because improper ambient light
conditions, accessibility to the area of interest, availability of
close range equipments or economical constraints. Figure 5
shows the photogrammetric analysis of mason’s marks with a
non metric compact zoom camera (12 Mp Canon G10).
Anyway, combination of both TLS scanner and photogrammetry
can improve and optimize the heritage documentation process
similar to recent developments in mapping technology. Imaging
and laser systems can be complementary and disadvantages of
one system can be compensated for by advantages of the other
system (HABIB, 2009). TLS allows a high reliable spatial
information and photogrammetry gives a valuable semantic
information for interpretation, data edition, combination of
multispectral images (if appropriate sensors are used) and imagebased output products such as orthophotos.
Figure 6 shows an example of TLS survey (Optech Ilris 3D) of
the Convento Church (XVIIIth century; Montefrío, Granada)
Figure 6. A and B: Convento Church (Montefrío, Granada) captured
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with a TLS Optech Ilris 3D; C: Details of DSM (green lines) along
with break lines (red lines) with the orthophoto of the façade; D:Ghost
images above the column (correctly orthorectified) are visible
A last example is a photogrammetric survey of an archaeological
excavation in an Iberian settlement at Cerrillo Blanco Site (a
necropolis of VII-VIth B.C. in Porcuna, Jaén province). An
outstanding sculptural group was found in this site in 1975,
which it is now exhibited in the Museum of Jaén. At present new
archaeological prospecting is being carried out, so a
photogrammetric survey was done for the basic mapping of the
site. The approach has been aerial photogrammetry from a
tethered helium balloon (2 m diameter) and a reflex camera
suspended from a Picavet mount (to avoid oscillations) with a
radio controlled camera mount (figure 7). A flight was planned
with 5 overlapping strips and more than 80 photographs were
processed in order to generate a detailed digital terrain model, an
orthophoto map (with 1 cm GSD) and a 3D model of the site
(figure 8). After concluding the new excavations, a new
photogrammetric survey will be performed in order to update
the cartography and evaluate terrain changes.
A
C
E
B
D
Figure 7. Cerrillo Blanco Site (VII-VIth B.C., Porcuna, Jaén). A:
Iberian sculptural group
(http://www.juntadeandalucia.es/cultura/museos/MJA/); B: Panoramic
of the site; C: SLR Canon D5 used; D: helium balloon; E: Picavet and
RC camera platform suspended from the tether line.
A
C
E
B
D
F
Figure 8. Photogrammetric survey at Cerrillo Blanco Site. A and B: Footprint images and 3D view of the 5 strips photogrammetric block; C: Orthophoto 1 cm
GSD covering an area of 50 x 50 m; D: Orthophoto mosaic; E: orthophoto map (20 cm contour interval); F: Virtual 3D model of the site.
4. CONCLUSIONS AND FUTURE WORK
The presented project set out two methodological levels. First, IFOTEL will develop and improve the methods and algorithms to make
more effective the documentation with respect to the different single techniques: optimization of calibration methods for non metric
digital cameras; improvement of georeferencing camera poses and scan stations; processing, orientation and clasiffication of scanner laser
point clouds; true-ortho generation; etc. And second, the methodological appoach implies the integration and combination of different
documentation techniques for improving and optimizing the whole process. Such techniques will be: close range photogrammetry, laser
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57
scanning (close and long range scanner), multi-spectral sensors, light unmanned aerial platforms –kites, helium balloons and tall masts-,
GPS and gyroscopes for sensor pose and attitude and robotized total stations.
Finally, some simple and low cost methods are also being developed in order to be applied by heritage experts not skilled in measurement
techniques (mainly archaeologists and architects).
ACKNOWLEDGEMENTS
The present study has been financed by grant TIN2009-09939 (IFOTEL Project) from the Ministry of Science and Innovation, National
Programme R+D+I, 2008-2011, European Regional Development Funds (FEDER) and TEP-213 Research Group (PAI, Junta de
Andalucía).
REFERENCES
CIPA (2010). CIPA_Heritage Documentation: Objectives and Activities. In: http://cipa.icomos.org/index.php?id=40 (last accessed April 2010).
EVARAERTS, J. (2008). Unmanned aerial vehicles for photogrammetry and remote sensing. In:Advances in Photogrammtery, Remote Sensing and Spatial
Information sciences:2008 ISPRS Congress Book. Eds. Li, Chen y Baltsavias. Chapter 9, 117-126. CRC Press, Taylor and Francis Gr. London.
HABIB, A. (2009). Integration of LIDAR and Photogrammetric Data: Triangulation and Orthorectification. In: Topographic Laser Ranging and Scanning.
Principles and Processing. Eds.: Shan & Toth. Chap. 13, 371-402, CRC Press, Taylor and Francis Gr. London.
MOZAS, A., PEREZ-GARCIA, J.L., BARBA, V., LOPEZ-ARENAS, A. (this congress). Estudio geométrico de piezas arqueológicas a partir de un
modelo virtual 3D. II International Meeting on Graphic Archaeology and Informatics, Cultural Heritage and Innovation. Arqueologica 2.0. Sevilla, June 16-19
2010.
PATIAS, P. GRUSSENMEYER, P., HANKE, K. (2008). Applications in Cultural Heritage Documentation. In:Advances in Photogrammtery, Remote
Sensing and Spatial Information sciences:2008 ISPRS Congress Book. Eds. Li, Chen y Baltsavias. Chapter. 27, 363-383. CRC Press, Taylor and Francis
Gr. London.
PEREZ-GARCIA, J.L., MOZAS, A., CARDENAL, J. (this congress). Fotogrametría de bajo coste para la modelización de edificios históricos. II
International Meeting on Graphic Archaeology and Informatics, Cultural Heritage and Innovation. Arqueologica 2.0. Sevilla, June
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Generation of automatic stippling illustrations from
photographs for documenting archaeological pieces
Germán Arroyo, Domingo Martín y María Victoria Luzón
Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos. Universidad de Granada. España
Resumen
El punteado manual se ha utilizado frecuentemente en el proceso de ilustración para documentar piezas arqueológicas. Esto se debe a que esta técnica es capaz de
representar de forma eficiente formas, tonalidades y texturas mediante la distribución de puntos en un papel. Estas ilustraciones requieren las habilidades de un
artista, el cual utiliza fotografías para realizarlas. En este artículo se presenta un software que genera ilustraciones punteadas de alta calidad de forma automática.
La interfaz desarrollada hace posible que cualquier usuario pueda generar ilustraciones sin la necesidad de habilidades artísticas. El programa trabaja en tiempo
real permitiendo al usuario interactuar con el mismo. Hemos implementado varias técnicas empleadas por artistas como simples tareas de alto nivel que mejoran los
resultados finales.
Palabras Clave: ILUSTRACIÓN AUTOMÁTICA, DOCUMENTACIÓN ARQUEOLÓGICA, TÉCNICA DE PUNTEADO,
INTERFAZ GRÁFICA
Abstract
Hand-made stippling has been used frequently in the process of drawing illustrations for documenting archaeological pieces. This is due to the fact that this
technique represents in an efficient way shapes, tones, and textures, by means of distributing dots on the paper. The process of stippling has needed traditionally the
ability of an artist, who usually produces the illustration from photographs. In this paper, a program that generates stippling illustrations of high quality is
presented. The developed interface makes possible that any user can generate illustrations without the need of artistic abilities. The program is able to work in realtime, allowing the user interacts with the program. We have developed several artistic techniques in high level tasks that allow to improve the final results.
Key words: AUTOMATIC ILLUSTRATION, ARCHAEOLOGICAL DOCUMENTATION, STIPPLING, GRAPHIC USER
INTERFACE
1. INTRODUCTION
Documenting archaeological pieces is a complex task that
requires both an artist and an archaeologist. This is due to the
fact that artists usually do not know what parts are more relevant
in the pieces. Stippling is a very used technique due to the
possibility of simplify the model without loosing details.
Stippling is a pen-and-ink technique based on using small dots to
represent the shape, tone and texture. This technique must not
be confused with half-toning. Images produced by half-toning or
dithering and computer printers operate on similar principles.
However, half-toning is not able to produce illustrations for
documenting archaeological pieces due to the lack of artistic
abstraction.
Previous techniques have severe problems with dots, all the
previous techniques use black dots or geometric shapes for the
dots, whereas traditional stippling produces irregular grey-scale
dots. They have also problems when producing tonal ranges due
to the fact that dots they use are black. With respect to the first
problem, most of the techniques do not simulate the dots
correctly or they scan the dots from original illustrations which is
a tedious process and produces repetitive dots.
Concerning to the second problem, previous techniques have a
problem overlapping the dots on the paper when simulate
gradients of tone, mainly due to the fact that dots are black or
white in all the process, producing an strange overlapping or
patterns. Previous techniques do not allow interaction with the
user because they use expensive algorithms that require a lot of
time to produce the final illustrations.
In this paper we propose a software that solves these problems.
The method works in real time, this allows to have an user
interface that can modify these aspects. This system do not
require the ability of an artist because any user can use the tool
to obtain the desire result.
2. RELATED WORKS
There are many works related with automatic stippling. We are
specially interested in methods that produce stippled images
from 2D images and photographs. Among these methods,
Secord (SECORD 2002), Deussen (DEUSSEN 2000), Hiller
(HILLER 2003), Dalal (DALAL 2006), Barla (BARLA 2006)
and (SECORD 2002), use centroidal Voronoi diagrams (CVD)
to distribute the dots. Their approach has problems with
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60
patterns. Schlechtweg (SCHLECHTWEG 2005) uses a
multiagent system called Renderbots, to position different kinds
of drawing primitives. The main problem is that in the borders
of the tiles it produces errors that must be corrected and the
dots are black circles or another geometrical shape. Mould
(MOULD 2007) creates a weighted graph that controls the
location of dots, its results show the alignment of the dots on
the edges, which is disturbing. Kim (KIM 2009) provides a
method for extracting a tone map and dots from the original
image, the method is complex and it only works with black dots,
being unrealistic. The work of Isenberg (ISENBERG 2005) and
the works of Maciejewski (MACIEJEWSKI 2008) show a guide
of differences between automatic and hand-drawn stippling.
2.
Redraw: resets the data in the painted area of the mask.
3.
Draw First/Later: changes the priority of the stippling in
given area of the mask. It allows the user selects what areas
are more/less important in the illustration.
4.
Enhance borders: enhance the borders of the image by
stippling only the sharp parts of the area in the illustration.
It is interesting to enhance details of the illustration.
5.
Shade: adds some shade to the area, enhancing details,
shades and shadows.
6.
Invert: inverts the brightness of the image in the painted
area. It enhances the details of low contrasted areas.
7.
Stop stippling: stops stippling in that area. The algorithm
continues stippling in the rest of the illustration, or it stops
definitely if the whole area was painted.
8.
Continue stippling: continue the stippling process in an
area.
9.
Change the distance between / size of dots: change the
distance and size of the dots according to the level of
contrast in the image. It is not a tool used very often but
may be useful when the automatic process does not work
properly.
3. OVERVIEW OF THE SYSTEM
The system we propose takes an image as input. The image is
analysed and processed. Then a statistical function is built using
the obtained information. A set of dots are placed on the image.
By means of an user interface, the user can alter the way the dots
are placed on the paper and the shape of these dots. The core of
our system uses three main algorithms:
•
•
•
The extraction algorithm (EA): take the input
photograph and transform it enhancing its contrast
and its borders. It also processes the information of
the frequency of the luminance in the image. This
allow to obtain the interesting areas.
The dots placement algorithm (DPA): this algorithm
places the dot according to a statistical function
obtained from the information given by the EA. This
algorithm prevents patterns that make the final
illustration easily distinguishable as computer
generated.
a.
The user can view the default mask that corresponds to the
statistical function (darker areas have more probability than
lighter areas, the green value indicates the size of the dots).
b.
The user uses the remove tool to eliminate all but the top
part of the vessel, then only the rest of areas are stippled by
default.
The algorithm of dot generation (DGA): once a
position is given by the DPA, the DGA create a new
dot with the information extracted by the EA in that
position. This dot is generated by simulating the
process of ink-spreading on the paper, so it produces
realistic and not completely black dots.
c.
The user uses the redraw tool on the vessel, so the
algorithm stipples this area again (note how the operation
does not produce patterns and the transition of the dots is
smooth).
d.
The operation of stippling before or stippling later changes
the mask, darkening or lightening the areas.
e.
The borders tool has been used in all the vessel, removing
the dots and changing the mask, so the algorithm only
stipples in the borders.
f.
The shade tool is applied in a part of the vessel, so the
shade is highly improved whereas the borders of the
previous steps are maintained.
g.
Continue/stop stippling tool allows to stipple only some
areas of the image. It can also enhance the details of an
area.
h.
The size and the space between dots can be changed with
the appropriate tool in a part of the vessel.
i.
The inversion tool allows to change the way the stippling is
produced. This tool has been applied to the entire image.
This tool must be used carefully because in real illustrations
artists only use it when a lot of dots hide the details
4. THE USER INTERFACE
The user interface displays the information of where dots will be
placed by means of a mask. This mask shows not only the
density of the dots, but also the priority of what dots will be
placed first and what will be their size and spacing. All this
information can be shown using only one RGB image.
The user can enable a menu that allows altering the mask and,
therefore, the illustration may change its appearance. This menu
has a set of operations. Any operation changes the tool and
allows the user paint on the mask. These tools simulate some of
the most important techniques used by artists when stippling
illustrations.
The tools of the menu are:
1.
In Figure [1], an example of the effect of these tools is shown:
Remove: allows to remove the data of the painted area of
the mask.
Abril 2011
61
.
Figure 1: Effect produced by using different tools applied in order from a) to i).
5. THE SOFTWARE
The developed software runs in the most important operative
systems: any version of MS Windows, Mac OS X Leopard, any
version of Linux, and FreeBSD.
The software has an user interface that allows to select the
photograph from a folder in the system, it allows to select the
type of paper and its absorption (this is needed only to process
the shape of the dots). We can also choose the size of the
technical pen, and the size of the final illustration. These
elements are shown in Figure [2].
to save the illustration in any moment, even if it is not finished
yet (it is useful to obtain an unfinished look appearance in the
illustration).
We can also stop the stippling in order to better handle the tools
to alter the illustration.
6. RESULTS
The system works in a simple laptop with a digital tablet, as
shown in Figure [3]. In this figure, we can see how painting on
the right size of the mask and using the shade tool, the detail of
the medallion is improved. We have tested the accuracy of the
generated dots, these dots can be compared with dots of a real
illustration, as shown in Figure [4]. Using the different tools the
pieces can obtain the desired level of detail, as shown in Figures
[5], [6] and [7]. The required time to learn the tool is very small,
just between 10 and 15 minutes. The needed time to produce an
illustration once the user has been trained is between 2 minutes
and 10 minutes. If we compare the required time for the artist to
draw the same illustration, the system is very fast. Usually, an
artist requires near to 48 hours to finish a stippled illustration.
Figure 2: Screenshot of the first step of the main interface.
When the start button is pressed the user interface changes, and
it shows a play/stop button, a show/hide mask button, a save
illustration button, and a menu button with the tools shown in
Section 4. These buttons allow to start/stop the application and
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62
Figure 3: Photograph of the laptop with the system on the left; the user has
painted on the right part of the mask applying a shade tool.
Figure 4: Real tonal range drawn by an artist on the top; tonal range obtained with our software on the bottom.
Figure 5:Illustrations of very different pieces obtained with our software. All the illustrations have been produced in less than 5 minutes of user interaction. The
user was previously trained in the system in the previous 15 minutes.
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Figure 6:Different illustrations of pottery. All the illustrations have been stippled using the enhancing borders tool and the shading too exclusively.
Figure 7: By default the system if able of stippling (on the middle) the photograph on the left; but if the user uses the tools, results can be improved (on the right).
7. CONCLUSIONS
In this paper, we have presented a program to generate automatic stippled illustrations. The dots are synthetically generated by the
algorithms and they are almost identical to the dots generated by artists when they stipple illustrations. The presented algorithm uses an
iterative stochastic method to generate the dots. The parameters of the algorithm can be easily defined by the user by painting on a mask
and the user interface.
We have also presented a tool that automatically generates stippling illustrations. This software can generate very realistic illustrations with
dots of different shapes and sizes. The user interface allows the user to modify any part of the mask and to apply some of the common
techniques used in traditional stippling in a easy way. This is done by painting on a simple mask that affects to the probabilities to place
the dots and the information extracted from the photograph.
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ACKNOWLEDGMENTS
Authors thank the collaboration of the illustrator Elena Piñar. Thanks to the Ministerio de Educación y Ciencia of Spain for the projects
TIN2007-67474-C03-02 and TIN2007-67474-C03-01, which have partially funded this work.
REFERENCES
SECORD, A. (2002): “Weighted voronoi stippling”. In Proc. of NPAR, ACM Press, pp. 37-43.
DEUSSEN O. et al. (2000): “Floating points: A method for computing stipple drawings”. Computer Graphics Forum 19, pp. 40-51.
HILLER, S. et al. (2003): “Beyond Stippling – Methods for Distributing Objects on the Plane”. Computer Graphics Forum 22, 3, September, pp. 515-522.
DALAL, K. et al. (2006): “A Spectral Approach to NPR Packing”. In Proc. of NPAR, ACM, New York, pp. 71-78.
BARLA, P. et al. (2006): “Interactive hatching and stippling by example”. INRIA.
SECORD A. et al. (2002): “Fast primitive distribution for illustration”. In Thirteenth Eurographics Workshop on Rendering, pp. 215-226.
SCHLECHTWEG S. et al. (2005): “Renderbots: Multi agent systems for direct image generation”. Computer Graphics Forum 24, 283-290.
MOULD D. (2007): “Stipple placement using distance in a weighted graph”. In Proc. of Computational Aesthetics in Graphics, no. 3. p. unknown.
KIM, S. et al. (2009): “Stippling By Example”. In Proc. of NPAR, ACM, New York, pp. 41-50.
ISENBERG, T. et al. (2005): “Breaking the Pixel Barrier”. In Proc. of Cae, Eurographics Association, Aire-la-Ville, Switzerland, pp. 41-48.
MACIEJEWSKI R. et al. (2008): “Measuring Stipple Aesthetics in Hand-Drawn and Computer-Generated Images”, IEEE Computer Graphics and
Applications, pp. 62-74.
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Procesos de documentación arqueológica
y generación de modelos virtuales
Josep Blasco Senabre1 , Sebastián Varea, 2
Fernando Cotino Vila1, Albert Ribera Lacomba3, Oreto García Puchol 4
GLOBAL S.L. Valencia, España
AFT & ARTS Rouen, Francia
3 SIAM Servicio de Investigación Arqueológica Municipal de Valencia, Ayuntamiento de Valencia
4 GLOBAL S.L. Valencia, España; Departamento de Prehistoria y Arqueología, UNED Valencia
1
2
Resumen
En la presente comunicación ofrecemos algunos ejemplos que ilustran el corpus metodológico aplicado por nuestra empresa (Global S.L) en relación con la
documentación fotogramétrica y la realidad virtual en el campo de la arqueología. La utilización de estas técnicas de documentación computarizada ofrece un gran
abanico de posibilidades para la documentación métrica de una excavación arqueológica, permitiendo generar los planos y secciones pertinentes y agilizar los tiempos
en el proceso de obtención de datos. La posibilidad de producir modelos 3D supone un añadido imprescindible para mostrar tridimensionalmente el estado actual
del monumento, así como para la recreación virtual del mismo a través de las técnicas de la realidad virtual y la realidad aumentada.
Palabras Clave: DOCUMENTACIÓN ARQUEOLÓGICA, MODELOS FOTOGRAMÉTRICOS, REALIDAD VIRTUAL,
REALIDAD AUMENTADA, DIFUSIÓN PATRIMONIAL
Abstract
In the present communication we offer some examples that illustrate the methodological corpus applied by our company (Global S.L) in relation with the
photogrametrical documentation and the virtual reality in the field of the archaeology. The use of these technologies of computerized documentation offers a great
range of possibilities for the graphic documentation of an archaeological excavation, allowing to generate planimetry and pertinent sections and to improve the times
in the process of obtaining of information. The possibility of producing 3D models supposes an essential addition to show in a three –dimensional way the current
condition of the monument, as well as for its virtual recreation by means of the technologies of virtual reality and increased reality.
Key words: ARCHAEOLOGICAL DOCUMENTATION, PHOTOGRAMMETRIC MODELS, VIRTUAL REALITY, INCREASED
REALITY, SPREAD OF ARCHAEOLOGICAL HERITAGE
1. PRESENTACIÓN
El avance metodológico propiciado por las técnicas de
documentación computerizada y de realidad virtual ha supuesto
el desarrollo de proyectos integrales de amplia aplicabilidad en el
campo de la documentación y difusión del patrimonio en general
y de la arqueología en particular. Nuestra empresa ha
desarrollado en los últimos años una metodología propia
orientada a la documentación arqueológica a través de la
fotogrametría y la modelización 3D:
•
Ortofotos, mosaicos, planos arqueológicos, aplicación
SIG
•
Modelos 3D fotogramétricos
•
Registro 3D y dibujo de objetos
La obtención de una base documental computerizada precisa
constituye uno de los pasos indispensables para proceder a la
recreación de modelos virtuales 3D, que den cuenta tanto de la
realidad actual del monumento como de las hipótesis de
restitución acordadas. En los campos de documentación y de
restitución virtual deben intervenir diferentes especialistas en la
materia de forma que las soluciones generadas están apoyadas en
unos parámetros de rigor aceptables. El objetivo final es la
optimización desde la perspectiva del trabajo realizado
(parámetros temporales y económicos) y de la calidad del mismo
(optimización de la documentación de partida y de los modelos
obtenidos).
En la presente comunicación ofrecemos algunos ejemplos que
ilustran el corpus metodológico aplicado por nuestra empresa y
los resultados desde una perspectiva de la fotogrametría y de la
realidad aumentada.
2. METODOLOGÍA
Las técnicas de documentación arqueológica de campo desde
una perspectiva gráfica han experimentado en los últimos años
importantes avances que han consistido en la búsqueda de
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métodos de dibujo gráfico que aúnen precisión métrica y
agilidad en los plazos de ejecución del trabajo. Frente a los
modelos de dibujo tradicional todavía ampliamente extendido, la
utilización de estaciones totales/GPS/Laser Scan, la
fotogrametría, y el dibujo computerizado, han permitido un
espectacular avance en la precisión gráfica (posibilidad de
generar diferentes vistas y escalas), además de optimizar el
tiempo empleado para su ejecución.
tiempo real. Esta es la principal diferencia con la realidad virtual,
puesto que se sobreimprimen los datos informáticos al mundo
real. Con la ayuda de la tecnología actual podemos mostrar esta
información de forma interactiva y digital.
Obviamente las hipótesis de reconstrucción /restitución virtual
deben estar consensuadas entre diferentes especialistas en la
materia, garantizando así el rigor científico del trabajo generado.
En esta línea, nuestra empresa ha desarrollado una serie de
espacios virtuales para la difusión del patrimonio arqueológico,
así como la aplicación de la realidad aumentada a este tipo de
entornos. Estos espacios virtuales que recrean el pasado
constituyen una herramienta de primer orden en el campo de la
difusión del patrimonio. Permiten de un lado la comprensión
por parte del público en general de la realidad arqueológica, dado
que el resultado es muy versátil (la lectura permite vistas desde
distintos ángulos de visión). Además recrea un entorno agradable
que trata de dar a conocer la realidad arqueológica en un
momento acordado, o incluso añadiendo una visión diacrónica a
la lectura. Veamos a continuación algunos ejemplos
representativos de la aplicación de estas técnicas realizados por
nuestro equipo de trabajo.
Figura 1. Vista 3D del atrio de la casa de Ariadna (Pompeya, Italia). Al
fondo, el Vesubio.
La FOTOGRAMETRÍA es la ciencia o técnica cuyo objetivo es
el conocimiento de las dimensiones y posición de los objetos en
el espacio mediante la medida o medidas realizadas a partir de la
intersección de dos o más fotografías, o de una fotografía y el
modelo digital del terreno.
Si trabajamos con una foto podemos obtener información de la
geometría del objeto, es decir información bidimensional. Si
trabajamos con dos fotos podremos tener una visión
estereoscópica; dicho de otro modo, información tridimensional.
La fotogrametría puede ser terrestre o aérea en función de dónde
se obtengan las imágenes.
En la actualidad, la utilización de nuevos instrumentos de
medición tridimensional como los escáneres 3D permite generar
modelos muy precisos en un tiempo reducido. Estos modelos
(nubes de puntos, modelos de malla…) pueden ser texturizados
conformando una visión muy próxima a la realidad actual (figura
1).
La combinación de ambas técnicas, o su empleo particular en
función de las características y objetivos del trabajo, nos ha
permitido la obtención de modelos métricos muy precisos. Las
ortofotos consisten en fotografías rectificadas que permiten
realizar mediciones con la calidad de píxel deseada. Los modelos
3D muestran una visión tridimensional del espacio documentado
que permitirán igualmente la obtención de los datos métricos
requeridos y as su vez proceder a la realización de secciones
transversales y longitudinales, curvas de nivel entre otros.
A partir de una base métrica óptima resulta factible acometer la
reconstrucción/recreación virtual con unos parámetros de rigor
aceptables. La realidad virtual ofrece una inmersión completa
en un mundo digital. El usuario pierde de vista el mundo físico
para explorar un espacio recreado por imágenes por ordenador
mediante una serie de dispositivos (cascos, gafas, guantes...).
La realidad aumentada permite a su vez una visión directa de
un entorno físico en el mundo real cuyos elementos se combinan
con otros virtuales para la recreación de una realidad mixta a
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3. APLICACIÓN
La documentación gráfica durante el proceso de excavación
arqueológica ha sido una de las líneas desarrolladas en el campo
de la arqueología. En este aspecto se propuso desde un primer
momento la realización de modelos fotogramétricos
georreferenciados como base del sistema de documentación
gráfica. La geo-rreferenciación mediante estación total/GPS
permite ubicar exactamente en el espacio los objetos/
estructuras documentadas. Uno de los trabajos que destacaremos
es el referido al PAI Marina dÓr Golf, tanto por la magnitud
de las intervenciones practicadas (cercanas a los 100.000 m2)
como por la significación de los hallazgos, que abarcan un
amplio abanico cronológico discontinuo desde la prehistoria
(neolítico) hasta la época andalusí
(FLORS, 2009). El
planteamiento acordado asumía la necesidad de optimizar el
tiempo de documentación y la calidad de los resultados. De este
modo resultaba posible agilizar los trabajos de campo y a su vez
facilitar la compleja lectura de la excavación por parte de los
técnicos arqueólogos. La metodología aplicada consistió en la
generación de modelos fotogramétricos geo-rreferenciados de
cada una de las estructuras excavadas. De estos modelos se
obtuvieron los planos y secciones a escala de las diferentes
entidades arqueológicas (FLORS, 2009). Las vistas obtenidas
pudieron ser seleccionadas en función de los objetivos de los
arqueólogos.
Un segundo ejemplo reseñable es el referido a la Casa Ariadna Pompeya, Italia- (RIBERA, OLCINA Y BALLESTER, 2007).
En este caso se procedió a la gestión gráfica generada por las
intervenciones anuales practicadas en el yacimiento, así como a
la realización del modelo fotogramétrico de esta gran vivienda
romana, a partir del cual se obtuvieron los planos y secciones
requeridos.
La versatilidad del producto fotográmetrico desde la perspectiva
de su estudio, conservación y proyección de modelos de
reconstitución /restitución virtual resulta obvia. El modelo
resultante permite la generación de todo tipo de vistas 3D (figura
2) así como de dibujos a escala (figura 3). A partir de esta
información volumétrica se procedió a la reconstrucción virtual
67
de este monumental espacio habitado insertada sobre el plano
del yacimiento (figura 4).
4. BALANCE Y PERSPECTIVAS
La aplicación combinada de las técnicas fotogramétricas y el
modelado tridimensional se ha revelado del máximo interés en el
trabajo arqueológico, y sobre el patrimonio histórico
monumental en prácticamente todas sus etapas.
•
Mejora la calidad en la captura de datos y la velocidad
de la misma.
•
Permite el estudio visual de elementos remotos o
inaccesibles.
•
Se adapta a los requerimientos metodológicos del
trabajo arqueológico.
•
A partir de un mismo conjunto de datos de partida
permite la documentación de estado inicial, la
evaluación de riesgos y patologías, la evolución de los
trabajos, la interpretación de los resultados mediante la
obtención de documentos métricos a la carta y la el
retorno social de las investigaciones y trabajos sobre el
patrimonio cultural mediante la musealización y
difusión de los mismos.
Figura 2. Vista 3D del alzado texturizado.
Este tipo de gestión de la información arqueológica desde un
punto de vista planimétrico cubre los requisitos exigibles desde
la perspectiva de la calidad métrica y se convierte en un
documento de gran valor para la documentación patrimonial.
Pero más allá de este objetivo fundamental, los modelos
fotogramétricos sobre monumentos arqueológicos aportan
nuevas vías para su estudio y difusión. En este campo confluyen
las técnicas tan en boga de reconstrucción/recreación virtual.
Los ejemplos aquí mostrados (figura 1, 2, 4, 5 y 6) ilustran las
posibilidades de reconstrucción virtual. Desde la perspectiva de
difusión del patrimonio resulta factible recrear estos ambientes
virtuales en distintos entornos, bien el propio yacimiento o en
museos/centros de interpretación. Se puede así mostrar una
reconstrucción virtual a través de un espacio recreado mediante
imágenes por ordenador haciendo uso de distintos dispositivos
(cascos, gafas, guantes...) –realidad virtual-, o bien
sobreimprimir los datos informáticos al mundo real (realidad
aumentada).
Las perspectivas de futuro se centran en el desarrollo de
aplicaciones informáticas para la automatización de los procesos
fotogramétricos y de laser_scan, la integración de estos modelos
tridimensionales con Sistemas de Información Geográfica, lo
cual permitirá, además, la gestión y explotación de los datos
analíticos asociados a los elementos espaciales y el desarrollo de
la Realidad Aumentada para la mejor comprensión y difusión
para el gran público de los entornos arqueológicos
documentados.
Figura 3. Plano de la Casa Ariadna (Pompeya, Italia)
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Figura 4. Reconstrucción virtual de la casa Ariadna (Pompeya, Italia)
Figura 5. Perfil generado a partir del modelo fotográmetrico (Casa de Ariadna, Pompeya, Italia)
Figura 6. Casa Ariadna (Pompeya, Italia). Vista tridimensional del modelo fotogramétrico.
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AGRADECIMIENTOS
El desarrollo metodológico desarrollado por la empresa ha contado con el soporte de diferentes organismos nacionales de Innovación y
desarrollo (Programa IMPIVA Generalitat Valenciana 2008) y Subprograma Torres Quevedo (Ministerio de Ciencia e Innovación,
Gobierno de España): PTQ-08-03-07025
BIBLIOGRAFÍA
FLORS, E. -coord.- (2009): Torre la Sal (Ribera de Cabanes, Castellón). Evolución del paisaje antrópico desde la prehistoria hasta el medioevo. Monografies de
Prehistoria i Arqueología Castellonenques 8, Diputació de Castelló, Servei dínvestigacions arqueològiques i prehistòriques, 606 p.
RIBERA, A., OLCINA, M. y BALLESTER, C., -ed.- (2007): Pompeya bajo Pompeya. Las excavaciones en la casa de Ariadna. Fundación MARQ
Museo Arqueológico de Alicante, Servicio de Investigación Prehistórica de la Diputación de Valencia/Museo de Prehistoria de Valencia. 261 p.
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San Juan Bautista (Burguillos del Cerro, Badajoz),
un ejemplo de documentación del Patrimonio
con nuevas tecnologías
Andrea Menéndez Menéndez1, Victor M. Gibello Bravo1 y Pedro Ortiz Coder2
1
ARQVEOCHECK, S.L.U. Arqueología y Patrimonio Histórico-Artístico, Gestión Ambiental, Cultural y
Turística (Mérida, Badajoz). España.
2 GAVLE. Documentación gráfica del Patrimonio (Mérida, Badajoz). España.
Resumen
La presente comunicación pretende acercar la aplicación de las últimas técnicas en Levantamiento con Láser Escaner y textura fotorrealista en la Iglesia de San
Juan Bautista (Burguillos del Cerro, Badajoz), dentro de un proyecto de puesta en valor de un yacimiento de notable interés para la arqueología extremeña y
peninsular, donde se aunaron las técnicas más actuales en documentación del patrimonio con los resultados obtenidos de la intervención arqueológica, consiguiendo
una completa y exhaustiva documentación del yacimiento arqueológico.
Palabras Clave: IGLESIA, EXCAVACIÓN, LÁSER ESCANER, FOTOGRAMETRÍA
Abstract
The present communication explains the application of the latest techniques in Laser Scanner and photorealistic texture in the Church of San Juan Bautista
(Burguillos del Cerro, Badajoz), in a project which objetive is increase the value of a site for peninsular archeology, where joined the lates techniques in cultural
heritage documentation and the results of the archaeological dig. We obtain in this practical work a complete documentation of the archaeological site.
Key words: CHURCH, ARCHAEOLOGICAL DIG, LASER SCANNER, PHOTOGRAMMETRY
1. INTRODUCCIÓN
La aplicación de nuevas tecnologías en el registro arqueológico
resulta hoy en día una necesidad fundamental a la hora de
registrar gráficamente los restos exhumados en un yacimiento,
con el fin de conseguir la máxima fiabilidad y precisión posible.
Un ejemplo de este tipo de registro es el levantamiento
arquitectónico y arqueológico de la Iglesia de San Juan Bautista
(Burguillos del Cerro, Badajoz), aunando diversas técnicas como
son el Laser Escáner de alta definición, con fotogrametría y
topografía tradicional.
La intervención arqueológica del conjunto se llevó a cabo dentro
de un proyecto más amplio de restauración integral y puesta en
valor del lugar promovido por el Ayuntamiento de Burguillos del
Cerro, aún en ejecución.
2. EL YACIMIENTO
El yacimiento, de gran interés desde el punto de vista histórico y
arqueológico y que ya había sido objeto de estudios previos dado
su enorme interés (GIBELLO BRAVO et al., 2001 y GIBELLO
BRAVO, 2007), permitió documentar una serie interesantes
fases constructivas y de ocupación del edifico, manteniéndose en
uso de forma continuada desde época visigoda hasta finales del
siglo XVIII, momento en que se abandona y el espacio se
transforma en cementerio local durante el XIX. Este hecho
condicionó la excavación alterando los estratos hasta el nivel
geológico, siendo muy escasos los niveles sellados
documentados. Por este motivo se hacía esencial una adecuada y
completa toma de datos de los restos arquitectónicos
conservados.
El edificio, destruido en parte a raíz de su abandono al culto, se
localiza inserto en un solar cerrado por una tapia asociada al
cementerio contemporáneo. Conserva en pie el testero, de forma
rectangular y muy desarrollado en planta, una torre campanario
adosada al muro Norte del testero y tres capillas de tipología
heterogénea en el lado de la epístola, dos de ellas de cronología
moderna y la más cercana a la entrada del testero un interesante
edificio tipo qubba reutilizado y relacionado con la presencia de
una zawiya de la que sólo conservamos esta pieza y los escasos
restos de la presencia de una maqbara. Así mismo, la iglesia
conserva parte del cierre y acceso de los pies, habiendo perdido
las naves y el muro norte en su totalidad así como otros
elementos aledaños.
La labor documental realizada en el edificio ha permitido llevar a
cabo una intensa labor de estudio del conjunto que aún hoy está
en marcha, proponiendo, en base a los resultados obtenidos,
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realizar nuevos proyectos de musealización del entorno,
reconstrucciones ideales de las diferentes fases documentadas
etc, con el fin de sacar el máximo partido a la información
obtenida.
relativos). Una vez conseguidos estos parámetros utilizando la
condición de colinearidad, y considerando los parámetros de
deformaciones de las lentes (distorsión radial y tangencial,
desviación del punto principal, formato imagen, etc) obtenidos
en la calibración interna, podíamos proceder a la ortoproyección
de la imagen sobre la nube de puntos con gran precisión.
3. MÉTODO DE TRABAJO:
LEVANTAMIENTO CON LÁSER ESCANER
Y TEXTURA FOTORREALÍSTICA
Geométricamente, los restos de la iglesia de Burguillos del Cerro
eran complejos, cambiantes en formas y texturas, de difícil
captura con métodos tradicionales. Los paramentos, a menudo
medio derrumbados, contenían restos de distintas épocas que
cambiaban la geometría y textura del mismo a diversas alturas,
los techos, en forma de cúpulas irregulares, etc, obligaban a la
utilización de un método de captura masiva de información en el
cual la distinción vectorial fuese posterior.
Figura 2. El láser scanner utilizado permitió obtener una nube de puntos
suficientemente densa y precisa como para realizar un estudio patológico en
profundidad, en cuanto a la geometría se refiere.
Figura 1. Vista general del yacimiento arqueológico desde el Norte
El método utilizado consistió en la captura tridimensional
utilizando láser escáner con fototexturización haciendo uso de la
calibración externa. El láser escáner nos captura millones de
puntos del objeto con una precisión de 6 milímetros y una
resolución acordada para este proyecto de 8 milímetros,
definiéndonos así, con detalle, la geometría del objeto. El láser
escáner utilizado fue el de Leyca ScanStation 2, cuya amplitud de
campo es de 360º en la horizontal y 270º en la vertical, con
cámara integrada (que no utilizamos por su mala calidad, sino
una cámara réflex externa) y velocidad de escaneo media dado su
principio físico de pulse time of flight que no permite una gran
velocidad pero que asegura una mayor estabilidad dimensional
del punto.
El método de fototexturización de la nube de puntos aplicado
fue el más preciso posible; utilizando la calibración externa. Se
utilizó una cámara réflex Canon EOS 400D previamente
calibrada en laboratorio (Calibración interna) con la que se
tomaron 1000 fotografías de todos las partes de la iglesia. Para la
ortoproyección de estas imágenes sobre la nube de puntos, se
procedió a programar una calibración externa identificando
puntos en común entre la nube de puntos (X,Y,Z coord. objeto)
y la imagen (x,y coord. imagen), tras esta asignación se pudieron
calcular la desviación (Tx,Ty,Tz,Ω,ф,к) de la imagen respecto al
centro de proyección del láser escáner (0,0,0 en términos
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Figura 3. Ortofotografías de alta resolución de distintas partes de la Iglesia
de Burguillos del Cerro.
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Una vez fototexturizado la nube de puntos se procedió a la
triangulación de estos puntos, formando así triángulos cada tres
puntos correlativos. Esto facilitó la visualización e interpretación
del modelo tridimensional proveyendo de textura a toda la
superficie. Es en este punto donde se procedió a la obtención de
ortofotografías imponiendo un plano vertical y paralelo al
paramento de interés. Una vez realizada la imposición se
procede al proceso de ortoproyección de la información raster
del modelo tridimensional sobre el plano impuesto. En este
proceso se eliminará toda perspectiva obteniendo una imagen de
proyección ortográfica en la cual se pueden realizar mediciones
planas sin deformación. Estas ortofotografías de alta resolución
se vectorizaron o restituyeron manualmente para distinguir
materiales, grietas y otras patologías encontradas.
Los planos de planta se obtuvieron utilizando dos procesos
básicos, uno la sección horizontal del modelo con un plano (en
realidad se utilizaron cuatro planos a distintas alturas),
obteniendo de este proceso cuatro polilíneas que definen la
geometría en planta del modelo, y, como proceso de
compleción, se utilizó la vectorización manual 3D (sobre la nube
de puntos) de diversas zonas que completaron la información
inexistente en las secciones horizontales. También se utilizó
como producto de gran valía la planta raster, resultado de la
sección horizontal del modelo obtenido con láser escáner de
toda la iglesia. Este modelo seccionado se presentó en
proyección ortogonal y representado con orfototografía sobre
plano horizontal. Así toda la información capturada aparecerá
sobre el plano, sin generalizar o simplificar, como en el caso de
las secciones horizontales. También se realizaron por estas dos
metodologías secciones verticales longitudinales de la iglesia.
Figura 5. Modelos 3D con textura fotorrealística arriba a la derecha) y con
textura asociada el resto.
4. APLICACIONES Y POSIBILIDADES
Figura 4. Plano de planta obtenido a partir de la sección horizontal de la
nube de puntos y otoproyección nadiral.
Tanto en los planos de planta, secciones verticales como en las
ortofotografías la precisión era de 8 milímetros de precisión
relativa, ya que el modelo fue georreferenciado con coordenadas
UTM y este, por consiguiente, quedó afectado del error de
georreferenciación con GPS diferencial aprox: 2cm.
Todos los paramentos de la iglesia quedaron levantados con
ortofotografías de alta resolución, planos de planta, secciones
horizontales y verticales, planos de cúpulas, etc cuyos métodos
fueros definidos anteriormente, y, además, obtuvimos un
modelo tridimensional de alta resolución de toda la iglesia para
aplicaciones museísticas y de visualización tridimensional.
Las ventajas del uso de las nuevas tecnologías en la
documentación del patrimonio está clara y la precisión obtenida
en comparación con las técnicas tradicionales (estación total,
dibujo en campo etc.) queda patente a la luz de los resultados
obtenidos.
A través de los datos extraídos de este proceso, ha sido posible
realizar un completo análisis arquitectónico del edificio, siendo
fundamental a la hora de documentar las fases identificadas
durante la intervención arqueológica. Este tipo de toma de datos
permite documentar todo tipo de deformaciones o alteraciones,
así como cambios de fábrica.
La toma de datos, lo más fidedigna posible, de un elemento que
va a ser excavado o restaurado nos permite preservar un modelo
digital del edificio antes de la intervención.
Respecto a la documentación del yacimiento como tal, a modo
experimental se han conjugado diversas técnicas, siendo el
resultado final de las planimetrías en 2D una mezcla de todas
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ellas: láser escáner, dibujo por imagen rectificada y dibujo
tradicional.
El exhaustivo proceso documental llevado a cabo en la iglesia de
San Juan Bautista, un edificio en plena restauración y objeto de
cambios, ha permitido conservar, al menos de forma virtual el
edificio tal y como lo conocíamos antes de la intervención
pudiendo recurrir siempre a una información de calidad y
precisión a la hora de establecer nuevas hipótesis o teorías que
serian imposibles de realizar una vez comenzada la restauración
del edificio.
Desde el punto de vista arqueológico las posibilidades son
muchas en relación con el uso de estas nuevas tecnologías. La
velocidad y precisión en la toma de datos, combinada en algunos
casos concretos con técnicas tradicionales en nuestra disciplina
hace que la labor necesariamente destructiva del arqueólogo sea
al menos virtualmente reversible. La normalización del uso de
estas nuevas tecnologías en la labor cotidiana del arqueólogo es
el camino a seguir. La experiencia obtenida en esta intervención
deja de manifiesto la necesidad de un cambio importante en este
sentido.
AGRADECIMIENTOS
Excmo. Ayuntamiento de Burguillos del Cerro (Badajoz)
BIBLIOGRAFÍA
BÖHN, J., (2004): “Multi-image fusion for occlusion-free façade texturing. The International Archives of the Photogrammetry”, Remote Sensing and Spatial
Information Science, Volume XXXV-5, pp. 867-872.
DAL PIAZ, V., GUARNIERI, A., PIROTTI, F. , A. VETTORE A. (2007): “International Archives of Photogrammetry”, Remote Sensing and
Spatial Information Sciences. Volume XXXVI-5/W47. Stability control of an historical structure with TLS survey. ETH Zurich, Switzerland, 12-13 July
2007.
FRASER, C.S. (1997): “Digital camera self-calibration”, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 52, No. 4, pp. 149-159.
GIBELLO BRAVO, V. M. (2008): El poblamiento islámico en Extremadura. Territorio, asentamientos e Itinerarios, Mérida.
GIBELLO BRAVO, V.M. y AMIGO MARCOS, R. (2001): “San Juan Bautista: una rabita hispanomusulmana inédita en la antigua iglesia
parroquial de Burguillos del Cerro (Badajoz)”, Mérida ciudad y patrimonio. Revista de Arqueología, Arte y Urbanismo, nº5, pp. 173-189.
GRÜN, A. and D. AKCA D. (2006): “Least Squares 3D Surface Matching”. IAPRSSIS, Vol. 34(5/WG16), Dresden, Germany, on CDROM.
HABIB, A., and MORGAN, M. (2003): “Automatic Calibration of Low-Cost Digital Cameras”, Journal of Optical Engineering, Vol. 42, No. 4,
pp.948-955.
MENÉNDEZ MENÉNDEZ, A. (2010): Memoria de la intervención arqueológica para el Proyecto del Centro de Investigación Turismo y Cultura de San
Juan Bautista (Burguillos del Cerro, Badajoz), Mérida (inédito).
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Digitalización 3D en Arqueología
Lluís Vila Bonamusa1 y Lluís Viladrichtor 2
1
ESTRATS S.L.Gestión del Patrimonio Cultural, Sant Esteve de Palautordera, Bracelona. España
2 SOLUMETRICS, 3D Scan, foto aérea y métrica, Sant Cugat del Vallés, Barcelona. España
Resumen:
El objeto de la comunicación es poner de manifiesto, a partir de varios proyectos arqueológicos, los resultados conseguidos en colaboración entre dos empresas
especializadas en disciplinas diferentes: una en arqueología y patrimonio cultural y la otra en medición y digitalización 3D. El conjunto de elementos que se van a
describir corresponden a proyectos que se encuentran en fase de ejecución, por lo que su nivel de desarrollo no es aún suficiente para poder presentar unas conclusiones
que nos permitan valorar y profundizar el resultado de los trabajos desarrollados entre ambas empresa.
Palabras Clave ARQUEOLOGÍA, PATRIMONIO, ESCÁNER 3D, FOTOGRAMETRÍA, FOTO AÉREA.
Abstract
The purpose of the communication is to show, from several archaeological projects, the results achieved in cooperation between two companies specialized in different
disciplines: one in archeology and cultural heritage and other measurement and 3D scanning. The set of elements will be described relate to projects that are being
implemented, so that their development is not enough yet to present some conclusions to allow us to evaluate the outcome of the work carried out between the two
company.
Keywords: ARCHAEOLOGY, HERITAGE, 3D SCANNER, PHOTOGRAMMETRY, AERIAL PHOTO
La presente comunicación resume los trabajos realizados hasta el
momento sobre monumentos arqueológicos de tipologías y
requerimientos muy distintos. Con ello mostramos cómo la
aplicación de tecnologías digitales ayuda a conseguir los
requerimientos arqueológicos planteados, ofreciendo, incluso
alternativas que, sin éstas técnicas, serían difícilmente obtenibles.
El primer proyecto se está realizando sobre dos rocas con
grabados rupestres, conocidas como la Pedra de Fanals y la
Pedra del Puig Romaní. El segundo proyecto se centra en la
Torrassa del Moro, torre circular que presenta un basamento de
origen romano. El último proyecto recae en la recientemente
descubierta estatua-menhir de Mollet.
localizadas en el bloque granítico de Mas Rotllant de Vinyers, a
unos 200m (Pedro, 2009).
1. PROYECTOS REALIZADOS
Pedra de Fenals en su enclave original
1.1. La Pedra de Fenals d’Aro y la Pedra del Puig Romaní
(Baix Empordà, Girona).
La Pedra de Fanals así como la Pedra del Puig Romaní se
localizan en el municipio de Castell – Platja d’Aro, en la
comarca del Baix Empordà (Girona). El hallazgo se debe a la
ejecución de las obras de desdoblamiento de la carretera C-31,
entre Platja d’Aro y Palamós, promovidas por la empresa GISA.
Durante el control arqueológico de retirada de la tierra vegetal,
se pudieron documentar, además de las citadas, otro conjunto
más numeroso formado por unas cincuenta insculturas,
La Pedra de Fanals presenta unas dimensiones de unos 6m en su
eje longitudinal (NW-SE) y de unos 4m en su eje transversal
(NE-SW). El eje longitudinal presenta una inclinación del 33,5%
en sentido E-W. Se caracterizada por la presencia de cazoletas
con surcos que se localizan en la plataforma superior-central. El
elemento principal lo forman dos cazoletas de mayores
dimensiones unidas por un surco mas remarcado y más largo..
De este surgen otros surcos dando la apariencia de brazos que
finalizan en otras cazoletas.
La Pedra del Puig Romaní presenta un conjunto gravado que
mide 1,40 m. de longitud, en sentido norte-sur y 0,80 m
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perpendicularmente. En la zona sur se observa un pico al que se
asocian directamente tres cazoletas. Hay cinco cazoletas más
unidas a través de los surcos, y cuatro que se encuentran aisladas.
Ambos conjuntos podrían interpretarse como motivos
antropomorfos. Técnicamente se realizaron mediante repicado,
siendo la sección del gravado en U. A pesar del control y la
excavación realizada en la zona, no se documentó ningún tipo de
restos arqueológicos asociados (González, 2010). El
establecimiento de su cronología ha sido realizado, de manera
relativa, a partir del estudio de los paralelos documentados en las
construcciones megalíticas del Empordà, concretamente de la
zona localizada al sur del macizo de las Gavarres. Éstos se
fechan en el neolítico medio-calcolítico, perdurando hasta el
bronce inicial (Tarrús 2002; Tarrús et al. 1998).
Debido a la importancia de estos conjuntos, los cuales tienen la
categoría de BCIN, se llevó a cabo su documentación
exhaustiva, también a través del levantamiento con escáner 3D.
Bajo el punto de vista de la digitalización del monumento, los
retos planteados eran el conseguir un modelo 3D digital con
suficiente precisión y detalle y, a la vez, capturar las texturas,
tanto de color como de los detalles de forma, para conseguir una
reproducción física 1:1 lo más fidedigna posible. Cabe destacar
que la piedra tenía que ser cubierta de nuevo puesto que quedaba
afectada directamente por el trazado de la carretera, y no podía
ser extraída de su entorno ya que ello podía significar su
destrucción.
La digitalización de las inculturas se planteó según la siguiente
estrategia:
•
•
•
La digitalización 3D se hizo al aire libre con un
escáner terrestre equipado con una cámara fotográfica
capaz de dar color a cada punto escaneado. Con ello
se consiguió una nube de puntos procesada y
uniformizada de unos 2.000.000 puntos, con una
densidad de un punto cada 3mm, y con una precisión
por punto de 2-3 mm, considerada suficiente para la
posterior reproducción 1:1.
Fotografía métrica: durante la misma jornada se hizo
una sesión fotográfica con una cámara digital calibrada
y con un patrón KODAK para uniformizar los
colores durante el post-procesado de las fotografías.
A partir de la nube de puntos, por ingeniería inversa,
se formó una malla de la superficie y a partir de ella se
realizaron diversas pruebas de mecanizado sobre una
máquina herramienta de cinco ejes de tamaño
suficiente.
Modelo 3D mallado y texturizado
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•
A partir de los resultados obtenidos se mecanizó la
pieza como contramolde para luego hacer el positivo
con resina de poliéster ignífuga, laminada con fibra de
vidrio. El conjunto se montó sobre un bastidor
especial para darle la suficiente rigidez.
•
A continuación se texturizó con la misma resina
utilizando tampones de silicona, realizados
anteriormente a partir de piedra original de la zona
triturada. La última capa se hizo con piedra triturada
recogida en la zona del yacimiento. Por último se
aplicó una capa de acabado para consolidar el
conjunto, dándole, en base a las fotografías tomadas,
colores de oxidación y tonalidades imitando el original
Aspecto de la reproducción física E: 1/1
Con todo este proceso consiguió una reproducción con un color
y texturas muy parecidas al original y, gracias al escaneado 3D, la
garantía de la máxima precisión dimensional. Dicha precisión fue
comprobada escaneando la reproducción y, luego, comparando
la nube de puntos con el original. Las máximas diferencias eran
de pocos mm en la parte central de la pieza y menos de 1cm en
alguna zona periférica, achacable a la propia deformación del
fraguado de la resina – fibra de vidrio y el soporte.
La realización del proceso descrito permite:
•
Reducir el tiempo de documentación gráfica de las
piedras.
•
Realizar una documentación exhaustiva y más objetiva
que la llevada a cabo a través de los métodos
arqueológicos tradicionales.
•
Reducir al máximo posible cualquier actuación sobre
los monumentos que pudieran significar su alteración.
•
Reducir el tiempo de digitalización en campo
(comparado con la realización de un molde)
•
Eliminar el problema de almacenamiento del molde
después de su uso y garantizar que en posteriores
reproducciones las dimensiones sigan invariantes.
•
Reducir costes de mecanizado adoptando el criterio de
texturización final por medios artesanales.
Verificación dimensional entre el modelo y el original
77
1.2. La Torrassa del Moro (Llinars del Vallès):
La Torrassa del Moro es un edificio de origen romano que
ostenta la categoría de BCIN, según la Ley 9/93. Es un edificio
singular y uno de los mejores ejemplos conservados de torres
circulares del período republicano de la Hispània romana. Se
encuentra al norte de Barcelona, a unos 30 kilómetros. Su
localización en una cima, le permite disponer de un amplio
dominio sobre el territorio, controlando el paso natural de la
Depresión Prelitoral, eje de comunicación norte sur y sobre el
cual discurriría la Vía Augusta y, en la actualidad , la autopista
AP-7 (Girona – Barcelona).
La técnica constructiva de este nivel corresponde al oppus
quadratum, con bloques colocados según la técnica de soga y
tizón. Esta técnica constructiva y el aparejo presentan similitudes
con las documentadas en las murallas republicanas de Gerunda,
así como en la ciudad romana de Empúries, y en la fortaleza de
Riells, a l’Escala. El segundo nivel se atribuye a una reutilización
de época medieval. Se trata de un muro hecho con sillares de
granito, de dimensiones más reducidas que las del nivel inferior.
En general son poco trabajados, se encuentran ligados con
mortero claramente diferenciado. El tercer nivel corresponde al
edificio de principios del siglo XX, cuando se transformó en un
pabellón de caza.
El Ayuntamiento de Llinars, titular del edificio, promovió el
proyecto de recuperación de este singular edificio. Para ello se
iniciaron una serie de trabajos, llevados a cabo por la empresa
ESTRATS GPC, que consistieron en la realización de
excavaciones, el estudio arqueoconstructivo del edificio así como
el proyecto museológico y museográfico. Paralelamente también
se redactó el proyecto de rehabilitación y restauración. Para
profundizar y facilitar el estudio del edificio se planteó la
realización del escáner 3D a partir del cual se pudo disponer de
la imagen virtual del edificio y analizar con mayor detenimiento
las características arquitectónicas y el estado de conservación que
presentaba.
La Torrassa del Moro, como otras torres de vigía de época
romana relacionadas con el control y la defensa de la red de
caminos, fueron construidas después de la Segunda Guerra
Púnica, cuando el estado romano confirmó su intención de
consolidar su dominio en la Península Ibérica. A mediados del
siglo II a.C., y especialmente a partir del 121 a.C., cuando Roma
finalizó la conquista del sur de la Galia, se consolidó un primer
eje de comunicación que conectaba Roma con Hispania a través
de los Pirineos, y que con posterioridad se conocería como a Vía
Augusta. Las descripciones más antiguas que hacen referencia a
esta vía se encuentran en los vasos encontrados en Aquae
Apollinares (Vicarello, Italia), a través de los cuales se describen
los diversos itinerarios de la vía que comunicaba Roma con
Gades. A través de estos vasos se puede reconstruir el trazado y
la ubicación de diferentes mansiones, una de las cuales recibe el
nombre de Praetorium, que comúnmente se ha relacionado con
Llinars del Vallès o también con la Roca del Vallès.
Además de les mansiones, se establecieron recintos militares
como el que se encuentra en Can Tacó (Montmeló) o torres de
control como la misma Torrassa del Moro, con el fin de
controlar amplias zonas del territorio y su paso. Otros ejemplos
de torres de características arquitectónicas similares serian la de
Castell de Falgars, (Beuda, la Garrotxa), la Torrassa de la Mora
(Arbúcies, La Selva) o la de Castellví de Rosanes (Castellví de
Rosanes, Barcelona), entre otras.
Desde finales de la época romana, la historia de la Torrassa del
Moro presenta algunas incertidumbres. Se ha sugerido la
posibilidad de que fuera reutilizada como lugar de vigía durante
el período Emiral, pero no existe confirmación arqueológica. De
hecho, de la baja edad Media tenemos evidencias de un nuevo
uso del edificio, que pasaría a formar parte de una casa
fortificada ya en el siglo XIV. Durante este período funcionó,
probablemente, como lugar avanzado de guardia de la
fortificación medieval del Castellvell de Llinars.
La Torrassa del Moro es una torre circular que conserva una
altura total de 12 m. Presenta tres niveles. En la parte inferior se
observa un paramento formado por 9 hiladas de 36 sillares que
miden 60 cm x 45 cm cada uno. Son de piedra granítica y están
perfectamente trabajados siguiendo la forma del almohadillado.
Vista general
A partir de los requerimientos del equipo arqueológico la
estrategia de digitalización del monumento se planteó para
obtener como documentación del proyecto:
•
Planos de plantas, planta-cubierta, secciones y alzados
•
Plano de desarrollo de las paredes cilíndricas en el
interior y el exterior del monumento para el estudio y
documentación del mismo (estado, patologías,
anastilosis, etc.)
•
Modelo 3D del monumento para usarlo como base de
la presentación al Ayuntamiento.
Una vez analizados los requerimientos, el estado del monumento
(interior vacío, de unos 12 m de altura y en estado ruinoso) y las
técnicas de levantamiento en campo y post-procesado más
adecuados, la estrategia que se empleó fue:
•
Trabajos de campo: tanto la fotografía como el
escaneado se diseñaron para tener suficiente
resolución (puntos – pixels) para obtener planos de
escalas hasta E: 1/20
o
Escaneado 3D del interior y exterior desde
el suelo y de unas posiciones intermedias a
las que hubo que acceder escalando por el
interior de la torre en la que había una
instalación de cuerdas fijas.
o
Fotografía métrica en color de las paredes
exterior e interior con mástil de 8 metros de
altura y cámara robotizada.
Abril 2011
78
•
o
Fotografía métrica en color del entorno y
cubierta de la torre con globo cautivo de
helio y cámara robotizada. Altura de vuelo
hasta los 100m sobre el terreno.
o
Apoyo topográfico.
distinto. El relieve de las hiladas de piedras de la época
romana comprometía el proceso de proyección
geométrico, pero el uso combinado de fotografía y
escáner 3D permitió controlar los errores. Se usaron
dos técnicas de rectificación:
a.
La basada en la proyección geométrica
(homotético): de aplicación rápida y muy
productiva que funciona bien cuando se
trata de objetos planos
b.
La basada en la rectificación polinomial que
da buenos resultados sobre superficies noplanas pero relativamente uniformes sin
irregularidades o relieves prominentes.
Post-proceso:
o
Obtención del modelo 3D completo de la
torre a partir de las nubes de puntos del
escaneado
o
Obtención directa (contra la nube de
puntos) de los planos de plantas y secciones
vectorizados
o
Obtención de las orto-foto-proyecciones
por sectores de las paredes exterior e
interior para usarlas de base para la
confección de los alzados. Se desarrolló una
metodología que permitió controlar el error
máximo por debajo del admisible en base a
la escala de representación empleada.
o
Obtención de fotografías aéreas de la
cubierta (acceder a ella era casi
impracticable, por la forma y precariedad de
su estado).
o
Creación de fotos 360º del interior y desde
el aire
o
Creación del prototipo de un sistema de
presentación 3D del monumento con links
gráficos interactivos para obtener, sobre el
modelo 3D, los planos, fotos, vistas 360, y
cualquier otro documento relacionado con
el proyecto.
3.
Paredes interiores: el proceso aplicado fue similar a las
paredes exteriores pero mucho más complejo en el
detalle. Dicha complejidad fue motivada por el relieve
de las paredes, los cambios de grosor de las paredes (y
por lo tanto de los diámetros interiores), la presencia
de una escalera construida en la pared y de una
ventana y otros detalles constructivos. Todo ello hacía
que la geometría interior de un monumento tan
sencillo fuera bastante más compleja que lo esperado
en un primer análisis.
1.3. La estatua-menhir del Pla de les Pruneres (Mollet del
Vallès)
Vista general
Unos apuntes sobre los planos del desarrollo de las paredes
cilíndricas:
La estatua-menhir del Pla de les Pruneres representa uno de los
descubrimientos más destacados y relevantes de la arqueología
megalítica en Catalunya. Debido a las características
excepcionales del descubrimiento se generó una gran
expectación, no sólo en el mundo científico sino también en
ámbitos de la ciudadanía y los medios de comunicación en
general. El conjunto de los trabajos fueron financiados por el
propio ayuntamiento de la ciudad.
1.
Corrección de la aberración óptica por los objetivos de
la cámara
Fue localizada a raíz de la construcción de un parking, motivo
por el cual se inició el proceso de excavación de la zona, dirigida
desde la empresa Estrats por el arqueólogo Pablo Martínez. A
pesar de los trabajos intensivos llevados a cabo, los resultados de
las excavaciones fueron escasos y poco relevantes en relación al
menhir y su contexto arqueológico.
2.
Paredes exteriores: dada su forma cilíndrica se optó
por hacer un desarrollo cilíndrico, a pesar de que el
diámetro en la parte superior e inferior era algo
En lo que atañe al monumento en sí mismo, se trata de una de
las estatuas-menhir más grandes y destacadas de Catalunya y
seguramente de Europa, con unos 4,90 metros de longitud y
Como información de base se usó el levantamiento 3D de la
torre y el reportaje fotográfico con cámara calibrada. Los pasos
del proceso fueron los siguientes:
Abril 2011
79
•
unas 6 toneladas de peso. A pesar de presentar algunas marcas
de la máquina excavadora, su estado de conservación general es
óptimo. Consta de dos caras decoradas, en una de ellas se
identifica el rostro de un personaje y en la posterior su espalda,
donde destaca una decoración iconográfica formada básicamente
por círculos y semicírculos.
La resolución: La pieza tiene detalles que un escáner
3D terrestre no garantiza recuperar para asegurar una
buena reproducción a E: 1/1 con las texturas de forma
iguales, o al menos semejantes, al original,
especialmente en las zonas con insculturas
Si bien se encuentra todavía en fase de estudio por especialistas,
es necesario avanzar que el análisis de su iconografía mostrará, a
todas luces, resultados innovadores. Tal como destaca Pablo
Martínez (2010), en el anverso, el rostro humano destaca por la
presencia de los ojos, las cejas y la nariz, característica icnográfica
propia del Midi francés, correspondiente al grupo de la
Provenza. Sin embargo, la técnica en la que fue esculpida, en
bajo relieve, es propia del grupo de la Rouergue y Languedoc.
En la zona dorsal encontramos una relación inversa motivotécnica. La profusa decoración formada por los omoplatos y
diversos elementos circulares ya mencionados, es propia del
grupo de la Rouergue, mientras que la técnica que se aplicó,
realizada a través del repicado, se corresponde con las
tradiciones del grupo de la Provenza.
Debido a la trascendencia e interés de la estatua-menhir, la
Direcció General de Patrimoni Cultural de la Generalitat de
Catalunya, creyó oportuno llevar a cabo el levantamiento 3D del
monumento combinando escaneado 3D por laser y por
triangulación en color con fotografía de alta resolución. El
objeto, tal como ya se ha destacado anteriormente, también era
la preservación digital del monumento y, a la vez la obtención de
secciones y ortofotoproyecciones de los grabados. A partir del
modelo 3D se ha podido definir la geometría del sistema de
soportación del menhir y, en un futuro cercano, se prevé la
realización de una reproducción E: 1/1
•
•
1.
Escaneado completo del monumento con un escáner
terrestre de diferencia de fases a máxima resolución
para conseguir una nube de puntos densa y completa.
El proceso se hizo en dos fases, con el menhir en
vertical y luego en horizontal para recuperar la
información de la base enterrada. A pesar de todo por
la cantidad de tubos de la estructura y otros apoyos
impiden completar toda la superficie que se extrapola
a partir del mallado por ingeniería inversa.
2.
Definición de las zonas a levantar con mayor detalle:
se determinaron tres áreas:
La luz tramada requiere trabajar con poca
luz
a.
Zona de la cara ubicada en el lateral frontal
del menhir
b.
Zona trasera del menhir parte
correspondiente a la trasera de la cara
c.
Zona trasera del menhir, parte inferior
correspondiente a la espalda o cuerpo.
Estas tres zonas se escanearon con un laser 3D de
triangulación, un sistema que permite garantizar
resoluciones y precisiones del orden de los 0,1-0,2 mm
adecuados para captar los detalles “finos” para una
reproducción E: 1/1
El tamaño: La pieza es muy grande para un
escaneado con luz tramada (casi 5 metros de longitud)
que, además requeriría trabajar en un entorno
controlado (poca luz):
•
Para garantizar los resultados es necesario
conseguir una buena calidad en el color y
tonalidad de las texturas del menhir a partir
de las fotografías.
Para resolver los requerimientos del proyecto la estrategia se
basó en lo siguiente:
La pieza, por sus dimensiones y peso representaba un reto:
Se requiere un gran número de scans
(registro de unos 50-70 scans)
Por su tamaño es adecuado para un escáner
terrestre, pero un escáner terrestre no puede
recuperar detalles de la superficie del orden
de 1 mm o menos.
Color y Textura: El menhir se ubica para su
restauración y digitalización en un patio exterior del
CCBM con luz natural y bajo un toldo verde para
protegerlo de la lluvia:
Vistas del menhir
•
Los andamios colocados alrededor del
menhir impedían trabajar con facilidad con
un equipo de esas características
El proceso se realizó controlando las condiciones de
luz ambiente, pero fue insuficiente y ello implicó
trabajar durante la noche con un sistema compacto y
autónomo con buenos resultados en cuanto a
resolución y precisión. Las nubes de puntos generadas
se registraron entre sí y luego sobre las nubes de
puntos del conjunto del menhir.
3.
La captura del color y textura de la pieza se hizo con
una cámara réflex digital calibrada y con un patrón
Abril 2011
80
Kodak que permitiera reducir al máximo las malas
condiciones
de
iluminación
(toldo
verde
principalmente). El post-procesado de las fotos
permitió reducir y uniformizar el color antes de
aplicarlo para texturizar las nubes de puntos.
2. LECCIONES APRENDIDAS
1.
Colaboración entre especialistas
primeras etapas del proyecto
En el momento actual se está finalizando el procesado
geométrico – dimensional del menhir, obteniendo:
•
Secciones transversales y longitudinales para
definir las cimentaciones y verticalidad de la
pieza en su futura nueva ubicación.
•
Secciones sobre las partes esculpidas y
gravada para su análisis arqueológico
•
Preparación de un formato digital adecuado
para su mecanizado por control numérico, y
posterior realización de una réplica hasta a
escala E: 1/1.
•
2.
desde
a.
Permite mejores garantías en la consecución
de los resultados esperados
b.
Potencia resultados complementarios de alto
valor que se obtienen con un diferencial de
coste muy bajo
c.
La preparación adecuada de la toma de
datos influye mucho en la calidad de los
datos obtenidos, hecho que tiende a ser
minimizado por la propiedad.
Garantía durante la toma de datos:
Estudio de las geometrías y tipos de
decoración.
a.
Escalas de representación
b.
Nivel de detalle – resolución - precisión
c.
Eliminación de zonas de sombra en partes
importantes
3.
Garantía durante el procesado y obtención de
resultados
4.
Sinergia en la obtención de resultados y mejor
explotación del trabajo realizado.
5.
La selección de la empresa que digitaliza debe
garantizar los resultados finales adaptados a las
necesidades reales del proyecto arqueológico
(…las nubes de puntos no son suficientes…)
6.
En muchos proyectos arqueológicos es necesaria
una relación prolongada porque el proyecto se
dilata en el tiempo (descubrimiento / definición de
responsables / política / ubicaciones finales / …)
Detalle de la representación facial
NOTAS AL MARGEN:
Preservar:
Proteger de un daño o peligro posible o probable.
Proteger, resguardar, salvaguardar.
Preservación digital:
Búsqueda de soluciones para conservar documentos digitales independientemente de su formato
y del proceso de generación.
ABREVIATURAS:
BCIN: Bien Cultural de Interés Nacional
GPS: Global Positioning System
HDS: High Definition Survey
HDRI: High Dynamic Range Imaging
Abril 2011
las
81
BIBLIOGRAFÍA
La Pedra de Fenals d’Aro y la Pedra del Puig Romaní
GONZÁLEZ, R. 2010, Intervenció arqueològica a les obres de desdoblament de la carretera C-31. Tram Castell-Platja d’Aro – Palamós (Castell-Platja
d’Aro, Calonge i Palamós, Baix Empordà). Febrer 2010. Sant Esteve de Palautordera, Estrats, Gestió del Patrimoni Cultural SL, informe inèdit.
PEDRO, M. 2009, Intervenció arqueològica a les obres de desdoblament de la carretera C-31. Tram Castell-Platja d’Aro – Palamós (Castell-Platja d’Aro,
Calonge i Palamós, Baix Empordà). Juny 2009. Sant Esteve de Palautordera, Estrats, Gestió del Patrimoni Cultural SL, informe inèdit.
ROQUÉ, C.; PALLÍ, L.; TARRÚS, J.; CARRERAS, E. 1995, Aportacions al coneixement dels gravats prehistòrics dels massissos de les Gavarres i de
Begur (Girona), Estudis del Baix Empordà 14, Homenatge a Lluís Esteva i Cruañas, 77-90.
TARRÚS, J. 2002, Poblats, dòlmens i menhirs. Els grups megalítics de l’Albera, serra de Rodes i cap de Creus (Alt Empordà, Rosselló i Vallespir Oriental).
Girona, Diputació de Girona.
TARRÚS, J.; BOFARULL, B.; CARRERAS, E.; GAY, P.; PIÑERO, M. D. 1998, Reflexions sobre els gravats rupestres prehistòrics de Catalunya:
el cas de l’Alt Empordà, Cypsela 12, 119-134.
Torrassa del Moro
BALIL, A. (1953): Prospecciones arqueológicas al valle del Mogent (Barcelona). Archivo Español de arqueologia nº XXVI, pp 87 i 88.
OLIVÉ, M., SALVADÓ, I. VILA, Ll, (2009): “Estudi històric i arqueoconstructiu de la Torrassa del Moro”, Informe inédito, Estrats GPC.
MARTI CASTELLÓ, R.(2005): “Fars de terra endins. A propòsit de la Torrassa del Moro”. Laietania nº16, pp185-197. Mataró.
SANCHEZ, E.(1994): “Informe preliminar sobre la intervenció arqueològica a la Torrassa del Moro Campanya del 8 al 22 d’agost de 1994 (Llinars el
Vallès, Vallès Oriental” .Informe inédito, Arqueociència s.l..
Zabala, M. (2007): Memòria d’excavació de la Torrassa del Moro, Llinars del Vallès, Vallès Oriental, Estrats S.L.
La estatua-menhir del Pla de les Pruneres
PHILIPPON, A. 2002, Statues-Menhirs, des énigmes de pierre venues du fond des âges. Rodez.
BELLEY, A. M; MEZZENA, F.; RENDA, A. et ZIDDA, G. 1998, Dei di Pietra. La grande statuaria antropomorfa nellÉuropa del III Millenio
a.C., Ginevra-Milano.
DÁNNA, A. 1977, Les Statues-Menhirs et Steles Anthropomorphes du Midi Méditerranéen, Paris, C.N.R.S.
DÁNNA, A. 2002, Les statues-menhirs en Europe à la fin du Néolithique et au début de l´Âge de Bronze. Dins AA.VV. 2002, Statues-Menhirs, des
énigmes de pierre venues du fond des âges. Rodez.
FFORTÓ, A.; MARTÍNEZ, P.; MUÑOZ, V. 2006, Ca l’Estrada (Canovelles, Vallès Oriental): un exemple d’ocupació de la plana vallesana des de la
prehistòria a l’alta edat mitjana. Tribuna d’Arqueologia 2004/2005. Barcelona.
FORTÓ, A.; MARTÍNEZ, P.; MUÑOZ, V. 2007, Ca l’Estrada. Història de Canovelles 1. Museu de Granollers, Ajuntament de Canovelles.
Granollers.
LANDAU, J. 1977, Les representacions anthropomorfes mégalitiques de la région méditerraneenne, (III au I millénaire), CNRS, 1977.
LOPEZ, J.; MOYA, A.; ESCALA, O.; NIETO, A. (En prensa), La cista tumular amb esteles esculpides dels Reguers de Seró (Artesa de Segre, Lleida):
Una aportació insòlita dins de l'art megalític peninsular i europeu. Tribuna d'Arqueologia 2007-2008, Generalitat de Catalunya, Barcelona.(En prensa).
MARTIN, A. 2003, "Els grups del neolític final, calcolític i bronze antic. Els inicis de la metallúrgia", Cota Zero, 18, 2003, 76-105.
MARTÍNEZ RODRÍGUEZ, P. (2010): “Estàtues-menhirs, testimonies d’una religió que va abastar tot Europa en el tercer milleni aC”, en Centre
d’Estudis Molletans, vol. 25, Mollet del Vallès.
TARRÚS, J. 2003, "Els constructors de megàlits a Catalunya: cistes i dòlmens entre els millennis V-III cal aC", Cota Zero, 18, 2003, 54-75.
VIDAL, LL.M. 1894, “Más monumentos megalíticos en Cataluña”. Dins Memoria de la Real Academia de Ciencias y Artes de Barcelona, I, Barcelona, pp.
279-300.
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Realidad aumentada aplicada al patrimonio histórico molinar
Miguel Castro-García1, José Ignacio Rojas-Sola1 y Mª del Pilar Carranza-Cañadas2
1
Departamento de Ingeniería Gráfica, Diseño y Proyectos de la Universidad de Jaén. España
2 Departamento de Ingeniería Gráfica y Geomática de la Universidad de Córdoba. España
Resumen
El desarrollo de las herramientas informáticas en la última década es una evidencia indiscutible que está permitiendo percibir la realidad de manera más completa
gracias a diferentes técnicas, como es el caso de la Realidad Aumentada (RA). Tomando como punto de partida la técnica de Realidad Aumentada, este estudio
busca un soporte para la implementación de los conocimientos del patrimonio histórico molinar y su aplicación a la recuperación de los molinos de viento de
Andalucía (España). De esta forma, se consigue que el visitante consiga una experiencia más satisfactoria a la hora de interpretar los restos y el funcionamiento de
estos ingenios eólicos propios de la arqueología preindustrial.
Palabras Clave: REALIDAD AUMENTADA, ARQUEOLOGÍA INDUSTRIAL, MOLINO DE VIENTO, ARTOOLKIT.
Abstract
The development of computer tools in the last decade is indisputable evidence that is allowing perceive reality more fully through different techniques, such as the
Augmented Reality (AR). Taking as a starting point Augmented Reality technology, this study seeks to support the implementation of milling heritage knowledge
and its application to the recovery of the Windmills of Andalusia (Spain). In this way, ensures that the visitor gets a more pleasant experience when interpreting
the remains and the operation of these windmills' own pre-industrial archaeology.
Key words: AUGMENTED REALITY, INDUSTRIAL ARCHAEOLOGY, WINDMILL, ARTOOLKIT.
1. INTRODUCCIÓN
Desde la evidencia de que el desarrollo de la tecnología
informática de esta última década ha seguido una evolución
exponencial, consiguiendo resultados difíciles de haber
imaginado, se plantean en esta comunicación, nuevos enfoques
en el campo de la arqueología industrial, aplicados al campo del
patrimonio histórico molinar.
Esta iniciativa surge del Proyecto de Investigación de Excelencia
de la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de
Andalucía titulado “El patrimonio histórico molinar eólico de
Andalucía”, concedido en la convocatoria de 2007 a la
Universidad de Jaén, siendo su investigador principal el Dr.
Rojas Sola.
Los molinos de viento harineros han sido estudiados desde
diversos puntos de vista, histórico, arqueológico, arquitectónico
e incluso desde la ingeniería. Éste último suele ser el menos
frecuente, aunque cada vez es mayor la preocupación por parte
de la ingeniería por estudiar y recuperar su propia evolución a lo
largo de la historia a partir de restos arqueológicos de su
actividad.
Estos ingenios eólicos, ejemplo de patrimonio histórico
preindustrial, han representado un importante factor de
desarrollo socioeconómico dentro de las poblaciones donde
estuvieron enclavados, habitualmente concentrados en un
número de 2 a 4 por localidad.
En esta comunicación se busca el desarrollo de una herramienta
basada en la realidad aumentada, con la que un turista pudiera
interactuar con ellos ‘in situ’ de forma fácil y atractiva.
Para ello, se desarrolla una metodología basada en las técnicas de
modelado y realidad aumentada con la que será factible
conseguir una aplicación interactiva que obtenga como
resultados esperados entre otros, la visualización en un
dispositivo (smartphone, PDA o web), de la realidad que tiene
junto a sí, complementada con recursos de tipo infográfico 3D.
2. ANTECEDENTES
El concepto de realidad ha sido debatido a lo largo de la historia.
Se debe recurrir a los primeros filósofos griegos para encontrar
una explicación de este concepto, donde Aristóteles considera la
realidad como la información que es capaz de captar los sentidos
(ARISTOTELES, 335 a. C.). No obstante, Platón señalaba en
“El mito de la caverna” [PLATÓN, 361 a. C.] que lo observable
por los sentidos tan sólo es el reflejo de la verdadera realidad,
consistente en un universo de ideas. La evolución de este
concepto continúa hasta que Kant afirma que la realidad consiste
tanto en lo percibido por los sentidos como las categorías
mentales que a estos se le aplican.
Hoy en día, una definición ampliamente aceptada sobre el
término de realidad engloba a todo aquello, perceptible o no, que
sea accesible por la ciencia, filosofía o cualquier otro sistema de
Abril 2011
84
análisis. Se desprende por tanto, que la realidad no es única y
admite ser categorizada en función del enfoque de análisis.
De esta forma, se considera realidad virtual al entorno
tecnológico cuya finalidad es recrear una realidad que haya sido
previamente
generada
y
definida
por
elementos
computacionales, logrando un mayor grado de realismo
mediante dispositivos periféricos que interactúan con los
sentidos del usuario.
Habiendo definido el término realidad y su categoría de virtual,
es factible expresar la realidad aumentada mediante el esquema
(Figura 1), que plantea Milgram y Kishino (MILGRAM, 1994) de
los entornos reales y virtuales.
Realidad Mixta
Entorno
Realidad
Virtualidad
Entorno
Real
Aumentada
Aumentada
Virtual
Figura 1. Esquema de los entornos.
Por tanto, la realidad aumentada se considera como la
percepción del entorno real, de forma directa o indirecta, al
tiempo que se incluyen elementos virtuales en forma de
complemento o cuyo fin sea incrementar la percepción. La
realidad aumentada se vale de metodologías y técnicas estándares
de aplicación a multitud de campos, como es el caso de la
arqueología industrial. En este sentido, se pueden poner como
ejemplo algunos proyectos cuyo objetivo es la conservación de
los restos arqueológicos, como es el caso del proyecto PRISMA
donde se utilizan técnicas 3D aplicadas a aplicaciones turísticocultural.
Este tipo de técnica de realidad aumentada consiste en utilizar
métodos de entrada naturales como son la voz, lápiz y
movimientos corporales que serán reconocidos y de ellos
dependerán la interacción entre la realidad y los elementos
virtuales implementados.
Para tal función, se debe recurrir a periféricos diseñados para tal
efecto, como es el caso de la AR Mask (GRASSET, 2005), o con
dispositivos inespecíficos como una cámara digital, micrófonos o
acelerómetros, entre otros.
3.3. Otras técnicas de interacción
Actualmente se están desarrollan gran multitud de aplicaciones
que emplean la realidad aumentada como base de su servicio. Un
ejemplo de los más exitosos es la integración de la tecnología de
posicionamiento global GPS junto a una cámara de dispositivos
de telefonía móvil de última generación, como los smartphone.
Con ello se consigue introducir elementos del entorno virtual
dentro de las imágenes captadas por la cámara digital del entorno
real en función de las coordenadas indicadas por el GPS.
Otro forma de interactuar es mediante la AR Pad (MOGILEV,
2002), consistente en un sistema que se compone de un joystick,
sensor visual y un marcador, en el cual se generará el modelo
virtual pretendido.
4. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN
Como se ha indicado con anterioridad, el estudio se basa en el
empleo de un marcador como forma de interacción del entorno
virtual sobre el entorno real (Figura 2). Algunas de las
características recomendables para la creación de este tipo de
marcador son su simplicidad, así como evitar la simetría en
cualquiera de sus ejes principales.
3. TÉCNICAS DE INTERACCIÓN CON LA
REALIDAD AUMENTADA
La realidad aumentada presenta diversas técnicas de interacción
por parte del usuario con el sistema generado. A grandes rasgos,
es posible realizar una primera clasificación (GARRIDO, 2008):
3.1. Interfaces tangibles basadas en uso de marcadores
Esta es la técnica en la que se basa el presente estudio. Consiste
en el reconocimiento de un marcador (KATO, 2000) por un
dispositivo de captación de imágenes, como es una webcam o la
cámara digital de un dispositivo móvil. Localizado e identificado
el marcador, se procede a superponer un modelo 3D o cualquier
archivo multimedia perteneciente al entorno virtual o no sobre la
imagen captada del entorno real. De esta forma, los
movimientos realizados por el marcador serán extrapolados al
elemento implementado. Principalmente, son dos las posibles
formas que pueden adoptar el marcador, estando impreso sobre
cualquier parte de un objeto que sirva como soporte o a través
de una proyección luminosa.
3.2. Interacciones multimodales
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Figura 2. Marcador empleado en la aplicación desarrollada.
Cabe destacar el desarrollo de la librería que ha sido empleada
como base para la generación de aplicaciones de realidad
aumentada, denominada ARToolkit (KATO, 1999), que ha
servido para el desarrollo de nuevas librerías para otros lenguajes
de programación. Respecto a este último aspecto, la librería
85
FLARToolkit vio la luz en 2009 de la mano de Saqoosha,
empleándose con lenguaje ActionScript, implicando por tanto,
que la realidad aumentada se integra en aplicaciones de fácil
difusión web con son las Flash.
El potencial de la herramienta Flash reside en su diseño
especialmente creado para su difusión por Internet y, además, en
que puede ser ejecutada en dispositivos móviles de última
generación como pueden ser en Personal Digital Assistant
(PDA) o Smartphone.
En este estudio se emplean sus dos vertientes. La integración en
Internet se realiza a través de un portal web dedicado al
patrimonio histórico molinar eólico andaluz1, cuyo requisito más
significativo es que el equipo empleado disponga de una
webcam. En cuanto a los dispositivos móviles de última
generación, la forma de interacción se realiza mediante la cámara
digital, captando el marcador situado en los tablones de
información aledaños al molino harinero de viento, (Figura 3).
De esta forma, se incrementa la experiencia del turista que visite
este patrimonio histórico mediante modelos tridimensionales,
tanto en funcionamiento de todo su conjunto como de detalles
de ciertas partes, previo almacenamiento de la aplicación en el
dispositivo.
marcador para la implementación de la realidad aumentada. A
cada marcador le corresponde un modelo distinto tridimensional
y animado (Figura 4), o imágenes y vídeos explicativos. Ambos
se pueden ejecutar desde un ordenador o un dispositivo móvil,
adaptando las características de la misma a cada uno.
Figura 4. Ejemplo de la aplicación.
6. CONCLUSIONES
La investigación genera una aplicación con alto valor turístico
por su facilidad de utilización y la calidad de la información
resultante. Además, permite emplearse ‘in situ’ a la hora de la
visita turística o cuando se busca información acerca de estos
ingenios eólicos en el portal web.
Otro aspecto interesante es el hecho de que el turista no es
pasivo a la hora de visitar restos arqueológicos, debiendo
interactuar con los mismos para extraer la información que se
suele escapar a un profano en la materia. Al mismo tiempo, se
trata de una forma de interacción natural, manejando la realidad
de manera caprichosa por el turista.
Respecto a la aplicación Flash ubicada en el portal web, se debe
señalar que el ancho de banda limitará el nivel de detalle (LOD)
que muestra el modelo tridimensional. Sin embargo, se posibilita
presentar un vídeo explicativo en lugar del modelo, en los casos
que necesiten más calidad de imagen en su visualización.
Figura 3. Molino harinero de viento denominado De la Horca (Puebla de
Guzmán, Huelva), donde se observa el tablón de información.
Los modelos tridimensionales deben encontrarse en un formato
de intercambio que soporte las tres dimensiones. En este caso se
selecciona el COLLAborative Design Activity (COLLADA) que
está basado en esquemas XML de estándares de carácter libre
FINANCIACIÓN
Esta investigación ha sido financiada por la Junta de Andalucía
(Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa) en la
convocatoria de Proyectos de Investigación de Excelencia en su
convocatoria del año 2007, en el marco del Proyecto titulado “El
patrimonio histórico molinar eólico de Andalucía”.
5. RESULTADOS
El desarrollo del presente estudio ha generado una aplicación
Flash que emplea la técnica de interacción a través de un
1
http://patrimonioeolico.260mb.com/windmill
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BIBLIOGRAFÍA
ARISTÓTELES (1994), “Tratados de lógica”, Gredos, Madrid.
GARRIDO, R. et al (2008), Técnicas de Interacción para Sistemas de Realidad Aumentada, en Proceedings of 2nd Annual Meeting, JOREVIR 2008.
GRASSET, R. et al (2005), “A step towards a multimodal AR interface: A new handheld device for 3d interection”, en 4th IEEE and ACM International
Symposium on Mixed and Augumented Reality, pp. 206-211.
KATO, H. et al (1999), “Marker tracking and hmd calibration for a video-based augmented reality conferencing system”, en 2nd IEEE and ACM
International Workshop on Augmented Reality, pp. 85.
KATO, H. et al (2000), “Virtual Object Manipulation on a Table-Top AR Environment”, Human Interface, nº 2000, pp. 275-278.
MILGRAM, P. et al (1994) “A Taxonomy of Mixed Reality Visual Display”, IEICE Transactions on Information Systems, nº 77, pp. 1321-1329.
MOGILEV, D. et al (2002), “Ar pad: an interface for face-to-face AR collaboration”, en Extended abstracts on Human factors in computing system,
CHI’02.
PLATÓN (1994), “Diálogos (República)”, Gredos, Madrid.
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87
Visor de Realidad Aumentada en Museos (RAM) para
Exposiciones Situadas en Entornos Cerrados
Mariano Flores Gutierrez1, Tomás Rufete Martínez2, José Macanás Vidal2, Juan Martínez García3,
Carlos María López Martínez4 y Francisco Ramos Martínez4.
1
Departamento de Informática y Sistemas, Universidad de Murcia. España
Desarrollos SL. Parque Científico Universidad Murcia. España
3INREVI, Innovación en Realidad Virtual, Murcia. España
4Arqueología y Diseño Web SL, Murcia. España
2Neotecno
Resumen
La realidad aumentada es una tecnología que ha evolucionado en gran medida en los últimos tiempos. La excelente característica de integración entre el mundo real
y el virtual convierten a la realidad aumentada en un elemento óptimo para la utilización de modelos 3D en escenarios reales. El Visor de Realidad Aumentada
para Museos es un sistema interactivo que permite al visitante integrar en tiempo real los contenidos virtuales sobre los restos o ruinas de una exposición. A medida
que el visitante orienta el visor, se realiza un tracking de la posición y perspectiva de la cámara, permitiendo al modelo 3D conservar la misma perspectiva que la
del entorno real. Este artículo describe el concepto, arquitectura y tecnología empleada en este dispositivo así como las técnicas de procesado, renderizado y control
empleadas.
Palabras Clave: REALIDAD AUMENTADA, MUSEOS INTERACTIVOS, VISIÓN POR ORDENADOR, UNITY 3D.
Abstract
Augmented reality has been increasingly used for the last 10 years. Real and virtual world combination supported by this technology has made augmented reality
become an essential element for computer generated data integration in real-world. Museum augmented Reality Viewfinder is an interactive system that allows
visitors to overlay computer generate contents onto sites and archaeological exhibitions in real time. As the person move the camera around, the position and
orientation of the camera perspective is tracked, allowing the overlaid material to remain tied to the physical world. This paper describes concept, architecture and
technology inside the Museum augmented Reality Viewfinder, image processing, rendering and PTZ control techniques are also detailed.
Key words: AUGMENTED REALITY, INTERACTIVE MUSEUMS, COMPUTER VISION, UNITY 3D.
1. INTRODUCCIÓN
La continua implantación de nuevas tecnologías audiovisuales en
museos, centros de interpretación y parques arqueológicos está
convirtiendo a estos emplazamientos en referentes multimedia
para los visitantes, pasando de ser meras áreas de exposición a
convertirse en elementos interactivos de elevado valor didáctico
(Fernández Navarro 2005:22-23). Con la utilización de
documentales y exposiciones interactivas basadas en realidad
virtual y por medio del desarrollo de contenidos atractivos y
accesibles, los audiovisuales que se implantan en estos centros
ofrecen un recurso interpretativo más adecuado para el
conocimiento y aprendizaje (Plentickx 2004:233-239). De esta
forma se potencia la comunicación entre el museo y el visitante
proporcionando una experiencia cultural y turística enriquecida.
Es tal la influencia que la realidad virtual está teniendo en el
ámbito museológico, que las exposiciones virtuales interactivas
están ganando terreno a las muestras clásicas, tanto a través de
la web como dentro del propio recinto del museo (Santana
Mestre 2006).
A pesar de su gran popularidad, la musealización virtual presenta
como gran inconveniente la falta de integración de los
contenidos virtuales con los elementos reales expuestos en el
museo. La significativa brecha existente entre las dos tipologías
del museo (real y virtual) hace difícil su visión como un elemento
unificado.
La inclusión de la Realidad Aumentada en las exposiciones de
museos constituye el nexo de unión entre los elementos reales y
virtuales que componen una exposición (Wojciechowski
2004;135-144). A este respecto, los interactivos basados en
Realidad Aumentada reducen al mínimo cualquier alteración del
elemento original, limitándose a su consolidación y adecuación
para su exhibición en un museo, en un centro de interpretación
o en un parque arqueológico. Además, este tipo de recursos son
capaces de crear experiencias inspiradas en los principios
elementales de la interpretación del patrimonio, herramientas
participativas que provoquen la curiosidad y estimulen los
sentidos a través de participación del usuario en aplicaciones
sencillas, facilitando la asimilación del tema principal, invitándole
a profundizar en los contenidos o animándole a repetir en otra
ocasión la visita.
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En el específico caso de la reconstrucción de yacimientos o de
cualquier objeto recuperado en una excavación la tecnología de
la Realidad Aumentada permite obtener la visualización de la
reconstrucción de los restos de forma íntegra sobre los restos
reales, sin que esta reconstrucción suponga una alteración de los
elementos reales. (Zoellner 2009:193-196, Miyashita-Meier 2008:
103-106, Webster- freiner 1996:913-919).
El proyecto del Visor de Realidad Aumentada en Museos (visor
RAM) en desarrollo, permite realizar el proceso de
reconstrucción sobre los restos en exposición. A través de una
pantalla de visualización y un dispositivo de captura, el sistema
es capaz de calcular su posición relativa del visor sobre los
restos. Pudiendo mostrar los objetos virtuales de forma
superpuesta a sus homólogos reales. Este sistema permite así
obtener una inmersión total al visitante.
(a)
2. ARQUITECTURA VISOR DEL RAM
Dentro del área de exposición del museo, se encuentra ubicado
el Visor RAM. El sistema está basado en un terminal interactivo
compuesto por una pantalla que servirá como elemento visor,
una cámara, embebida al monitor, que permite capturar en
tiempo real una perspectiva de los restos, y un panel de control
para la orientación de la cámara (Figura 1).
(b)
Figura2. Vista superior (a) y lateral (b) del visor RAM con los rangos de
visión máximos (verde claro) y campos de visión (verde oscuro) para la
Rotación horizontal (a) y vertical (b) de la cámara.
3. POSICIONAMIENTO, TRACKING Y
CALIBRACIÓN 3D
Desde la concepción de la tecnología de la Realidad Aumentada
han sido muchos los proyectos que han basado su esfuerzo en el
estudio y aplicación de métodos matemáticos que permitiesen la
estimación de la posición y el seguimiento del dispositivo de
captura de video. Estos estudios han propiciado la aparición de
numerosas plataformas, librerías y software que permiten la
implementación y uso de la realidad aumentada en cualquier tipo
de aplicación. Dos vertientes se han generado en torno a la
realidad Aumentada, las plataformas que trabajan con
marcadores para estimar la posición (Drummond-Cipola 1999,
Hoff-Lyon 1996) y las que emplean la textura del entorno como
referencia. El visor RAM aquí presentado se basa en el uso de
marcadores.
(a)
(b)
Figura 1. Estructura esquemática frontal (a) y posterior (b) del visor RAM
donde se muestra el monitor, dispositivo de captura con plataforma de
fijación y panel de control.
La cámara empleada se encuentra fijada a un soporte con
capacidad de giro, tanto lateral como vertical, que le permite
cubrir en su totalidad el área ocupada por la zona arqueológica
en la que se encuentra ubicada. Mediante un sistema de control
situado frente al monitor, el visitante es capaz de orientar la
cámara de forma que enfoque la parte de los restos que quiere
observar (Figura 2). Este sistema de control permite obtener un
alto grado de precisión y estabilidad en el movimiento de la
cámara, la cual está protegida por una cúpula en forma de Domo
ofreciéndole al sistema una robustez frente al uso continuado,
una característica muy importante para la implantación en
museos y centros de interpretación, donde el dispositivo es
usado por multitud de usuarios.
Abril 2011
Los métodos de posicionamiento basados en marcadores hacen
uso de una serie de marcas ubicadas dentro del espacio real para
poder establecer la posición 3D relativa entre el marcador y la
cámara de captura de video. Estos marcadores están diseñados
de forma que su detección sea simple bajo condiciones de
iluminación controlada (como sucede en los entornos
pertenecientes a museos y centros arqueológicos). La mayor
parte de los marcadores empleados para Realidad Aumentada se
corresponden con los definidos por ARToolKit (KatoBillinghurts 1999), librería ampliamente extendida en entornos
de Realidad Aumentada. Esta librería permite su integración con
entornos gráficos de alto nivel (Haller-Hartman 2002), así como
en herramientas de desarrollo gráfico como el motor gráfico
Unity3D sobre el que se sustenta el Visor RAM.
Los marcadores definidos por ARToolKit permiten obtener
unos resultados en el posicionamiento con una precisión muy
superiores a la que ofrecen los métodos basados en
posicionamiento a través de características naturales. Este es el
principal motivo por el que el Visor RAM está basado en este
tipo de marcadores. Cuando un marcador, es detectado por la
cámara obtiene el algoritmo de posicionamiento obtiene el
sistema de referencia de dicho marcador X0Y0Z0(sistema local),
de esta forma el software es capaz de realizar la representación
virtual de objetos utilizando el sistema de referencia obtenido.
89
Este procedimiento es compatible con el uso de diferentes
marcadores simultáneamente, obteniendo de este modo un
sistema de referencia para cada uno de los marcadores
detectados XiYiZi.
sobre los que se aplica, aportando un plus de información y
detalle al visitante. Por el funcionamiento del visor RAM, donde
el espacio real y los contenidos virtuales quedan superpuestos, se
requiere en el proceso de modelado 3D alcance un realismo y
precisión suficiente para que permita la perfecta integración de
ambos entornos dentro del visor. Para tal fin es preciso emplear
técnicas de modelado manual basadas en planimetría del modelo
(Figura 4), y un alto poligonaje (Figura 5) para conseguir la
coherente fusión entre entorno real y virtual.
Figura3. Relación espacial entre los sistemas de referencia locales de cada
marcador (en gris) y el sistema de referencia global empleado por el Visor
RAM (en color).
En el visor RAM se emplean múltiples marcadores con el fin de
aumentar el rango de visión de la aplicación. A pesar de emplear
varios marcadores, el objeto virtual mostrado debe tener siempre
una posición fija con respecto al escenario real por lo que es
preciso emplear un sistema de referencia global XYZ para todos
los marcadores de forma que, independientemente del marcador
detectado por el sistema, los elementos virtuales se superpongan
a los reales de forma correcta, (Figura 3). Por este motivo el
Visor RAM cuenta con un sistema de calibración que permite
ajustar cada uno de los sistemas de referencia locales al sistema
global. El proceso de calibración se basa en obtener el sistema
global XYZ de los restos arqueológicos y combinar esa
información con cada uno de los sistemas locales XiYiZi para
que al procesar esa información el visor pueda obtener el sistema
XYZ a partir de cualquier sistema local XiYiZi.
Figura 4. Muestra de la generación del entorno virtual a partir de
planimetría y documentación existente sobre los restos arqueológicos
reconstruidos aplicable al visor RAM.
4. CONTENIDOS 3D
Figura 5. Poligonaje de los objetos para el Visor RAM, modelados en alta
precisión.
Generalmente los contenidos más utilizados en museos o
centros de interpretación son los audiovisuales, a modo de
presentación o como conclusión de una visita, o los interactivos
sobre pantalla táctil, en los que el usuario puede desarrollar más
ampliamente los diferentes niveles de comunicación que se
establecen en los espacios expositivos destinados a aportar
sugerencias al público, a ofrecerles más información o bien a
resolver un juego o un enigma concreto.
Sin embargo, en ocasiones este tipo de recursos se limitan a un
mero catálogo interactivo o ampliar la información ofrecida en el
discurso museográfico o en la reconstrucción de un yacimiento,
pero no ofrece al usuario una experiencia que estimule la
comprensión de su significado, su apreciación y disfrute o que
contribuya a concienciar sobre los beneficios de la conservación
e interpretación del patrimonio arqueológico.
Para lograr este objetivo, potenciar la comunicación y lograr la
asimilación del mensaje, se plantea el desarrollo de los sistemas
de realidad aumentada requieren de la creación de entornos
virtuales del espacio real con el que se trabaja. Este mundo
virtual es utilizado como reconstrucción de las ruinas y/o restos
Figura 6. Muestra del resultado final conseguido mediante las técnicas de
modelado 3D empleado para el visor RAM tras el texturizado, la
iluminación y el renderizado.
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Figura 7. Muestra de la instantánea de una animación aplicable en el visor
RAM
A diferencia de otras tecnologías basadas en técnicas de realidad
aumentada (Striker 2002, Mourkoussis-Liarokapis 2002:24-25), el
visor RAM posibilita la generación de contenidos 3D con una
alta calidad visual. Debido a la potencia de cómputo del visor
RAM, es posible emplear algoritmos de procesado y renderizado
complejos que permitan aportar el mayor realismo posible a los
entornos diseñados (Figura 6). Incluso la posibilidad de incluir
animaciones dentro del entorno es posible gracias a la capacidad
de cómputo del visor RAM (Figura 7).
5. IMPLEMENTACIÓN
El proyecto ha sido implementando con el motor de juegos
Unity3D. Las imágenes de éste artículo han sido obtenidas con
un procesador Intel Pentium Core 2 6400 a 2.13GHz con 3GB
de memoria RAM y una tarjeta gráfica Nvidia GForce 9500 GT
1GB sobre Windows 7 64 bits. Dado que el concepto más
determinante en el rendimiento del visor es la resolución de las
imágenes capturadas por la cámara y su posterior traslado a la
GPU para ser aplicadas como texturas dentro de Unity3D, para
una resolución VGA (640x480) y con modelos animados de
2000-3000 polígonos se obtiene una tasa de 25-30fps, (Figura 8).
Figura 8. Estadísticas de rendimiento extraídas de la herramienta de
desarrollo Unity3D. Uso de CPU (parte superior), Renderizado (parte
central) y consumo de Memoria RAM (parte inferior).
6. CONCLUSIÓN Y TRABAJOS FUTUROS
El proyecto del visor RAM presentado en este artículo resume,
de forma esquemática, una herramienta que permite la mejora y
la evolución de los interactivos empleados en exposiciones de
museos. Este visor se muestra como un sistema de realidad
aumentada competitivo y flexible que permite su utilización en
exposiciones de interior de diferente envergadura, permitiendo
fusionar los contenidos virtuales 3D con la imagen real del
entorno bajo exposición. Atendiendo a los resultados tanto en
contenidos como en el rendimiento del sistema.
A partir de los datos obtenidos sobre el uso de memoria RAM y
tiempo de renderizado empleado por la tarjeta gráfica podría
contemplarse la posibilidad de reducir el tamaño de las texturas
de los objetos con el fin de conseguir una mejora en la
sobrecarga de la GPU, siempre que se pueda aceptar una
disminución en la calidad gráfica de los modelos virtuales.
AGRADECIMIENTOS
Agradecimientos a María Comas Gabarrón, directora del Museo Arqueológico Municipal de Cartagena así como Miguel Martínez Andreu
y Jaime Vizcaíno Sánchez, arqueólogos de mismo centro, por facilitar la documentación histórica, planimetría y topografía de la
Necrópolis paleocristiana de San Antón (Cartagena) para su modelado 3D y utilización dentro del Visor RAM.
BIBLIOGRAFÍA
T. Drummond and R. Cipolla (1999): “Real-time tracking of complex structures for visual servoing”. In Workshop on Vision Algorithms, pp 69-84.
G. Fernandez Navarro,(2009): “Museos de ciencia Interactivos”, en Revista de Museología, pp. 22-23.
M. Haller, W. Hartmann, T. Luckeneder, J. Zauner (2002): “Combining ARtoolkit with scene graph libraries”. Augmented Reality Toolkit, The First
IEEE International Workshop, 2pp.
W. Hoff, T. Lyon, K. Nguyen (1996): “Computer vision based registration techniques for augmented reality”. Volume 2904, págs 538-548. Proc. of Intelligent
Robots and Computer Vision XV, In Intelligent Systems and Advanced Manufacturing, SPIE, pp 19-21.
H. Kato and M. Billinghurts (1999): “Marker tracking and hmd calibration for a video-based augmented reality conferencing system”. In IWAR: Proceedings o
the 2nd IEEE and ACM International Workshop on Augmented Reality, pp 85, Washinton, DC, USA, Octubre 1999. IEEE Computer Society.
Abril 2011
91
T. Miyashita, P. Meier, T. Tachikawa, S. Orlic, T. Eble, V. Scholz, A. Gapel, O. Gerl, S. Arnaudov, S. Lieberknecht (2008): “An augmented Reality
Guide”. Symposium on Mixed and Augmented Reality archive
Proceedings of the 7th IEEE/ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality table of contents , pp 103-106.
N. Mourkoussis, F. Liarokapis, J. Darcy, M. Pettersson, P. Petridis, P.F. Lister, M. White (2002), “Virtual and Augmented Reality Applied to
Educational and Cultural Heritage Domains”, Proc. Business Applications of Virtual Reality, BAVR 2002 - Workshop on Business Applications of Virtual
Reality, Poznan, Poland, April 24-25, pp 367-372. ISBN: 83-916842-0-2.
PLETINCKX, Daniel et al. (2004): “Telling the local story: an interactive cultural presentation system for community and regional settings”, en Proceedings of
the 5th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology, and Cultural Heritage, VAST 2004. pp. 233-239.
J. Santan Mestre, Joan – F.X. Hernández Cardona (2006) “Museología Crítica”, Ediciones Trea, Gijón, España.
D.Striker (2002), “Personalized Augmented Reality Touring of Archaeological Sites with Wearable and Mobile Computers” ISWC Proceedings of the 6th
IEEE International Symposium on Wearable Computers. 2002.
A. Webster, S, Freiner, B. MacIntyre,(1996) et al “Augmented Reality in architectural construction, inspection and renovation.” Proc ASCE Thid Congress on
Computing in Civil Engineering, Anaheim, CA, June 17-19,pp 913-919,1996.
R. Wojciechowski, K. Walczak, M. White, W. Cellary (2004): Building Virtual and Augmented Reality museum exhibitions. Proceedings of the ninth
international conference on 3D Web technology, Monterey, California. Pp. 135-144.
Michael Zoellner, Jens Keil, Timm Drevensek, Harald Wuest,(2009) "Cultural Heritage Layers: Integrating Historic Media in Augmented Reality," vsmm, pp
193-196, 15th International Conference on Virtual Systems and Multimedia.
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Abril 2011
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Arquitectura de barro. Reconstrucción gráfica del hábitat del
inicio de la Edad del Bronce en el interior peninsular.
José Javier Fernández Moreno1 y José Ramón Almeida Olmedo2
1
Dirección General de Patrimonio Cultural. Junta de Castilla y León. España.
2 SERCAM Servicios Culturales y Ambientales S.C.
Resumen
La excavación de dos yacimientos de la Edad del Bronce en la provincia de Soria aporta datos sobre la estructura y urbanismo de los poblados en altura entre el II
y III milenio AC, los primeros conocidos en la zona del Alto Duero.
Los materiales constructivos encontrados informan sobre las soluciones arquitectónicas utilizadas. Su distribución y la de los ajuares domésticos permiten interpretar
la organización de los poblados y la especialización de actividades en relación con los espacios de habitación.
De tal forma, se cuenta con una completa información para reconstruir virtualmente estos poblados, ajustándose a las evidencias arqueológicas e integrándolos en un
modelo digital del terreno.
Palabras Clave: EDAD DEL BRONCE, MATERIALES CONSTRUCTIVOS, ORGANIZACIÓN ESPACIAL, MODELO
DIGITAL.
Abstract
The results of the excavation of two archaeological sites from the Bronze Age in the province of Soria bring forward valuable information on the structure and town
planning of the villages set up on high grounds in the second and third millennium BC, which are the oldest villages known in the upper area Duero river.
The building materials found on the sites tell us on the architectural solutions used in those villages. Their distribution, as well as the outlay of the household objects
allow for an interpretation of the organization of the villages and the specialization of activities in relation to the different rooms.
In this way, one is provided with relevant information for a virtual reconstruction of these villages, complying with archaeological findings and integrating them into
a digital model of the area.
Key words: BRONZE AGE, BUILDING MATERIALS, SPATIAL ORGANIZATION, DIGITAL MODEL.
1. CARACTERÍSTICAS DE LOS
YACIMIENTOS
Duero en el transito del III al II milenio AC., existen noticias de
otros asentamientos en zonas bajas de valle, así como también
ejemplos de ocupaciones en el interior de cuevas.
Los datos que se presentan corresponden a dos yacimientos de la
provincia de Soria, El Parpantique de Balluncar y Los Torojones
de Morcuera, que fueron excavados a mediados de los años
ochenta del siglo pasado bajo la codirección de Alfredo Jimeno y
J. Javier Fernández Moreno, y subvencionados por la Junta de
Castilla y León. Su selección y excavación estuvo motivada por la
necesidad de disponer de datos para contrastar la existencia de
una ocupación sistemática del territorio del Alto Duero en los
inicios de la Edad del Bronce en una etapa previa a la fase
definida, en este territorio, por el yacimiento de Los Tolmos de
Caracena.
Ambos yacimientos son exponentes de un tipo de asentamiento
sobre cerros testigos con un amplio dominio visual sobre el
territorio y las vías de comunicación.
Aun cuando este modelo de establecimiento es el más
representativo de las gentes que habitaron la zona del Alto
Figura 1. Ubicación de los yacimientos.
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2. LA EXCAVACIÓN Y LA SECUENCIA DE
OCUPACIÓN
Los restos superficiales evidenciaban la existencia de estructuras
de habitación por lo que la planificación de la intervención
consideró conveniente la realización de amplios cortes que
posibilitaran la observación horizontal de los hallazgos. Con
posterioridad, los dibujos de campo fueron digitalizados con un
programa CAD. Hallazgos materiales y planos de estructuras se
integraron posteriormente con el programa MapInfo en un SIG
que facilitaba la realización de análisis espaciales.
La estratigrafía de ambos yacimientos era similar y permite
asegurar que la primera ocupación y la más intensa, se produjo
en época prehistórica en el tránsito del III al II milenio AC. La
cronología C14 realizada por el laboratorio Radiocarbon
Acerlerador Unit de la Universidad de Oxford arroja valores AC
Cal a 2 sigmas que oscilan ente 2210-2030 y 2200-1750.
En cuanto a la altura, es muy probable que la habitación
alcanzara los dos metros a partir del cálculo de la distancia de las
alineaciones de los manteados caídos. De estos datos y de la
ausencia de huellas de apostes extremos y centrales, se deduce
que la cabaña dispusiera de cubierta a un agua.
El interior parece diáfano, con un hogar lateral y un suelo
ligeramente apelmazado.
Al exterior, adosado a la cabaña, se reconoció un
amontonamiento de arcilla decantada, en el que se excavaron
cuatro agujeros contrapuestos. Aun cuando se desconoce su
finalidad es evidente que se trata de un elemento auxiliar.
Por su parte, en el cerro de El Parpantique se documentaron,
otras tres estructuras de habitación con rasgos comunes con la
descrita, aunque de mayor tamaño. En todos los casos se trataría
de espacios de planta rectangular o cuadrangular cuya anchura
hace previsible una posible cubierta a dos aguas.
3. LOS POBLADOS PREHISTÓRICOS
Contrariamente a lo que pudiera parecer, esta situación
topográfica privilegiada no presupone la existencia de defensas
artificiales o al menos no se han documentado.
La presencia de abundantes manteados de barro señalando el
derrumbamiento de las paredes era testimonio de que las
cabañas fueron levantadas con un entramado vegetal y
recubiertas de barro. Como refuerzo de las mismas y para
sustentar la techumbre se irguieron pies derechos de madera, de
los que se localizaron distintas huellas.
En Los Torojones se individualizó una cabaña completa de
planta rectangular de algo más de ocho m². El suelo había sido
nivelado, lo que produjo en el lado más elevado un entalle en el
terreno que permitió delimitar la planta.
Figura 3. El Parpantique. Construcción de una cabaña.
En este yacimiento, la distribución de las cabañas sobre el cerro
es, como en el caso de Los Torojones, claramente perimetral.
Ahora bien, dentro de la uniformidad que se describe, se
reconocen algunas claras diferencias. Además de la distinta
solución de la cubierta, un segundo aspecto sería la
compartimentación de las viviendas de El Parpantique con
muros o divisiones interiores, conformando, al menos, dos
espacios comunicados, en uno de los cuales está siempre el
hogar.
Con los datos disponibles, parece confirmarse una tendencia
bien conocida en lo relativo a las formas de estas construcciones.
En el interior peninsular, como ocurre al mediodía, las plantas
circulares son comunes en los primeros momentos Calcolíticos,
por el contrario, en momentos inmediatamente posteriores
parece generalizarse la tendencia a las formas ovales y/o
rectangulares.
Fig. 2. El poblado de los Torojones.
Se identificaron cinco de los probables seis postes. Asimismo,
aparecían, en el lado más bajo de la pendiente, sendas piedras de
mediano tamaño que debieron servir para acuñar los pies y evitar
el deslizamiento por la presión del peso de la cubierta.
Abril 2011
Asimismo, la compartimentación de las viviendas y la
diferenciación de actividades en su interior anuncian la
posibilidad de su utilización durante las distintas estaciones. Es
decir, esta división vendría a ser una consecuencia de la
sedentarización de estos grupos que se muestran consolidados,
en la zona del Alto Duero, desde los momentos finales del tercer
milenio AC.
En lo relativo a las cubiertas, ya sean a una o dos aguas, no
disponemos de una información concluyente aunque es bien
95
conocida la eficacia de la cubierta vegetal, que aporta una
solución simple y eficaz al tiro de los hogares a través de la
propia cubierta, mejorando así su impermeabilización.
Respecto a la compartimentación de espacios toma
protagonismo el caso de El Parpantique, una de cuyas cabañas
muestra la zona del hogar claramente vinculada al
procesamiento, conservación y almacenado de los alimentos.
Figura 5. Revoco de un silo.
Figura 4. Interior de una cabaña de El Parpantique.
En esta línea argumental pudiera resultar de interés confirmar en
otras cabañas la alta concentración de encellas para quesos o de
molinos de mano.
4. LOS SILOS
De nuevo, otro de los rasgos comunes a ambos yacimientos es la
existencia de distintos pozos u hoyos colmatados, de diferentes
formas, dimensiones y agrupaciones.
El mayor número y variedad se constata en El Parpantique
donde se documentaron siete estructuras negativas. En todos los
casos se habían excavado en el manto natural con una
profundidad de entre 50 y 130 cm. En Los Torojones el tamaño
de los hoyos es también variable.
A la hora de hacer la reconstrucción del poblado de Los
Torojones se ha optado por combinar dibujo tradicional y
recorridos virtuales con 3ds Max. En concreto, la animación
presentada parte del plano de excavación de una de las cabañas y
progresa desde lo particular a lo general hasta acabar mostrando
todo el entorno del yacimiento.
Los aspectos constructivos de las cabañas que no quedaron
reflejados en el registro arqueológico se solventaron consultando
otras evidencias de yacimientos similares y comparándolas con
referencias etnológicas, principalmente con las construcciones
de cubierta vegetal para uso animal que aún se conservan en la
provincia de Soria, con las cabañas de pastos veraniegos del
norte de León y con otras construcciones extremeñas
relacionadas con la trashumancia.
Los materiales de construcción debieron ser los existentes en la
zona y documentados en el registro paleobotánico: pino y
quejigo o encina a media ladera; chopo, fresno y sauce en los
fondos de valles (sin olvidar las herbáceas y los juncos de ribera).
Para las cabañas de El Parpantique, por la cubierta a dos aguas y
división interior se puede especular con la presencia de altillos a
los que se accedería por escalas. Por ello se ha considerado
oportuno incluir una secuencia hipotética de las fases
constructivas de una cabaña tipo.
Hoyos como estos, habitualmente denominados silos, basureros,
fondos de cabaña, etc., son habituales en muchos ambientes y
yacimientos, si bien en la zona del Alto Duero no son
precisamente las manifestaciones más comunes.
Respecto al aspecto constructivo diremos que los restos de barro
indican la existencia de un revoco interior y determinaos remates
que ajustan la estructura al terreno, seguramente para asegurar el
necesario sellado de la boca y para garantizar su estanqueidad.
5. LA RECONSTRUCCIÓN
Como ya se ha comentado, ambos yacimientos han pasado a
formar parte de un SIG. Posteriormente toda la información se
implantó sobre una modelo digital del terreno con lo que se
consiguió analizar la integración de las estructuras constructivas
y de almacenaje.
Figura 6. Fases constructivas.
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96
En cuanto a los silos, la recreación visual pretende explicar las
fases de construcción, la disposición del revoco interior y las
posibles maneras de sellar la boca de los mismos.
En el recorrido virtual no se ha incluido la reconstrucción
vegetal y agrícola del entorno, manteniéndose como textura
general la ortofoto actual del lugar. Una forma de compensar esa
carencia es el uso del dibujo tradicional para proporcionar
imágenes a vista de pájaro en las que sí se observan, por ejemplo,
campos de cultivo.
La imagen visual que se ha querido aportar a estos yacimientos
se basa, por tanto, en el uso de múltiples recursos gráficos:
planimetrías, altimetrías, croquis y reconstrucción virtual a fin de
sintetizar las conclusiones derivadas del estudio.
Pero el objetivo de esta recreación virtual no es sólo facilitar la
presentación del amplio estudio científico previo sino también
proporcionar un documento de trabajo básico que permita,
llegado el caso, discernir desde el punto de vista arqueológico
entre lo importante y lo superfluo a la hora de explicar
gráficamente un yacimiento.
Figura 7. Estructura de un silo.
Figura 8. Recreación virtual del poblado de Los Torojones.
BIBLIOGRAFÍA
BELLIDO BLANCO, A, (1996): Los campos de hoyos. Inicio de la economía agrícola en la submeseta norte. Studia Archeologica, 85. Universidad de
Valladolid.
DÍAZ DEL RÍO ESPAÑOL, P. (2001): La formación del Paisaje Agrario: Madrid en el III y II milenios BC. Arqueología, Paleontología y Etnografía,
Consejería de las Artes. Comunidad de Madrid, Madrid.
GRAU MIRA, I. (Ed) (2006): La aplicación de los SIG en la arqueología del paisaje. Universidad de Alicante.
HARRISON, R. J.; MORENO LÓPEZ, G. Y A. J. LEGGE (1994): Moncín: un poblado de la Edad del Bronce (Borja, Zaragoza), Colección Arqueología, 16,
Diputación General de Aragón, Departamento de Educación y Cultura, Zaragoza.
JIMENO, A. Y J. J. FERNÁNDEZ MORENO (1991): Los Tolmos de Caracena (Soria) Campañas de 1981 y 1982). Aportación al Bronce Medio de la
Meseta. Excavaciones Arqueológicas en España, 161. Ministerio de Cultura, Madrid.
Abril 2011
97
(1992): El poblamiento desde el Neolítico a la Edad del Bronce constantes y cambios; 2º Symposium de Arqueología Soriana (octubre, 1989), Vol. I Col.
Temas Sorianos, núm. 20; Diputación Provincial de Soria: 71-101.
JIMENO, A.; FERNÁNDEZ MORENO, J. J. Y Mª L. REVILLA (1988): Asentamientos de la Edad del Bronce en la provincia de Soria: Consideraciones sobre
los contextos culturales del Bronce Antiguo; Noticiario Arqueológico Hispanico, 30: 83-119.
JIMENO, A.; MARTÍNEZ NARANJO, J. P; CHAÍN, A, Y H. ALGARRA (2007): Incendio en Numancia, una experimentación no pensada. Arqueología
experimental en la Península Ibérica: investigación, didáctica y patrimonio / coord. Ramos Sáinz, M L.; González Urquijo, J. E., y J. Baena Preysler: 245253
MALDONADO RAMOS, L. Y F. VELA COSSÍO (1988): De arquitectura y Arqueología, Ed. Munilla-Lería, 10, Madrid.
RODRÍGUEZ MARCOS, J. A. Y A. L. PALOMINO LÁZARO (1997): Un asentamiento castreño del Bronce Antiguo en la cuenca del Duero: El Pico Romero
en Santa Cruz de la Salceda (Burgos). II Congreso de Arqueología Peninsular, Zamora, del 24 al 27 de septiembre de 1996, Fundación Rei Afonso Henriques,
Tomo II Neolítico, Calcolítico y Bronce: 579-590.
SANZ ARAGONÉS, A., J.P. BENITO BATANERO Y C. TABERNERO GALÁN (2006) : Construcciones con cubierta vegetal en el sur de la
provincia de Soria. Junta de Castilla y León.
SIGAUT, F. (1979): La redécouverte des silos a grains en Europe Occidentale, 1708-1880, en Gast, M y F. Sigaut (Edits.): Les techniques de conservation des
grains à long terme. Leur rôle dans la dynamique des systèmes de cultures et de sociétés, Centre National de la Recherche Scientifique, Paris: 15-38
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La Cueva del Tiempo. Un viaje a nuestros orígenes
Cristina Cuesta Marín1, Sergio Barrera Mayo2, Unai Baeza Santamaría3
Fundación Atapuerca, Didáctica y Proyectos de Difusión, Burgos. España
2 VIRTUALWARE, Departamento de Innovación, Basauri. España
3 VIRTUALWARE, Departamento de Turismo, Patrimonio y Difusión Cultural, Basauri. España
1
Resumen
La evolución humana se define como el proceso de transformación de la especie humana desde sus ancestros hasta el estado actual. Es decir, es un proceso de cambio
que finalmente dio lugar al Homo sapiens, nuestra especie, actualmente la única especie humana del planeta. Pero ¿cómo hemos llegado a ser cómo somos? ¿Cómo
hemos ido cambiando? Han sucedido muchos cambios a lo largo de los años que nos han hecho ser humanos. A través de los estudios de diferentes restos
arqueológicos y paleo-antropológicos conocemos un poco más nuestra evolución biológica y cultural. La Cueva del Tiempo hará posible sentir la experiencia de
viajar al pasado y vivir en escenarios de hace miles de años, para poder comunicarnos con nuestros ancestros de una manera interactiva e inmersiva. De esta manera
será posible transferir el legado de Atapuerca a generaciones futuras de una manera innovadora.
Palabras Clave: REALIDAD VIRTUAL, ANIMACIÓN 3D, EVOLUCIÓN HUMANA, ANTROPOLOGÍA, COMUNICACIÓN.
Abstract
The human evolution can be defined as the human being transformation process since our ancestors’ period till current days. It has been a changing process that
ended in Homo sapiens, the unique human being that exists in the planet. How have we ended as we are right now? How have we changed? There have been
many changes along the time that made us humans. Studying the different archaeological findings and human remains we are able to know and to understand our
biological and cultural evolution. The Cave of Time will enable to feel the experience of travelling to the past and living in thousand years ago environments, in
order to communicate with our ancestors interactively. This way Atapuerca´s legacy will be transferred to future generations innovatively.
Key words: VIRTUAL REALITY, 3D ANIMATION, HUMAN EVOLUTION, ANTHROPOLOGY, COMMUNICATION.
1. LOS YACIMIENTOS DE LA SIERRA DE
ATAPUERCA
Los Yacimientos de la Sierra de Atapuerca se localizan a 15
kilómetros de la ciudad de Burgos (España). Se encuentran en el
llamado Corredor de la Bureba, un pasillo geográfico que
conecta la cuenca del Ebro con la del Duero, entre la Sierra de la
Demanda y las estribaciones de la Cordillera Cantábrica. Se trata
del complejo paleo antropológico más importante del mundo
para el estudio de la evolución y el poblamiento humano en
Eurasia.
Esta sierra recoge una gran colección de yacimientos de
diferentes cronologías, registrando más de un millón y medio de
años de historia de la humanidad, una auténtica enciclopedia de
la Evolución Humana en Europa. En ella se concentran restos
de al menos tres especies humanas diferentes (Homo antecessor,
Homo heidelbergensis y Homo sapiens). La abundancia de restos
recuperados y la excepcionalidad de algunos hacen que este lugar
sea un referente de imprescindible cita en cualquier estudio de la
evolución humana. Ya han pasado más de 30 años de
investigaciones y los hallazgos de la Sierra de Atapuerca han
conmovido los ámbitos científicos y de divulgación de la
arqueología y paleontología del mundo entero.
Figura 1. Excavaciones en los yacimientos de Atapuerca
El Proyecto Atapuerca trata de estudiar y recuperar las
actividades de los humanos del último millón de años.
Actualmente el prestigio de los yacimientos de la Sierra de
Atapuerca no se debe sólo al valor científico de sus restos, sino
también por su contribución a crear un modelo de organización
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100
y de trabajo profesionalizado formado por un equipo de
especialistas en muy diversas disciplinas tales como la geología,
arqueología, paleontología, palinología...
Debido a los grandes y excepcionales hallazgos y sobre todo al
gran trabajo científico, organizativo y multidisciplinar, en 1997 el
Equipo de Investigación de Atapuerca recibe el Premio Príncipe
de Asturias a la investigación científica y técnica. Pocos años más
tarde estos esfuerzos tuvieron un reconocimiento mundial, en el
año 2000 estos yacimientos fueron declarados Patrimonio de la
Humanidad.
La Fundación Atapuerca es consciente de la trascendencia de los
descubrimientos y de la importancia que representan por lo que
el proyecto del que trata este artículo, pretende hacer llegar este
legado a la sociedad a través de la aplicación de las nuevas
tecnologías. El uso de las nuevas tecnologías como soporte de
difusión e investigación, en especial como complemento a
proyectos de conocimiento y musealización constituye a día de
hoy una realidad.
avanzando en el tiempo podemos ver a estos personajes
desarrollando trabajos de su vida cotidiana. Podremos
comunicarnos con ellos, acercarnos y ver en un primer plano su
forma de vida: fabricando herramientas, haciendo fuego… Por
este motivo será imprescindible una recreación tanto de los
elementos orgánicos como de las animaciones lo más realista y
espectacular posible.
Haciendo uso de las más modernas y precisas técnicas de
modelado, animación, iluminación y shading, se recrearán las
costumbres y forma de vida de las diferentes etapas prehistóricas
con los diferentes ambientes en los que vivían nuestros
antepasados, en base a los estudios existentes. Las
escenificaciones desarrolladas se visualizarán mediante un
software de representación de Realidad Virtual desarrollado a
medida para el proyecto, en el cual se integrará el guión de
contenidos interactivos que permitirán al usuario disfrutar de
una experiencia participativa, la acción será conducida en
función de las decisiones del público.
2. OBJETIVOS
En este artículo se pretende presentar la conjugación de las
tecnologías apropiadas aplicadas al patrimonio, con el objetivo
de trasladar a la sociedad la importancia de la evolución humana
de una manera más innovadora, didáctica e interactiva, creando
un vínculo entre la investigación y los agentes sociales.
Para beneficiar la puesta en valor y divulgación de patrimonio
histórico y arqueológico, la Cueva del Tiempo pretende
comunicar, difundir y transferir su riqueza a generaciones futuras
de manera muy visual e interactiva. El proyecto consiste en el
diseño y montaje de un espacio de realidad virtual estereoscópica
permanente que permita sentir la experiencia de viajar en el
tiempo y vivir en escenarios de hace miles de años, para poder
comunicarnos con nuestros antepasados de una manera
inmersiva y espectacular.
Figura 3. Modelo 3D de Homo antecessor (en fase de ejecución).
Figura 2. Escenario virtual de la Cueva del Tiempo
Se pretende sumergir al público en el pasado para comunicarnos
con homínidos de diferentes épocas. Para ello se realizará la
simulación de una cueva virtual por la que según vamos
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Durante este recorrido por la cueva virtual podemos
encontrarnos con los diferentes grupos humanos que habitaron
Europa en la Prehistoria, como por ejemplo con individuos de la
especie Homo antecessor realizando herramientas de piedra o
practicas de canibalismo, así como a Homo heidelbergensis cuidando
a los individuos enfermos del grupo o enterrando a sus muertos.
Avanzando en el tiempo también podremos observar a los
conocidos neandertales haciendo fuego, curtiendo pieles o
haciendo sonar los primeros instrumentos musicales de los que
tenemos constancia. Por último también podremos conocer un
poco mejor a nuestra propia especie, Homo sapiens, a quienes
podremos ver realizando pinturas rupestres en el interior de la
cueva.
El proyecto técnicamente es un enorme puzle donde se
conjugan: interpretación de documentación científica
(arqueológica, paleontológica, antropológica...), creación y
construcción 3D de escenarios, modelado 3D orgánico,
animación 3D de personajes, guión de contenidos, sonido
101
sintético, programación de software, sistemas avanzados de
proyección etc. Para la correcta y coherente composición de
todas las piezas se requiere de un equipo multidisciplinar
altamente especializado.
3. PROCESO DE TRABAJO
El carácter del proyecto implica durante todo el desarrollo una
continua colaboración entre especialistas en diferentes
disciplinas, que podemos sintetizar en dos grupos:
-
-
Expertos en tecnología de realidad virtual:
diseñadores, modeladores y animadores y
programadores 3D.
Expertos científicos: antropólogos, arqueólogos y
biólogos.
La planificación de un trabajo de estas características requiere
una cuidadosa planificación, así como un buen análisis y
preparación de las tareas antes de llevarlas a cabo. A
continuación se describe un resumen de las labores desarrolladas
hasta el momento así como las futuras, con las dificultades que
han ido surgiendo y las soluciones que se han tomado.
3.1 Elaboración del pre-guión: definición del escenario base
y especies a recrear
Para arrancar el proyecto se ha elaborado un guión inicial en
base a las especies seleccionadas para representar la evolución
humana, que son: Homo antecessor, Homo heidelbergensis, Homo
neandertalensis y Homo sapiens.
En base a este guión se ha recreado un escenario base en el que
irán aconteciendo escenas de la vida cotidiana de los diferentes
homínidos. Para ello se ha idealizado la sierra tal y como pudo
ser hace un millón de años.
La contextualización medioambiental es un factor relevante a
representar, por lo tanto en el proyecto se verá reflejada la
transformación bioclimática del entorno, en base a las directrices
de los expertos en Biología, Paleontología Animal y Botánica del
Equipo de Investigación de Atapuerca.
Figura 4. Ilustración de campamento de Homo heidelbergensis. Autor:
Mauricio Antón.
3.3 Modelado 3D de escenario en diferentes épocas
En base al guión elaborado se ha recreado el entorno con los
detalles necesarios para cada etapa: lugar donde se hacían los
enterramientos, donde se curtía la piel, etc. De la misma manera,
se ha recreado minuciosamente la fauna, flora y clima para cada
etapa. Para ello se han dedicado grandes esfuerzos en representar
vegetación realista en tiempo real, utilizando para ello técnicas
avanzadas en programación 3D.
3.4 Modelado 3D de personajes
Paralelamente a la idealización del escenario de nuestra Cueva
del Tiempo, se han modelado las diferentes especies de
homínidos, en base a la definición antropomórfica para cada uno
de ellos, aportada por los expertos del Equipo de Investigación
de Atapuerca, y teniendo especial cuidado en los aspectos más
relevantes, entre otros: morfología de cráneo y cara, estatura y
peso. Cada homínido ha sido recreado en diferentes edades y
sexos.
3.5 Texturizado
Una vez terminado el modelado, se ha procedido a texturizar,
también en función de las especificaciones antropomórficas.
3.2 Elaboración del guión detallado
Una vez desarrollado el guión inicial, se ha desarrollado con
mucho más detalle para conseguir principalmente los siguientes
objetivos:
-
Preparar el escenario 3D adecuado a las diferentes
escenas de cada etapa: en qué especie y dónde se
comenzaba a utilizar instrumentos musicales, dónde y
cuándo se cuidaba a los enfermos…
-
Representar la comunicación entre los homínidos para
poder hacer la animación teniendo en cuenta dicha
comunicación.
En el desarrollo de este guión es necesario tener en cuenta la
comunicación y cómo transmitir a la sociedad la evolución de la
comunicación humana.
Figura 5. Texturizado en detalle de Homo antecessor (en fase de ejecución).
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Este proceso ha sido clave para cerrar con alta definición de
detalle la recreación de los 4 tipos de homínidos, siendo muy
importante representar detalles como su expresión en la cara, la
piel curtida o el bello corporal.
3.7 Animación
Esta fase se encuentra actualmente en ejecución. Con el character
setup desarrollado para cada personaje, se están animando los
manejadores en base al guión definido.
Cuando se proceda a incorporar los modelos en tiempo real, se
aplicarán técnicas que permitan sacar el máximo realismo de las
texturas, como bump mapping, para conseguir un mayor realismo
en los cuerpos que aparecen en escena, como representar la
rugosidad de la piel humana.
3.6 Caracterización (rigging)
El esqueleto es la base en la animación de los personajes que
participan en la escena, con el que podemos conseguir el
movimiento de las distintas zonas anatómicas de la misma forma
que lo harían en la realidad.
Primero se ha creado hueso a hueso un esqueleto esquemático
con la estructura de uno real siguiendo la anatomía del
homínido. Una vez terminado se ha procedido a “pintar” en el
modelo las áreas de influencia de cada uno de estos huesos, para
conseguir limitar qué zonas se ven afectadas en los movimientos
y cuáles no.
Figura 7. Experto en arqueología experimental simulando una escena del
guión como guía para la animación.
Para dotar a estas animaciones del máximo realismo, se han
filmado las diferentes escenas del guión con actores aportados
por la Fundación, expertos en arqueología experimental,
permitiendo de esta manera representar de manera totalmente
fidedigna los gestos y tiempos de las diferentes escenas.
3.8 Programación
Una vez se dispongan de todos los contenidos: 3D estático,
animaciones, sonidos, fichas multimedia, etc., se programará la
aplicación en tiempo real. Esta etapa estará dividida en dos
subtareas bien diferenciadas:
-
Representación del guión mediante la generación de
un diagrama de estados finito. Será necesario para
establecer una red de posibles alternativas en la
comunicación que simule una aparente inteligencia,
permitiendo al usuario comunicarse con los
homínidos, pudiendo acceder de una escena de la vida
cotidiana (nodo) a otra diferente por diferentes
caminos.
-
Programación de técnicas avanzadas de última
generación en tiempo real. Muy utilizadas en
videojuegos, será una de las claves para sacar el mayor
partido del modelado y dotarle de un alto realismo.
3.9 Instalación y puesta en marcha con hardware
Figura 6. Esqueleto de homínido (en fase de ejecución).
Después se han creado varios manejadores para los personajes
con el objetivo de simplificar la animación. Así están
previamente configurados para que muevan grupos de huesos de
forma realista y no tengamos que ir hueso a hueso.
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La visita será instalada en un espacio de realidad virtual
estereoscópico permanente que permita sentir la experiencia
única de comunicarnos con nuestros ancestros. Para ello, un guía
dirigirá el viaje bajo la demanda del público se comunicará con
los personajes de la escena según los visitantes lo deseen,
haciendo cada visita diferente.
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4. CONCLUSIONES
Las nuevas tecnologías están irrumpiendo en el ámbito del
patrimonio arqueológico, histórico y cultural como instrumentos
de transmisión del conocimiento. En poco más de dos décadas
se está confirmando su gran utilidad como soporte de difusión e
incluso en investigación.
Se pretende hacer partícipe a los visitantes, crear un nexo entre
ellos y los yacimientos de la Sierra, dando un paso más allá de la
reconstrucción virtual para generar una experiencia. Nos
encontramos en un punto en el que necesitamos nuevos
métodos que ayuden a la comprensión, agilizando el diálogo con
nuestro pasado a través de los diferentes periodos que
componen nuestra evolución.
El objetivo que busca este proyecto es replantear los yacimientos
de la Sierra de Atapuerca desde un nuevo punto de vista
utilizando un nuevo concepto de musealización, para dar a
conocer los fascinantes aspectos de la evolución humana de una
manera singular.
AGRADECIMIENTOS
Me gustaría agradecer el esfuerzo y la apuesta de la Fundación Atapuerca por un proyecto de carácter innovador que permita a la sociedad
difundir la evolución humana, así como en el desempeño y dedicación al proyecto de todo el equipo de producción de Virtualware.
Este proyecto está financiado por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) a través del Plan Avanza 2009, expediente:
TSI-070100-2009-387.
BIBLIOGRAFÍA
ARSUAGA, JUAN LUIS y MARTÍNEZ, I. (1998): “La especie elegida. La larga marcha de la Evolución Humana”. Temas de Hoy.
Madrid.
BERMÚDEZ DE CASTRO, J.M. (2004): “Hijos de un tiempo perdido. La búsqueda de nuestros orígenes”. Ares y Mares. Barcelona.
CARBONELL, E. (2005): “Homínidos: las primeras ocupaciones de los continentes”. Ariel. Barcelona.
DÍEZ, C.; MORAL, S.; NAVAZO, M. (2009): “La Sierra de Atapuerca. Un viaje a nuestros orígenes”. Everest. León.
NVIDIA (2005): “GPU Programming guide 2.4.0”. NVidia.
WILLIAMS, R. (2001): “The animator´s survival kit: a manual of methods, principles and formulas for classical, computer, games, stop motion and Internet
animators”. Faber & Faber. Londres.
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Realidad Virtual para la dinamización de entornos rurales.
Un caso práctico: Red Parque Cultural
Unai Baeza Santamaría
VIRTUALWARE. Departamento Turismo, Patrimonio y Difusión Cultural. Basauri, España
Resumen
En las últimas décadas se ha trabajado intensamente en la forma de promocionar y poner en valor el patrimonio natural , cultural y arqueológico de las zonas
rurales, con el objetivo de obtener herramientas: prácticas, cercanas a la ciudadanía y que permitan conocer su riqueza, respetando y conservando toda su esencia.
La realidad virtual se presenta como una solución con un gran potencial para la dinamización del territorio, con excelentes resultados de explotación que la avalan
como experiencia exitosa.
Palabras Clave: REALIDAD VIRTUAL, TURISMO SOSTENIBLE, PATRIMONIO NATURAL, CUEVA VIRTUAL,
CAMPAMENTO VIRTUAL.
Abstract
In the last few decades, there has been an intense work on the way of promoting and adding value to the cultural, natural and archaeological heritages in rural sites.
At this point, there is a new point of view searching new tools closer to the society, which enable to show their wealth, while observing and preserving all its essence.
Among these tools, Virtual Reality provides an exceptional instrument in this spirited bet of archaeological and cultural sites managers with excellent exploitation
results in some real cases that prove this evidence.
Key words: VIRTUAL REALITY, SUSTAINABLE TOURISM, NATURAL HERITAGE, VIRTUAL CAVE, VIRTUAL CAMP.
1. PROYECTO RED PARQUE CULTURAL
El proyecto Red Parque Cultural es una inicitativa de nueve
comarcas andaluzas para la puesta en valor, gestión y promoción
de su patrimonio histórico. La cooperación entre los territorios
pretende ofertar espacios naturales, museos, centros de
interpretación, yacimientos, edificios históricos... dentro de la red
de turismo cultural de cada territorio.
No se trata de poner en valor algún yacimiento, monumento o
paraje, se trata de valorizar y gestionar el conjunto de elementos
que en cada territorio definen sus valores más auténticos,
haciendo viable una oferta global que potencia la identidad de
cada comarca.
•
Conseguir que el importante patrimonio de la zona deje de
ser un conjunto importante de elementos estáticos y
aislados, de manera que se configure una oferta global
como producto cultural.
•
Sensibilizar a la población y buscar su participación en el
proyecto, implicándola en la puesta en valor de los recursos
existentes.
•
Difundir el conocimiento de los recursos a través de la
utilización de las nuevas tecnologías.
Este modelo de Parque Cultural está llevando diferentes
acciones en torno a factores como:
•
Planificar la gestión del patrimonio cultural y natural.
•
Ordenación la oferta.
•
Definir los modelos de interpretación del mismo.
•
Proteger, conservar y difundir el Patrimonio.
•
Seleccionar/valorar los hitos patrimoniales.
Figura 1. En Red Parque Cultural participan nueve comarcas: Altiplano
Granadino, Alto Guadiato, Campiña Sur Cordobesa, Condado de
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Huelva, Filabres-Alhamilla, Guadalteba, Guadix, Comarca Nororiental
de Málaga y Serranía de Ronda.
2. LA TECNOLOGÍA DE REALIDAD
VIRTUAL PARA LA DINAMIZACIÓN DE
ENTORNOS NATURALES
concretamente un escáner láser Faro Photon, de medio alcance. Se
han tomado más de más de 500 fotografías digitales de precisión
para aplicarlas sobre la superficie virtual, además de diferentes
efectos especiales en tiempo real de última generación para dotar
al modelo de un alto realismo.
Dentro de los objetivos de la Red, la tecnología de Realidad
Virtual se convierte en una potente herramienta para el
aprovechamiento y explotación turística de los estos recursos
patrimoniales, resolviendo los problemas de conservación y
accesibilidad a los que se enfrentan instituciones y gestores del
patrimonio cultural.
De aquí a poco más de tres años atrás se palpa una creciente
actividad en la forma de promocionar y poner en valor el
patrimonio natural y cultural de las zonas rurales. Se están
llevando a cabo prácticas de muy diferente índole (no sólo
tecnológicas) y parece que se está dando un enfoque más
centrado en acercarse a la población para conseguir transmitir la
riqueza del patrimonio de una manera diferente.
Actualmente las nuevas tecnologías de la información y
comunicación están ayudando a superar poco a proco la brecha
digital en el medio rural. Vemos, por ejemplo, cómo el gran
Google está continuamente poniendo al alcance de la sociedad
nuevas herramientas muy aprovechables para la gestión y la
difusión de los recursos patrimoniales… Disponemos de
plataformas de navegación geográfica adaptadas para
dispositivos portables de última generación, o también
soluciones que permiten a los turistas volar virtualmente por el
mundo en 3D, disfrutando de los incomparables valles,
montañas y entornos naturales que posee nuestro planeta.
También es cierto que nos solemos encontrar, aunque cada vez
menos, con cierta falta de conocimiento sobre las posibilidades
de las nuevas tecnologías. Por eso se plantean en el artículo
varios casos prácticos en todo este ámbito relacionados con la
dinamización de los entornos rurales. Hablamos de Red Parque
Cultural, una interesante iniciativa a comentar más en
profundidad.
A continuación se presentarán algunas de estas acciones llevadas
a cabo para la difusión y puesta en valor de entornos rurales.
Figura 2. Los visitantes del Museo de la Prehistoria pueden explorar de
manera libre la galería virtual.
4. RECREACIÓN VIRTUAL DEL CERRO
DEL TRIGO
La Asociación Grupo Desarrollo Rural del Altiplano de Granada
ha apostado por esta reconstrucción virtual de un antiguo
campamento romano situado en la zona conocida como Cerro
del Trigo en las proximidades de la localidad de Puebla de Don
Fadrique.
Los vestigios de este campamento romano están formados por
una muralla defensiva de estructura casi rectangular, y en su
interior se ubican diferentes edificaciones como barracones,
torres o casas. Partiendo de los datos y conocimientos del grupo
de arqueólogos de Altiplano de Granada, se ha llevado a cabo la
reconstrucción virtual que permite idealizar este enclave más allá
de las ruinas actualmente existentes.
3. VISITA VIRTUAL A LA GALERÍA DEL
CALVARIO DE LA CUEVA DE ARDALES
Recientemente inaugurada en el Museo de la Prehistoria en
Guadalteba en Ardales, el objetivo principal del Grupo de
Acción Local Guadalteba es principalmente contribuir al
desarrollo económico y social de la comarca. La visita virtual,
expuesta para el disfrute del público en un sistema de
visualización de gran formato, e interactuable desde un gamepad,
permite recorrer en tiempo real el entorno tridimensional de la
cueva además de poder consultar mediante fichas multimedia sus
relevantes grabados y pinturas que datan del Paleolitico Superior
(hace unos 20.000 años).
Para llevar a cabo este proyecto se ha efectuado un proceso de
escaneado láser que ha permitido obtener una compleja nube de
puntos como punto de partida para la recreación tridimensional,
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Figura 3. Vista cenital de visita virtual del Cerro del Trigo
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El proyecto pretende mejorar la difusión y comprensión del
antiguo campamento de un gran valor arqueológico e histórico
situado en una zona conquistada por el ejército romano, donde
se estableció para vigilar el tránsito de la zona y controlar
posibles rebeliones.
El comunicado “Cueva de Santimamiñe. Un positivo balance de
visitas desde su reapertura en marzo del 2008”, difundido por la
Diputada de Cultura de la Diputación Foral de Bizkaia, Josune
Ariztondo, y Andoni Iturbe, Jefe del Servicio de Patrimonio
Cultural, hace un balance muy positivo de la experiencia.
5. VUELOS VIRTUALES
Ante la creciente competitividad de destinos y regiones, la
Realidad Virtual aporta un valor diferenciador respecto a los
canales de distribución tradicionales, y convirtiéndose en una
herramienta de promoción y difusión atractiva e interactiva para
el usuario.
Figura 5. Instalación estereoscópica instalada al pie de la Cueva de
Santimamiñe.
El yacimiento prehistórico de Santimamiñe comenzaba en marzo
de 2008 una nueva andadura con un enfoque multidisciplinar,
transformándose en estos escasos dos años, en un centro de
I+D+I, que ha contado con la participación de cerca de una
veintena de Centros de Investigación de todo el mundo y que se
ha visto respaldado por cerca de 20.000 visitantes.
Figura 4. Vuelo virtual desarrollado para la Asociación de Desarrollo
Rural Serranía de Ronda.
Los vuelos virtuales llevados a cabo para diversas comarcas de
Red Parque Cultural permiten adaptarse a diferentes medios y
soportes en función de las necesidades de la comarca: portales
on line de turismo, CDs interactivos o dispositivos de Realidad
Virtual para eventos como pantallas táctiles, puntos de
información táctiles, pantallas estereoscópicas, que despiertan la
atención entre los asistentes.
6. BENEFICIOS, RESULTADOS DE
EXPLOTACIÓN Y NUEVOS PROYECTOS
EN MARCHA
Los proyectos en realidad virtual para la puesta en valor del
patrimonio de la presente comunicación vienen precedidos por
buenas experiencias en casos reales, en los que la apuesta por
este tipo de soluciones ha tenido unos excelentes resultados,
como la Cueva de Santimamiñe.
Cueva de Santimamiñe. Resultados de explotación
Dentro de este proyecto de I+D+i, el papel de Virtualware
representa un importante papel: La recreación virtual de la cueva
de Santimamiñe se ha convertido en una potente herramienta de
difusión para socializar el conocimiento dentro de este ámbito
del patrimonio.
Dentro de los factores para medir el grado de satisfacción del
visitante, la visita virtual ha sido el mejor valorado, con un 4,79
sobre 5, obteniendo una media global de todo el proyecto de
4,56, un dato más que positivo, teniendo en cuenta que cifra de
visitas desde la apertura de la visita virtual en marzo de 2008
hasta diciembre del 2008 ha alcanzado las 20.276 visitas.
Nuevos proyectos en marcha
Estos resultados han hecho posible que hayan surgido nuevos
proyectos de envergadura en esta línea. El más relevante, la
Cueva del Tiempo, será inaugurado a primeros de 2011.
Este ambicioso proyecto promovido por la Fundación
Atapuerca, de carácter histórico artístico y cultural tiene como
objetivo comunicar y transmitir a la sociedad la riqueza de este
patrimonio que forma parte de nuestro pasado, para poder llegar
a la gente, y que pueda sentirse en la piel de nuestros
antepasados, entender cómo trabajaban, cómo cazaban y
comían… viviendo la experiencia en diferentes escenarios de su
vida cotidiana.
Se llevará a cabo el diseño y montaje expositivo de sistema de
visualización avanzado que permita sentir la experiencia de viajar
Abril 2011
108
en el tiempo y vivir en escenarios de hace miles de años, para
poder comunicarnos con nuestros predecesores de una
innovadora.
7. CONCLUSIONES
Las nuevas tecnologías están contribuyendo a dar mayor solidez
y también a generar expectativas de negocio en el medio rural,
para equipararse (dentro de lo que cabe) incluso con grandes
ciudades, al menos en buenas prácticas y es por eso que
queríamos compartirlo: ver cómo territorios con una importante
riqueza patrimonial pueden convertirse en un espacio turístico
de gran atractivo respondiendo a las nuevas demandas sociales
en el campo de la cultura y el ocio, abriendo nuevas perspectivas
económicas.
La Realidad Virtual se convierte en una poderosa herramienta
para la dinamización de entornos rurales por su carácter
comunicativo e interactivo, que se adapta a múltiples medios y
soportes para ser difundido entre la sociedad. Una buena
estrategia de innovación nos permite fomentar de una manera
incomparable el turismo sostenible, término ampliamente
conocido pero que es difícil de llevar a la práctica en muchas
zonas.
AGRADECIMIENTOS
Me gustaría agradecer el esfuerzo y la apuesta de los diferentes gestores de patrimonio en los trabajos desarrollados dentro del complejo
proyecto de cooperación, así como en el desempeño y dedicación al proyecto de todo el equipo de producción de Virtualware.
BIBLIOGRAFÍA
BARRERA S. (2008): “Virtual Reality Reconstruction and Visualization to preserve Cultural Heritage: Santimamiñe, a successful case”. Conference on
Virtual Systems and Multimedia Dedicated to Digital Heritage.
DIPUTACIÓN FORAL DE BIZKAIA (2010): “Balance Santimamiñe 2008/2009”, en Bizkaimedia, Gabinete del Diputado General (sección
noticias), 13 de enero de 2010, [online] http://www.bizkaia.net/home2/Bizkaimedia/Contenido_Noticia.asp?Not_Codigo=7487&Idioma=CA
GÓMEZ ROBLES L., QUIROSA GARCÍA V., 2009. New computer graphics technologies as knowledge tool in the field of the Historic Heritage: some
Spanish experiences. Revista Electrónica del Patrimonio Histórico, número 4.
Abril 2011
109
Estudio geométrico de piezas arqueológicas a partir de un
modelo virtual 3D
Antonio T. Mozas Calvache1, José L. Pérez García1, Vicente Barba Colmenero2 y Andrés López Arenas1
1
Departamento de Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría. Grupo de Investigación Sistemas
Fotogramétricos y Topométricos. Universidad de Jaén. España
2 Arq13, Estudio de Arqueología, S. L. España
Resumen
Este trabajo presenta una metodología para la realización de estudios geométricos de piezas arqueológicas de pequeño tamaño mediante un modelo virtual
tridimensional. Este modelo es obtenido mediante técnicas de captura con láser escáner, y permite obtener con gran precisión las medidas necesarias para el estudio
de la pieza. La técnica aporta, entre otras ventajas, la oportunidad de realizar estas medidas en zonas no accesibles en un entorno real y elimina la consiguiente
manipulación de la pieza, aspecto muy interesante para la conservación de la misma. La metodología propuesta se ha implementado en un caso real, un ídolo
antropomorfo femenino de apenas 12 centímetros de altura. Los resultados obtenidos de las mediciones realizadas sobre el modelo de la pieza han permitido obtener
importantes conclusiones.
Palabras Clave: FOTOGRAMETRÍA, LÁSER ESCÁNER, MEDIDAS GEOMÉTRICAS, PIEZAS ARQUEOLÓGICAS
Abstract
This paper describes the methodology for implementing geometric studies of little archaeological artefacts by mean of a 3D virtual model. This model is obtained
through laser scanner 3D technology and allows us to obtain high accuracy measures in order to analyze the artefact. The method proposed gives the opportunity for
performing these measures in inaccessible zones in the real object, and minimizing the manipulation of the artefact. This aspect is very interesting in order to
guarantee its conservation. This methodology has been implemented to a real case: an anthropomorphic feminine idol of around 12 centimetres in length. The results
obtained with the measuring of the model allow us to extract important conclusions.
Key words: PHOTOGRAMMETRY, LASER SCANNING, GEOMETRIC MEASURES, ARCHAEOLOGICAL ARTEFACTS
1. INTRODUCCIÓN
Las nuevas tecnologías de captura, adquisición y edición de la
información espacial aplicadas al patrimonio cultural y
arqueológico permiten la obtención de modelos tridimensionales
virtuales de edificios y piezas arqueológicas reales. Estas técnicas
son principalmente aplicadas con el propósito de documentar,
modelizar y representar estos elementos. En este contexto, la
modelización y representación digital de la realidad aporta la
incuestionable ventaja de permitir el acceso al objeto de forma
virtual, evitando su manipulación, y por consiguiente facilitando
su conservación. Otros beneficios son la transmisión de
información digital, la perdurabilidad en el tiempo (modelo
digital), la mejora de la precisión en las medidas, etc. TEJADO
(2005) presenta un análisis completo acerca de las ventajas e
inconvenientes que estas nuevas tecnologías aportan.
Dentro de las distintas técnicas de captura actuales destacan la
tecnología láser escáner tridimensional y la fotogrametría de
objeto cercano. La primera consiste en la captura de una nube de
puntos de gran densidad desde un escáner con lo que se obtiene
un modelo del objeto desde el punto de vista de la situación del
escáner. Con varias tomas del objeto desde varios puntos de
vista será posible obtener un modelo tridimensional completo
del mismo. La fotogrametría de objeto cercano está basada en la
obtención de varias tomas fotográficas a corta distancia, gran re-
solución y con una determinada geometría sobre el objeto. Tras
un proceso de orientación de las tomas fotográficas se podrá
llevar a cabo la extracción de información tridimensional
(extracción de elementos, MDS, ortofotografías, etc.),
obteniendo un modelo tridimensional del objeto normalmente
de menor densidad que en el caso anterior, pero con mayor
información radiométrica. Por tanto, los principales productos
obtenidos mediante estas técnicas son, respectivamente, una
nube de puntos gran densidad e imágenes fotogramétricas de
gran resolución. La combinación de ambas técnicas proporciona
un modelo tridimensional de gran resolución tanto geométrica
como radiométrica (ALSHAWABKEH, 2004).
Los estudios arqueológicos y del patrimonio tienden, cada vez en
mayor medida, a utilizar estos productos y otros derivados
(vistas espaciales 3D, VRML), debido fundamentalmente a la
mejora que proporcionan para la documentación patrimonial, a
lo que se suman otras ventajas culturales, turísticas y didácticas
(musealización virtual, recreaciones virtuales que facilitan la
comprensión del contexto histórico, etc.) (BERALDIN, 2005).
Dentro de las posibles utilidades que proporcionan estos
Abril 2011
110
modelos se encuentra el análisis geométrico de estas piezas
evitando la manipulación de las mismas, ya que se tendrá una
reproducción fidedigna en formato digital. Para esto, será
necesario crear un modelo tridimensional que abarque toda la
pieza, con una resolución geométrica tal que garantice la
precisión requerida en el estudio geométrico. Dependiendo de
esta resolución se podrán realizar mediciones muy precisas que
resultarían muy difíciles de obtener directamente sobre la pieza.
En general, se optará por técnicas de láser escáner
tridimensional, ya que en este tipo de estudios la componente
radiométrica y textural del objeto presenta menor relevancia. Las
técnicas láser escáner pueden reemplazar o complementar las
metodologías tradicionales cuando existen objetos complejos
que han de ser digitalizados de forma más o menos económica y
precisa (BOEHLER, 2001).
escáner o girando la plataforma donde se sitúa el ídolo. Además,
se debe garantizar la existencia de importantes zonas comunes
en los diferentes escaneos para asegurar la alineación y unión de
las nubes de puntos individuales, así como la eliminación de
zonas ocultas o no visibles desde un punto de vista individual.
Para la unión de las diferentes tomas en una sola, esto se
utilizarán posteriormente mecanismos de correlación superficial.
Aun teniendo la precaución de realizar diferentes tomas con
puntos de vista diferentes, en algunos casos es posible que
puedan aparecer quedar zonas ocultas no capturadas al escaneo
en las que será necesaria la posterior reconstrucción de la pieza
(DEVEAUA, 2005).
Este trabajo se centra en este tipo de estudios geométricos de
piezas arqueológicas, basados en modelos tridimensionales
obtenidos mediante técnicas de láser escáner tridimensional, que
presentan gran interés para determinar los aspectos geométricos
de las piezas (ESQUIVEL, 2007), obtener secciones, simular
virtualmente partes perdidas e intervenciones restauradoras,
determinar zonas restauradas no originales (FONTANA,
2002),o como base de información para analizar el desarrollo
constructivo de la misma (por ejemplo para determinar el
proceso o modo de fabricación de una pieza, PIRES, 2006). En
definitiva, el empleo de estas técnicas supone abrir unas
perspectivas sin precedentes en estudios sobre piezas
arqueológicas (CIOCI, 2005).
Obtenido el producto (modelo 3d), y utilizando cualquier
software especializado de los existentes en el mercado (CAD
3D), los especialistas técnicos y arqueólogos pueden realizar
cuantas mediciones y cálculos estimen necesarios para elaborar
un estudio geométrico completo. Este estudio aportará una
valiosa herramienta de análisis para la determinación tanto de las
medidas originales como para determinar el procedimiento
constructivo de estos objetos.
Como ejemplo de aplicación se presentan los resultados
obtenidos con la generación de un modelo tridimensional y la
realización de un estudio geométrico de un ídolo antropomorfo
completo, localizado en el yacimiento de Marroquíes Bajos en
Jaén (BARBA, 2010). Se trata de una representación femenina
procedente de la cultura calcolítica (III milenio A. N. E.). La
figura está tallada en un hueso de animal, posiblemente un
cuerno. Fue hallada junto con otra figura masculina y otra pieza
inacabada. Por lo tanto, presentan una connotación especial
debido a su singularidad (es la única pareja masculino-femenina)
dentro del conjunto de ídolos antropomorfos aparecidos en la
península Ibérica.
2. METODOLOGÍA
El proceso metodológico comprende los pasos necesarios para la
obtención del modelo tridimensional (captura de datos, fusión
de nubes de puntos y modelización), la posterior representación
del mismo y la realización de las medidas oportunas para la
determinación de un estudio geométrico completo. La captura
de datos se realiza con un láser escáner tridimensional de corto
rango de distancias (Minolta VI, Figura 1a).
El escaneo se realiza situando la pieza sobre un soporte móvil
fijado al mismo con masilla y pinzas (Figura 1b). Para cubrir toda
la pieza se realizan todos los escaneos necesarios desplazando el
Abril 2011
Figura 1. a) Láser Escáner Minolta VI; b) soporte móvil de captura
Figura 2. Proceso de alineación de nubes de puntos procedentes de varios
escaneos
Tras la captura, se realiza un proceso de modelización, en el que
se eliminan los puntos residuales no pertenecientes a la pieza, y
se alinean y unen todos los puntos obtenidos en los distintos
escaneos (Figura 2). El resultado será una nube de puntos
referidos a un único sistema de referencia. Este proceso de
modelización finaliza con la generación de un modelo triangular
a partir de los puntos, asignándole un color o una textura (Figura
3).
Habrá que tener en cuenta el grado de precisión obtenido con el
escaneo y el posterior procesamiento de los puntos. El escáner
utilizado tiene una resolución nominal de 0.17 mm en XY y
0.047 mm en Z y una precisión de 0.02 mm. Esta precisión
nominal se verá reducida debido a los diferentes procesos que
111
incorporan incertidumbre posicional, como la correlación de las
nubes de puntos, la resolución definitiva del modelo, etc. Una
vez analizados los resultados obtenidos en la fase de orientación
relativa (unión de nubes individuales) y la densidad de puntos y
por consiguiente, la resolución del modelo triangular (0.1mm),
se puede estimar una precisión de 0.1mm para este estudio. Este
valor marcará la precisión (cifras decimales) de las medidas que
se realizarán.
hipótesis inicial de su posible fabricación mediante un mismo
utensilio.
Pieza completa
Sec. 1. Cabeza
Sec. 2. Tronco
Figura 3. Proceso de modelización: nube de puntos, malla de triángulos,
modelo triangular y modelo suavizado.
Sec. 3.
Extremidades
inferiores
Volumen
Longitud
Anchura
(mm3)
(mm)
Profund.
(%)
(%)
(mm)
9254.2
118.2
22.1
100
100
9.3
2315.4
19.0
22.1
25.0
16.1
9.3
3021.0
37.3
20.4
32.6
31.6
7.1
3917.8
61.9
17.3
42.3
52.4
6.4
Tabla 1. Geometría de la pieza completa.
3. RESULTADOS
Una vez finalizado el proceso de modelización se procede a
realizar el estudio geométrico de la pieza para lo que se utilizarán
distintas representaciones de la misma obtenidas a partir del
modelo tridimensional. Estas representaciones pueden ser: vistas
3D, secciones, perfiles, cortes y curvados, etc. (Figura 4).
Figura 4. Representaciones obtenidas: Modelo poligonal, curvado eje
horizontal (Y) y vertical (Z)
Las distintas medidas serán realizadas sobre el modelo completo
o sobre las representaciones obtenidas. Los principales
resultados de las mediciones realizadas sobre el modelo virtual
tridimensional de la pieza objeto de estudio son descritos en la
Tabla 1 y Tabla 2 y en las imágenes de la Figura 5 a la Figura 9.
El análisis de las medidas muestra que la pieza geométricamente
presenta pequeñas desviaciones, algunas de las cuales (giro de la
cabeza) le confieren mayor expresividad. El estudio de las
proporciones de las distintas secciones refleja una mayor
relevancia de la cabeza sobre el resto del cuerpo. Se cree que este
aspecto de sobre ponderación de la cabeza puede enlazar con
piezas de similares características aparecidas en la cultura
minóica (cabeza triangular, brazos cruzados y nariz prominente),
relacionado con la idea de Diosa Madre. En cuanto a los detalles,
algunos fueron realizados con suma minuciosidad, por ejemplo,
en el caso de los ojos o de los senos, donde las medidas de la
parte izquierda y derecha son sorprendentemente similares
(Figura 5 y Figura 7). Los ojos presentan cuencas prácticamente
iguales en cuanto a su volumen. Esta circunstancia confirma la
Figura 5. Vista 3D y dimensiones de los ojos.
También destaca el cabello que presenta la pieza (Figura 9), no
solo por ocupar una gran extensión de la frente y espada, sino
por conseguir un gran detalle (trenzado). Cabe destacar la
importancia de la nariz en la cara de la pieza (Figura 8), con una
longitud superior a los 8 mm (7% del total de la pieza y un 44%
con respecto a longitud de la cara). Esta característica es habitual
en el resto de ídolos antropomorfos de la península.
Adicionalmente, con esta técnica se ha podido apreciar y medir
pequeñas erosiones producidas por el paso del tiempo en la
misma como en el caso del seno derecho, donde se ha detectado
un hueco de 1.1 mm3 (Figura 7). Estos defectos podrán ser
eliminados en un modelo virtual, con lo se podría obtener una
representación de la situación original de la pieza.
Otro aspecto importante es la longitud y situación de los brazos
y manos. Los brazos aparecen cruzados sobre el vientre. Tienen
dimensiones similares (35.4 mm en el brazo derecho y 35.2 mm
Abril 2011
112
en el izquierdo). Su posición puede ser debida a la idea de
solemnidad de este tipo de piezas (Figura 6). Las manos no son
utilizadas en contraposición con el hecho de son elementos
fundamentales de trabajo para el ser humano.
L
A
P
(mm)
(mm)
(mm)
izquierdo
3.9
3.8
1
derecho
3.8
3.8
0.9
izquierdo
35.2
10.0
-
derecho
35.4
8.8
-
Erosión seno derecho
1.5
1.5
0.5
Cuello
9.5
-
5.1
Caderas
-
12.1
6.4
Ojo
Brazo
Figura 7. Vistas 3D y dimensiones de los senos.
Ángulo (º)
Inclinación hombros
2.0
Giro cabeza -vertical
4.2
Giro piernas - vertical
10.5
Tabla 2. Geometría de detalles: L: Longitud, A: Anchura; P: Profundidad
Figura 8. Vista 3D y dimensiones de la nariz.
En definitiva, se ha detectado una gran precisión en la
materialización de ciertas partes de la figura, como la curvatura
dorsal o la sensación de simetría alcanzada. Guarda proporciones
muy similares a otros ídolos localizados en zonas muy distintas.
Debe existir para esta época unos estereotipos marcados por los
rituales para los que son utilizadas estas representaciones.
Figura 6. Vistas 3D general de la pieza (frente y perfil derecho) y
principales medidas.
Por otro lado, se ha determinado un giro de 11 grados en las
extremidades inferiores. Se trata de un aspecto destacable en la
figura y puede deberse al giro natural del material original del que
está fabricada la pieza (hueso de animal).
Abril 2011
Figura 9. Vistas 3D y dimensiones del pelo.
113
La metodología planteada ha posibilitado la obtención de valores
que han permitido a los arqueólogos plantear o reforzar sus
hipótesis de trabajo.
4. CONCLUSIONES
Este trabajo ha confirmado la viabilidad de la metodología
planteada gracias a la significativa cantidad de información que
se ha obtenido. La técnica empleada no es invasiva, permite
medir “sin tocar” las piezas arqueológicas a partir de un modelo
virtual tridimensional obtenido con gran resolución y exactitud
gracias al láser escáner tridimensional. El respeto a la pieza
original resulta fundamental en casos en los que la manipulación
pueda representar un riesgo para la integridad de la misma.
Las medidas realizadas sobre el modelo virtual garantizan gran
precisión y permiten obtener dimensiones cuya medida sobre la
pieza real resultaría imposible. El estudio geométrico realizado
aporta importante información para caracterizar la pieza
apoyando significativamente la labor de los arqueólogos.
Además, la técnica empleada permite obtener un modelo virtual
tridimensional que puede ser utilizado para numerosos fines
científicos y divulgativos.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo ha sido desarrollado en el marco del Proyecto IFOTEL (TIN-2009-09939) del Ministerio de Ciencia e Innovación y ha sido
cofinanciado a través de fondos FEDER y del Grupo de Investigación TEP-213 (PAI Junta de Andalucía)..
BIBLIOGRAFÍA
ALSHAWABKEH, Yahya et al. (2004): “Integration of digital photogrammetry and laser scanning for Heritage documentation”.
Proceedings of the XXI ISPRS Congress, Commission V WG 4, Istanbul, Turkey pp. 6.
BARBA, Vicente et al. (2010): Ciudad de la Justicia de Jaén. Excavaciones Arqueológicas. Consejería de Justicia y Administración Pública. Junta
de Andalucía. Almería.
BERALDIN, Jean Angelo et al. (2005): "Combining 3D Technologies for Cultural Heritage Interpretation and Entertainment."
Videometrics VIII, SPIE, vol. 5665, pp. 108-118
BOEHLER, Wolfgang et al. (2001): “The potential of non-contact close range laser scanners for cultural heritage recording”, en Proceedings
of the 18th International Symposium of CIPA, Potsdam Germany, pp. 8.
CIOCI, Andrea et al. (2005): “Digital Three-Dimensional Modeling of Heritage by Frequency-Modulated Laser Radar: the case of
Donatello’s David", en The 6th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage, VAST (2005), pp. 8.
DEVEAUA, Matthieu et al. (2005): “Strategy for the extraction of 3D architectural objects from laser and image data acquired from the
same viewpoint”, en International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences (Vol. XXXVI, Part 5/W17), MestreVenice, Italy, pp. 5.
ESQUIVEL, Juan Antonio et al. (2007): “Geometrical 3D laser scanner model of a Chalcolithic vessel (Gor, Granada, Spain)”, en
Archeologia e calcolatori, nº 18, pp. 229-241.
FONTANA, Raffaella et al. (2002): “Three-dimensional modelling of statues: the Minerva of Arezzo”, en Journal of Cultural Heritage, Vol.
3, nº 4, pp. 325-331.
PIRES, Hugo et al. (2006): “Close-range Laser Scanning Applied to Archaeological Artifacts Documentation. Virtual Reconstruction of
an XVIth Century Ceramic Pot”, en The 7th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage, VAST (2006), pp. 6.
TEJADO, José María (2005): “Escaneado en 3D y prototipado de piezas arqueológicas: las nuevas tecnologías en el registro, conservación
y difusión del Patrimonio Arqueológico”, en Iberia: Revista de la Antigüedad, nº 8, pp. 135-160.
Abril 2011
114
Abril 2011
115
Nuevas tecnologías en levantamientos aplicadas a la
restauración: “El Giraldillo’’
José Antonio Barrera Vera 1, Antonio Pérez Romero 2, Rafael Ortiz Marín 3 y Carlos Cobos Gutiérrez 3
Departamento de Ingeniería Gráfica E.U.A.T. Universidad de Sevilla, España.
de Ingeniería Gráfica. E.U.I.T.A. Universidad de Sevilla, España.
3 Departamento de Ingeniería Gráfica. E.T.S.I. Universidad de Sevilla, España
1
2 Departamento
Resumen
El trabajo hace referencia al levantamiento mediante un escáner láser basado en tiempo de vuelo y modelado sólido de la copia, realizada por métodos
tradicionales, de la veleta que corona la torre de la Giralda de Sevilla, el conocido “Giraldillo”.
Las grandes dimensiones del objeto de estudio y su ubicación en un lugar público hacen que otros métodos de obtención de datos no puedan aplicarse o precisen
elementos auxiliares para su puesta en práctica, lo cual supondría tener inhabilitada su exposición durante un tiempo.
Con ocasión del trabajo se tendrá oportunidad de contrastar los resultados de la aplicación de técnicas de levantamiento mediante estación total láser y escaneado
láser tridimensional.
Palabras Clave: PATRIMONIO, ESCANEADO 3D, MODELADO SÓLIDO, REALIDAD VIRTUAL, INGENIERÍA INVERSA.
Abstract
This work consists in the geometric survey of a big statue by means of a laser scanner and solid modelling. It has been chosen, for its complexity and singularity of
the image. It’s about the copy of the weather vane that crowns the tower of the Giralda of Seville, the well-known " Giraldillo ", carried out by traditional methods
a few years ago. The big dimensions of the study object and its location in a public place make that other methods of obtaining of data cannot be applied without
using auxiliary elements to be carried out, this would suppose to have disable its exhibition during a certain time.
By means of this experience we will have opportunity to contrast the results of the application of technical of geometric survey with laser total station and threedimensional laser scanner.
Key words: HERITAGE, 3D SCANNER, SOLID MODELLING, VIRTUAL REALITY, INVERSE ENGINEERING
1. OBJETIVOS
Un grupo de profesores de este Departamento realizó, en Julio
del año 2.000 el levantamiento de una nube de puntos del
Giraldillo, que se hallaba en las dependencias del Instituto
Andaluz del Patrimonio Histórico y que sirvió como soporte de
una triangulación para un posterior cálculo resistente.
Dicha nube se levantó con los mejores medios que se disponían
en aquellas fechas (Estación Total Leica TCR 1103) tomándose
datos desde 3 posiciones distintas y uniéndose posteriormente
las correspondientes nubes en una sola con un total de 17.705
puntos. Dicha nube, Figura 1, cumplió con su cometido que no
era otro que servir de base a una triangulación, pero generó el
sentimiento de realizar un modelo sólido de la escultura.
Este trabajo tiene pues dos objetivos:
1.
La elaboración del modelo virtual de la copia del Giraldillo
que se encuentra situada en la Puerta del Príncipe de la
Catedral de Sevilla y que substituyó al original, coronando
la Giralda, entre 1.997 y 2.005.
Figura 1. Nube de puntos obtenida en 2000
2.
A partir de los resultados obtenidos sentar las bases de un
protocolo para los levantamientos de esta naturaleza.
Abril 2011
116
2. ANTECEDENTES HISTÓRICOS
Atenea de Giulio Romano o de Perin del Vaga según otros
autores. Esta representación dio lugar al grabado de Marco
Antonio Raimondi, en el que pudo inspirarse Luis de Vargas.
2.1 De la veleta de la Catedral de Sevilla comúnmente
llamada Giraldillo
Es imposible resumir en unas pocas líneas casi quinientos años
de historia, no obstante pasaremos revista de manera casi criptica
a los aspectos esenciales.
2.2 De su función como veleta
La belleza de la estatua que corona la veleta ha relegado a
segundo término su propia razón de ser. Nos hallamos ante un
conjunto mecánico que permite el giro de una estatua hueca de
bronce que pesa 1.525 Kilogramos mediante una espiga interior
de diámetro variable con un valor mínimo de tan sólo 7
centímetros.
Dos breves datos pondrán de manifiesto la colosalidad de la
misma, en efecto sus pies miden algo menos de medio metro y
su altura es de tres metros y medio. La Figura 2 presenta el
vástago y el mecanismo giratorio de la veleta, datado en 1.770 y
situado en uno de los patios interiores de la Escuela Técnica
Superior de Ingenieros de Sevilla.
Figura 3. Palas Atenea: Marco Antonio Raimondi
El escultor Juan Bautista Vázquez “El Viejo” realiza el molde en
el que fue fundida por Bartolomé Morell (1.568) y subida al
campanario en Agosto de ese mismo año.
2.5 Del posible cambio de símbolo de la escultura
Como hemos dicho simboliza la virtud de la Fe, sin embargo
también existe la teoría de que en origen representó la virtud de
la Fortaleza cambiándose a raíz de los nuevos planteamientos
surgidos del Concilio de Trento (1.546-1.564).
Este planteamiento viene avalado entre otros hechos por:
Carencia de los atributos iconográficos clásicos de la
Fe en esa época como el cáliz o el libro de los
Evangelios por ejemplo.
Presencia de atributos claramente representativos de la
Fortaleza como casco, armadura y calzado claramente
inspirado en la “caliga” romana.
La inscripción que corona la Giralda “Turris
fortisima”
En contra y también entre otros destacamos:
Figura 2.Vástago y mecanismo giratorio. (1.770)
2.3 Del nombre de la misma
Inicialmente la escultura que corona la veleta se denominó
Giralda (ya que giraba). Don Miguel de Cervantes recoge ya este
nombre. Posteriormente se llamó Giralda a la torre que lo
sustenta y la figura de la veleta pasó a ser el Giraldillo.
2.4 De su diseño y fundición
El dibujo original de la escultura parece deberse al pintor Luis de
Vargas que pudo inspirarse en una representación de Palas
Abril 2011
En los documentos de la época
explícitamente que representa a la Fe.
se recoge
2.6 De las reparaciones y actuaciones que sobre ella se han
hecho
Han sido numerosas las intervenciones realizadas a lo largo de la
historia. Nos centraremos en la última por ser la más completa
de todas las realizadas y por haber participado en ella profesores
de este Departamento. En términos cronológicos los hitos más
importantes fueron:
1.997 Se determina fatiga del bronce de la escultura en
más de un 70% de la misma.
Se comienza a realizar una réplica de la misma.
117
El Giraldillo es bajado del campanario de la Giralda.
1.999 Tras una larga exposición al público de original
y copia, ésta es subida a la Giralda.
2.003 Se termina la restauración del original después
de seis años de trabajo y unos 600.000 euros de
inversión por parte de la Junta de Andalucía.
2.005 La copia es bajada de la Giralda y substituida, un
mes más tarde por el original. El coste de ambas
operaciones ascendió a 120.000 euros.
Leica ScanStation 2, es un modelo indicado que aúna las
cualidades de una estación total y un escáner 3D en un solo
aparato, lo cual acarrea indudables ventajas en la adquisición de
datos en campo, pues la orientación de los distintos escaneados
es inmediata, al tiempo que la georreferenciación con respecto a
puntos conocidos del entorno se facilita enormemente.
Sistema de medición láser que emplea es time-of-fly y el láser
empleado es tipo 3R, seguro para la vista de acuerdo con
IEC60825-1:2001. El rango de medición va desde 1 a 134 ó 300
m, dependiendo de la reflectividad del objetivo,
precisión de medida (de 1 a 50 m) 6 mm en posición y 4 mm en
distancia, resolución 4 mm, velocidad de escaneo de más de
4000 pts/s, longitud de onda del Láser verde, tamaño de punto 4
mm, campo de escaneado vertical de 0° a 270° y horizontal de 0°
a 360°, mínimo espacio entre pulsos 1.2 mm.
3.2 Organización de la toma de datos
Generación de nubes de puntos: se realizaron siete barridos de la
escultura, cuya distribución aparece reflejada en la Figura 5.
Figura 4. La copia del Giraldillo objeto del presente trabajo
Figura 5. Localización del escáner en los barridos realizados
2.7 De la ingeniería inversa aplicada a la escultura: La
Minerva de Arezzo
Es, probablemente, uno de los modelos sólidos más conocidos
realizado a partir de un escaneado laser. Si bien la técnica en el
empleadas es diferente de la aquí usada los buenos resultados allí
obtenidos justifican este trabajo, aplicable a levantamientos “in
situ”.
El círculo señala la localización de la escultura y los puntos rojos
las distintas posiciones del escáner.
Se trata de una representación de la diosa Minerva, realizada en
bronce y copia de otra atribuida a Praxiteles. Data del siglo III o
IV (A de C) y fue descubierta en 1.541. La estatua mide unos
150 centímetros de altura y unos 150 kgs de peso, en la
actualidad se halla en el Museo Arqueológico de Florencia.
La restauración, de la que forma parte el modelo inicial fue
realizada, en el año 2.006, por la Sopraintendenza Archeologica
de la región de Toscana.
Los resultados iníciales de este modelo pueden apreciarse en las
referencias (GALLARDO FUENTES, 1998) y (MORÓN DE
CASTRO, 2006).
El modelo no solo permitió una restauración integral de la
escultura sino que posibilitó, dado que el brazo extendido
procedía de una restauración de 1.785, el análisis de otras
posibles formas iniciales de la escultura.
3. METODOLOGÍA
Tabla 1. Puntos generados en los barridos
3.3 Trabajos realizados en gabinete
Una vez finalizada la toma de datos se procedió, en gabinete a la
realización de los siguientes trabajos:
Integración de los datos obtenidos en siete nubes de puntos y
eliminación la información sobrante, dado que el escáner toma
puntos de todo el entorno de la escultura. En una primera fase,
eliminamos los puntos situados detrás del Giraldillo y los del
soporte Figuras 6 y 7.
Seguidamente se realiza un filtrado de la nube de puntos, para
eliminar posibles redundancias
3.1 Equipo empleado en la toma de datos
Preparados los puntos, procedemos a realizar la triangulación
3D. Hemos optado por realizar una triangulación superficial, que
Abril 2011
118
consume menos recursos informáticos y también es más fácil de
manejar. Figura 8.
representan un aspecto demasiado rugoso, que no corresponde a
la realidad del objeto escaneado. Esto hace necesario realizar un
suavizado de la superficie, pero teniendo en cuenta que los
puntos de base deben conservar su posición original, con objeto
de mantener una representación fiel del original. tal como
muestra las Figuras 10 y 11.
Figuras 6 y 7. Nubes de puntos completas desde uno y otro punto de vista
Figura 9. Agujeros en la triangulación
Figura 10. Superficies antes del suavizado
Figura 8. Resultado de la triangulación
Al tratarse de superficies sin espesor, se puede indicar al
programa de modelado qué parte de la superficie generada debe
ser visible, para poder diferenciar con facilidad cuál es la parte
exterior o haz (la que debe mostrarse visible) y la interior o envés
(que permanecerá invisible en todo momento).
En un modelo tan complejo como el que estamos estudiando es
muy frecuente que el programa cometa errores en la orientación
de las superficies, de manera que algunos conjuntos de
triángulos no se ven desde el punto de vista correcto. Como
consecuencia se hace necesario seleccionar las superficies
invertidas y cambiarles la orientación.
Una vez corregido este problema es necesario limpiar la
triangulación, buscando tanto mediante algoritmos automáticos
como manualmente, intersecciones de triángulos, caras
excesivamente puntiagudas, etc.
Una vez limpia la triangulación, obtenemos una primera
aproximación del modelo en el que con toda probabilidad
aparecerán huecos en las superficies.
El programa de modelado implementa algoritmos realmente
eficaces a la hora de interpolar en el relleno de agujeros, pero
algunos son demasiado grandes para rellenarlos y otros,
simplemente no debemos taparlos si sabemos que esa parte que
no se ve se ha medido desde otra posición del escáner.
Una vez realizadas todas las operaciones de revisión y
correcciones previas, obtenemos resultados que en principio
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Figura 11. Superficies después del suavizado
Una vez comprobados los correctos acabados de cada superficie
realizamos el ensamblaje de todas para obtener el modelo
completo. Empezamos uniendo dos superficies con suficiente
área de contacto.
El ajuste para la unión se realizó en tres fases, en primer lugar
seleccionando puntos de control comunes sobre los modelos
que debemos ajustar, buscando la máxima coincidencia y
también una distribución espacial adecuada, ocupando
posiciones en los lugares más extremos. La Figura12 pone de
manifiesto este proceso.
Una vez realizada esta primera aproximación se puede realizar
un “ajuste fino” automático. Tras esta segunda fase, debemos
proceder a unir las superficies que han intervenido para
119
conseguir un elemento único. Las Figuras 13 y 14 nos muestran
los resultados obtenidos
4. RESULTADOS
Es necesaria mayor densidad de puntos en zonas pequeñas de
gran detalle. El aspecto final quedará bastante mejorado una vez
que se le asigne al modelo las texturas de foto.
Como consecuencia de las limitaciones de resolución y del
proceso de modelado, ciertos de talles aparecen difuminados
(véase el broche de la pierna en Figura 15).
Figura 12. Selección de puntos de control para el ajuste de dos superficies
Figura 15. Vista de espalda
5. CONCLUSIONES
Figuras 13. Maqueta virtual resultante. Vista anterior
El escaneado laser empleado es un método fiable y flexible,
lo que le hace particularmente valioso en este tipo de
levantamientos de objetos fijos, de gran tamaño y en vías
públicas.
De la escasa proporción de puntos empleados, con relación
a los tomados y de los resultados obtenidos el modelo final
debe obtenerse por refinamientos sucesivos a partir de un
modelo básico. La secuencia sería pues una primera toma
de datos y confección del primer modelo (El básico), una
segunda toma de datos para rellenar “agujeros” y densificar
la malla y así sucesivamente.
Ante la uniformidad de la toma de datos del escáner el
levantamiento debe completarse con otros realizados con
escaneos específicos para definir elementos muy orgánicos.
Con carácter general la iluminación ha de ser lo más
homogénea posible a efectos de la asignación de textura.
5.1 Como líneas de posibles investigaciones podemos citar:
1ª.
Establecer protocolos de actuación para reducir los
problemas de la triangulación con las técnicas actuales.
2º. Buscar nuevos algoritmos de triangulación y/o mallado de
la nube de puntos aportando soluciones novedosas como
podría ser trabajar más la nube de puntos para obtener una
densidad más homogénea, introduciendo parámetros que
controlen la posición del scanner y la distancia de cada
voxel.
Figura 14. Maqueta virtual resultante. Vista posterior
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120
BIBLIOGRAFÍA
De carácter técnico
AGUILAR GÁLEA, José A. (2004): Métodos y técnicas de reproducción artística aplicadas a la conservación y difusión del patrimonio escultórico. I
Congreso Internacional de Patrimonio, Desarrollo rural y Turismo en el siglo XXI. Osuna.
BARRERA VERA, José A. (2006).: Aplicación de tecnologías innovadoras en la documentación geométrica del Patrimonio Arquitectónico y Arqueológico.
Tesis Doctoral. Sevilla.
BARRERA VERA, José A et al. (2005): Nuevas tecnologías de levantamiento aplicadas a la arqueología y la restauración: La muralla almohade de Sevilla.
Sevilla.
COBOS GUTIÉRREZ, Carlos et al.(2008): Introducción a la representación gráfica por ordenador. Sevilla (Publicaciones de la Escuela Técnica
Superior de Ingenieros de Sevilla)
ROCCHINI, C.; CIGNONI, P.; MONTANI,C.; PINGI, P.; SCOPIGNO, R.; FONTANA, R.; GRECO, M.;PAMPALONI,
E.;PEZZATI, L.; CYGIELMAN, M.; GIACHIETTI, R.; GORI, G.; MICCIO, M.; PECCHIOLI, R.: 3D Scanning the Minerva of Arezzo.
PEZZATI, L. et al. (2008): 3D Scanning of Artworks . Handbook on the Use of Laser in Conservation and Conservation Science.
RICO IGLESIAS, Daniel.: Aplicación de herramientas informáticas industriales de alto nivel a levantamientos historico-artisticos: El
Giraldillo de Sevilla. Proyecto Fin de Carrera.
De carácter histórico
GALLARDO FUENTES, José M.; JIMÉNEZ MARTIN A. (1998): Cuatro siglos de reparaciones del Giraldillo. El Giraldillo (La mirada del otro).
Sevilla.
MORÓN DE CASTRO, María F. (2006): La escultura del Giraldillo de la Catedral de Sevilla y su interpretación iconológica. Córdoba: (Publicaciones
Caja Sur).
Abril 2011
121
Fotogrametría de bajo coste para la modelización de edificios
históricos
José Luis Pérez García, Antonio T. Mozas Calvache, Francisco Javier Cardenal Escarcena
y Andrés López Arenas
Departamento de Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría. Grupo de Investigación Sistemas
Fotogramétricos y Topométricos. Universidad de Jaén. España
Resumen
En los últimos tiempos las metodologías y herramientas utilizadas para el estudio y la documentación del patrimonio histórico han sufrido un importante avance al
disponer de un mayor abanico de posibilidades para abordar estas tareas. Sin embargo, algunas de estas nuevas posibilidades, tales como las estaciones
fotogramétricas digitales o el sistema láser escáner, si bien facilitan y mejoran de manera importante los trabajos y productos obtenidos, tienen un coste bastante
elevado, que en muchos casos no permiten su utilización. En este trabajo se presentan diferentes técnicas fotogramétricas de bajo coste, que permiten obtener
productos con precisiones aceptables y muy interesantes para el estudio, la documentación y modelización de documentos históricos.
Palabras Clave: FOTOGRAMETRÍA, MODELIZACIÓN, PATRIMONIO, RECTIFICACIÓN.
Abstract
In recent times the methodologies and tools used for study and documentation of cultural heritage has undergone remarkable progress, we have a wide range of
possibilities to tackle these tasks. However, some of these new possibilities, such as digital photogrammetric stations or laser scanner system facilitate and
significantly improve the work and obtained products but it has fairly high costs, which in many cases not allow its use. This paper shows different techniques of low
cost photogrammetry to obtain very interesting products with an acceptable accuracy for the study, documentation and modeling of historical documents.
Key words: PHOTOGRAMMETRY, MODELING, HERITAGE, RECTIFICATION
1. INTRODUCCIÓN
Las técnicas fotogramétricas permiten obtener representaciones
fidedignas de la realidad, con carácter métrico y con una
reducción importante de subjetividad, por lo que constituyen
una herramienta muy útil e interesante en los trabajos de
documentación patrimonial para la realización de proyectos
arqueológicos y arquitectónicos de diferente índole (proyectos de
rehabilitación o restauración, estudios estratigráficos de
paramentos, etc.). La aplicación de técnicas fotogramétricas con
estaciones digitales y de nuevas tecnologías como el láser escáner
terrestre, están siendo utilizadas cada vez con más normalidad en
trabajos de este tipo. Así, MAÑANA et al. (2008), GUIDI et al.
(2008) o EL-HAKIM et al. (2008) utilizan la tecnología laser
escáner en trabajos de documentación patrimonial. De la misma
manera, y a modo de ejemplo podemos encontrar otros autores
y trabajos, tales como CÁMARA y LATORRE (2003) y
ALMAGRO (2008), donde se utilizan estaciones fotogramétricas
y los diferentes productos derivados de su uso para llevar a cabo
estudios en el ámbito de la documentación patrimonial.
Debido a esta inercia, las nuevas metodologías de bajo coste
presentan en la actualidad un importante auge en el estudio de
edificios históricos. Este auge se debe en parte a una significativa
mejora de rendimiento y reducción de costes con respecto a
otras tecnologías más tradicionales o más innovadoras y
novedosas. El desarrollo de técnicas de bajo coste ha venido
como consecuencia del avance actual de la tecnología y de la
disminución de los precios de instrumental, ya que éstas técnicas
se basan en la utilización de cámaras digitales convencionales,
estaciones topográficas con medida directa de distancias sobre el
objeto y aplicaciones informáticas de desarrollo propio con bajo
coste computacional.
2. NECESIDADES Y PRODUCTOS.
Los diferentes productos que se pueden plantear con estas
técnicas están dirigidos a necesidades concretas surgidas en los
diferentes trabajos relacionados con el estudio y mantenimiento
de los edificios históricos (documentación, restauración, estudios
estratigráficos, modelización, etc.)
Necesidades bidimensionales.
Una necesidad básica con las que nos podemos encontrar en
este tipo de trabajos, es la de representar a una escala
determinada los diferentes paramentos planos que constituyen
un edificio, de una manera global y continua pero con detalle
suficiente para llevar a cabo el estudio planteado. Desde este
punto de vista, un producto muy interesante para llevar a cabo
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122
dicha representación, es el mosaico de imágenes rectificadas u
ortorrectificadas, ya que nos permitiría representar de manera
métrica y a una resolución determinada la realidad del paramento
estudiado con un significativo grado de objetividad en
contraposición con los tradicionales dibujos y planos obtenidos
por un operador, normalmente experto, mediante la
interpretación y generalización de la realidad. A su vez, facilita la
realización de estudios evolutivos que puedan utilizarse para
analizar el resultado de una intervención. En esta línea, también
se puede plantear esta necesidad de representación 2D para
superficies no necesariamente planas, que obligarían a utilizar
proyecciones sobre un plano u otra superficie (LEROY 2006).
Este producto podrá ser la base para llevar a cabo otras
representaciones posteriores, ya realizadas por profesionales
específicos del área de estudio (restaurador, arqueólogo, etc.).
Además podrá ser utilizado como “textura real” para una futura
modelización virtual de dicho lienzo o paramento.
Como se comentó con anterioridad, una de las técnicas
fotogramétricas más simple está basada en la rectificación de
fotografías mediante una transformación proyectiva. Este
proceso consiste en la corrección de la fotografía realizada, o
parte de ella, de la distorsión provocada por la perspectiva cónica
fotográfica. Esta rectificación permite pasar de un plano
existente en la realidad a un plano proyectado por el proceso
fotográfico y viceversa, relacionando las coordenadas existentes
con sus coordenadas fotográficas correspondientes. Entre las
ventajas de utilización de esta técnica destaca, además de su
coste, su posible aplicación sin necesidad de conocimiento
previo de la geometría interna de la cámara (focal, formato, etc.),
y de la orientación de la misma en el momento de la captura, lo
que permite trabajar con cámaras convencionales de óptica no
fija. Por otro lado, presenta la limitación de la necesidad de
dividir el objeto de estudio en elementos estructurales más o
menos planos.
3. METODOLOGÍA Y RESULTADOS
La metodología de trabajo planteada para la modelización de
edificios históricos mediante técnicas topográficas y
fotogramétricas de bajo coste, contempla distintas fases
distribuidas en el tiempo y dependientes unas de otras.
Inicialmente, se ha de llevar a cabo una planificación general del
proyecto, contemplándose para ello, tanto los trabajos
topográficos como fotogramétricos que van a ser necesarios. En
esta fase, la compleja geometría que habitualmente presentan los
edificios históricos hace necesaria la correcta planificación de las
redes topográficas de apoyo. Las cuales deberán permitir la
obtención de suficientes puntos para definir la estructura básica
de lienzos, paredes, bóvedas, etc., medir los puntos de control
necesarios para orientar y proyectar las fotografías y definir un
sistema de referencia común y estable para todo el proyecto. En
cuanto a la planificación de los trabajos fotogramétricos, se
deberán analizar el número y situación de las tomas fotográficas
teniendo en cuenta aspectos como el formato, resolución de la
cámara y escala de trabajo, las características del objetivo y sus
distorsiones, la ubicación y orientación de los lienzos para
determinar el horario más adecuado para la realización de las
tomas, la presencia de obstáculos y zonas ocultas intentando
garantizar una cobertura completa, etc. Tras la fase inicial, se
realiza la materialización, observación, cálculo y compensación
de las redes topográficas planteadas. Una vez definida la red
topográfica base, se puede llevar a cabo la toma, verificación y
obtención de las distintas fotografías necesarias para cubrir todo
el objeto. En esta fase se han de tener en cuenta dos
condicionantes muy importantes y que pueden entrar en
conflicto: la necesidad de una cobertura completa y redundante
del objeto de estudio y la necesidad de minimizar el número de
fotografías necesarias para aumentar el rendimiento del trabajo,
por lo que se deberá buscar un equilibrio entre ambos.
Necesidades tridimensionales.
Por otro lado, según ALVAREZ et al. (2003) el estudio histórico
o arquitectónico de un edificio se concibe como un elemento
único y tridimensional, por lo tanto, el modelo grafico que lo
represente cumplirá estas dos características: unicidad y
tridimensionalidad, frente a las representaciones como conjuntos
de alzados independientes entre sí y con los cuales es difícil
relacionar las diferentes partes de un mismo edificio. La forma
más simple de representación es mediante la realización de un
modelo volumétrico consistente en la extracción de las líneas
definitorias más importantes del edificio.
A partir de esta representación tridimensional se podrían obtener
otros productos derivados como perfiles o secciones, vistas
perspectivas, modelizaciones virtuales, etc. Este producto más
global también se puede obtener con estas técnicas. Para
conseguir este modelo se ha de obtener la estructura del edificio
mediante técnicas topográficas y/o fotogramétricas y añadirle la
información radiométrica obtenida, por lo que existe la
necesidad de relacionar correctamente las representaciones
bidimensionales independientes con la estructura global
tridimensional, permitiendo pasar del sistema de referencia
general al sistema de referencia particular y viceversa.
La rectificación de una fotografía requiere, al menos 4 puntos
con coordenadas conocidas. Para minimizar el número de
puntos a medir y mejorar los resultados de la proyección, se
deben situar estos puntos en los extremos de las fotografías, y en
zonas de solape de fotografías consecutivas, de forma que un
mismo punto pueda servir para las dos fotografías solapadas.
En este trabajo se presenta una descripción de estas técnicas
fotogramétricas de bajo coste, analizando la metodología de
trabajo. Para ello, se muestran diferentes resultados obtenidos en
varios proyectos de restauración y documentación patrimonial de
edificios históricos.
La obtención de las imágenes rectificadas y del consiguiente
mosaico contempla la obtención previa del plano
correspondiente al lienzo mediante un ajuste mínimo cuadrático
de los puntos que lo definen, la obtención de las coordenadas
proyectadas de los puntos, la medida de los puntos en las
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Figura 1. Software para rectificación proyectiva
123
fotografías, la rectificación proyectiva de cada una de las
imágenes (Figura 1) y la obtención del mosaico de imágenes que
definen cada lienzo (Figura 2).
Figura 2. Fortaleza de la Mota: Obtención del mosaico de imágenes que
definen un lienzo. Ejemplo de eliminación de arbolado mediante el uso de
fotografías desde diferentes puntos de vista
Como se comentó con anterioridad, existen casos donde el
lienzo sometido a estudio no se puede adaptar a una superficie
plana. Es muy habitual la presencia de estructuras cilíndricas o
cónicas donde esta técnica de rectificación no sería efectiva. En
estos casos se deberá recurrir a otro tipo de proyecciones (figura
3).
Una vez obtenidos los mosaicos de imágenes rectificadas se
pueden llevar a cabo todos los estudios y representaciones
derivadas cuyo documento base sea este tipo de productos. En
esta línea estarían los estudios estratigráficos (figura 5),
vectorización de estructuras de interés para la restauración y
conservación (figura 4), etc.
Paralelamente, se puede proceder a la extracción de la estructura
externa e interna del edificio (Figura 6), mediante la fusión de
técnicas topográficas y fotogramétricas. La estructura funcionará
como un armazón en la que descansa las diferentes superficies
existentes (malla triangular) dando lugar a una malla
tridimensional del edificio (MOZAS y PÉREZ 2008).
En cada una de las superficies se podrán insertar las imágenes
rectificadas disponibles en su ubicación real, lo que genera un
modelo tridimensional y virtual del edificio, en el que los
mosaicos de imágenes rectificadas son utilizados a modo de
textura de los distintos lienzos. Una gran ventaja de los modelos
tridimensionales obtenidos con esta metodología es que utilizan
texturas reales, por lo que cualquier tipo de visualización virtual
del mismo es percibida de manera mucho más realista (Figura 7).
Figura 3. Fuente de la Magdalena (Jaén): Obtención del mosaico de
imágenes proyectadas sobre un cilindro. Fotogramas originales. Desarrollo
cilíndrico individual y obtención del mosaico.
Del modelo obtenido puede extraerse todo tipo de
representaciones como secciones, proyecciones, cortes, vistas,
planos, alzados, digitalización de elementos, etc., dependiendo
del producto requerido.
4. CONCLUSIONES
Las técnicas fotogramétricas presentadas en este trabajo basan su
rentabilidad en la combinación de instrumental más económico y
modelos sencillos como la rectificación proyectiva de imágenes
que minimiza el apoyo topográfico y posibilita el uso de cámaras
convencionales de óptica variable sin la necesidad de llevar a
cabo una orientación externa de las imágenes. Además esta
transformación nos permite transferir información del espacio
proyectado (2d) al espacio objeto (3d) en ambos sentidos. La
principal restricción de la rectificación proyectiva es la necesidad
de que el objeto sea lo más plano posible, por lo que la hace muy
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124
interesante en el caso de edificios históricos, donde estos
paramentos suelen abundar.
Figura 4. Fortaleza de la Mota: Digitalización sobre mosaico de imágenes
rectificadas. Ortofotomapa y Vectorial.
Figura 6. Torre del Homenaje (Torres de Albanchez): Estructura
tridimensional del edificio. Transformación de productos del sistema local 2d
al sistema global 3d.
Figura 5. Fuente de la Magdalena. Análisis estratigráfico (mosaico lienzo
este).
Figura 7. Vistas modelizadas del exterior (A) e interiores (B) de la Torre
del Homenaje. Torres de Albanchez (Jaén).
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125
En el caso de tratar con edificios con estructuras más complejas,
se hace necesario utilizar otro tipo de proyecciones como la
ortoproyeccion sobre un plano o los desarrollos de superficies
de revolución. En este caso si es necesario disponer de una
representación previa de la superficie y de la orientación externa
de las diferentes fotografías que se desean proyectar o
desarrollar.
La obtención de un modelo virtual de los edificios con texturas
fotográficas reales es un producto que aporta unas enormes
posibilidades para cualquier profesional que pueda requerir
representaciones de todo o una parte del mismo. Este producto,
al poseer un carácter métrico, puede ser utilizado tanto para
documentación patrimonial, como musealización virtual, para
proyectos arquitectónicos de rehabilitación o restauración,
estudios arqueológicos de paramentos, etc.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo ha sido desarrollado en el marco del Proyecto IFOTEL (TIN-2009-09939) del Ministerio de Ciencia e Innovación y ha sido
cofinanciado a través de fondos FEDER y del Grupo de Investigación TEP-213 (PAI Junta de Andalucía).
BIBLIOGRAFÍA
ALMAGRO, Antonio (2008). La puerta califal del castillo de Gormaz. En Arqueología de la Arquitectura, nº 5, pp. 55-77.
ALVAREZ GONZALEZ, Irantzu, et al. (2003): “Diferentes propuestas para la representación geométrica de edificios históricos”, en
Arqueología de la Arquitectura, nº 2, pp. 9-12.
CÁMARA, Leandro y LATORRE, Pablo (2003). El modelo Analítico Tridimensional obtenido por fotogrametría. Descomposición,
manipulación y aplicaciones en el campo de la restauración arquitectónica. En Arqueología de la Arquitectura, nº 2, pp. 87-96.
EL-HAKIM, Sabry. et al. (2008): “Using Terrestrial Laser Scanning and Digital Images for 3D Modelling of the Erechtheion, Acropolis of
Athens”, projecto “Development of Geographic Information Systems at the Acropolis of Athens“
Web: http://www.photogrammetry.ethz.ch/general/persons/fabio/DMACH08_acropolis.pdf
GUIDI, Gabriele et al. (2008): “3D Modeling of Large and Complex Site Using Multi-sensor Integration and Mu lti-resolution Data”
Roman Forum in Pompeii, Italy, en The 9th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage, VAST 2008. Web:
http://www.photogrammetry.ethz.ch/general/persons/fabio/vast08_pompei.pdf
LEROY, Thomas. (2006): “Le sauvetage des églises de Voskopoja (Albanie). La documentation métrique des fresques pour leur
sauvegarde et leur restauration”, en XYZ, nº 109, pp. 29-34.
MAÑANA-BORRAZAS, Patricia et al. (2008): Una experiencia en la aplicación del Láser Escáner 3D a los procesos de documentación y
análisis del Patrimonio Constructivo: Su aplicación a Santa Eulalia de Bóveda (Lugo) y San Fiz de Solovio (Santiago de Compostela), en
Arqueología de la Arquitectura, nº5, pp. 15-32.
MOZAS CALVACHE, Antonio y PEREZ GARCIA, Jose Luis (2008). “Estudio Fotogramétrico de la Torre del Homenaje de Torres de
Albanchez. Jaén”, en Mapping, nº 124, pp. 6-10.
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126
Abril 2011
127
Optimización del modelado CAD para el análisis del
patrimonio histórico molinar
Miguel Castro-García1, José Ignacio Rojas-Sola1 y Mª del Pilar Carranza-Cañadas2
1
Departamento de Ingeniería Gráfica, Diseño y Proyectos de la Universidad de Jaén. España
Departamento de Ingeniería Gráfica y Geomática de la Universidad de Córdoba. España
2
Resumen
El empleo de las técnicas CAD (Computer-Aided Design) es una práctica normal y de carácter obligatorio si se considera la tarea de recuperación gráfica que
conlleva cualquier estudio de arqueología industrial. Por tanto, se deduce la importancia que un correcto modelado CAD tiene en los diferentes estudios y análisis,
como por ejemplo, los de simulación de un proceso físico mediante el método de elementos finitos. En este sentido, la comunicación pretende analizar aspectos críticos
en las superficies y mallado del modelo 3D que se presenta en la tarea investigadora de la recuperación gráfica de cualquier ejemplo de patrimonio industrial, como
por ejemplo, los molinos de viento de la Comunidad de Andalucía (España).
Palabras Clave: CAD, MODELADO 3D, MALLA POLIGONAL, MALLA NURBS.
Abstract
The use of CAD techniques (Computer-Aided Design) is a normal practice and is considered a mandatory task in the graphical recovery that involves any study of
industrial archaeology. Therefore, it suggests the importance of a successful modelling CAD has in the different studies and analysis, for example, simulation of a
physical process by Finite Element Method (FEM). In this sense, the communication is intended to analyze critical issues and meshing surfaces of the 3D model
presented in the research work of graphic recovery of any example of heritage industrial, for example, the windmills of the Community of Andalusia (Spain).
Key words: CAD, MODELLING 3D, POLYGON MESH, NURBS MESH.
1. INTRODUCCIÓN
La arqueología industrial requiere de las herramientas CAD
(Computer-Aided Design), para representar la realidad de los
restos en estudio, soliendo ser empleadas para la descripción
gráfica tanto del estado actual de conservación como de su
estado durante la época funcional del bien patrimonial, e incluso
para mostrar la evolución que ha tenido durante su fase de
construcción o de degradación.
De esta forma, se obtiene un modelo 3D virtual, en base a
estudios de diferente índole, cuya fiel reconstrucción resulta
clave en la calidad de los resultados obtenidos amén de los
análisis a realizar. Así se obtienen, entornos de realidad virtual
inforrealistas, que presentan tanto la representación gráfica de
los procesos de deterioro y puesta en valor, tanto físico como
químico, como de análisis propios de la ingeniería industrial.
Esta comunicación pretende analizar aspectos de diseño de la
fase de modelado mediante técnicas CAD para generar un
modelo 3D de un ejemplo de patrimonio histórico industrial con
características óptimas para su posterior utilización en dos tipos
de análisis: simulación dinámica y método de elementos finitos.
Para dicho trabajo, se tomará como base el modelo 3D de un
molino de viento harinero que ha sido objeto de estudio en el
marco del Proyecto de Investigación de Excelencia de la
Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de An-
dalucía titulado: El patrimonio histórico molinar eólico de
Andalucía, concedido en la convocatoria de 2007 a la
Universidad de Jaén, siendo su investigador principal el Dr.
Rojas Sola.
Por un lado se realiza una simulación dinámica, y por otro,
mediante la aplicación del método por elementos finitos (Finite
Element Method, FEM) a ciertos elementos de su maquinaria, se
podrán determinar los aspectos más influyentes de la fase de
modelado de acuerdo con los resultados obtenidos.
2. TÉCNICAS CAD EN ARQUEOLOGÍA
INDUSTRIAL
2.1 Antecedentes
La utilización de la expresión gráfica para el archivo y estudio de
los restos arqueológicos de cualquier índole, ha sido de gran
ayuda a lo largo de la historia. En concreto, en la arqueología
Abril 2011
128
industrial, los resultados gráficos en forma de croquis o planos
generados por parte de los arquitectos e ingenieros en el pasado,
se emplean en la actualidad como documentación de referencia
para dar sentido a los restos de actividad industrial, como
pueden ser las explotaciones mineras extinguidas e inaccesibles.
Gracias al desarrollo informático, la utilización de la expresión
gráfica se incrementó al adquirir una potencialidad que hubiera
sido difícil de prever. Dicho incremento en su empleo se debe en
un principio al desarrollo del diseño asistido por ordenador en
dos dimensiones de carácter vectorial.
Esta fase permitía describir gráficamente los elementos
arqueológicos de una forma exacta, con almacenamiento simple
y duradero de los datos originales y reproducibles en cualquier
equipo informático. El siguiente paso era evidente: las
representaciones pasaron de 2D a 3D. De esta forma, se
conseguían modelos más completos y se presentaban como base
para ser empleados en otras tareas investigadoras, como el
análisis funcional y la obtención de propiedades físicas.
No obstante, éste no fue el último paso ya que se evoluciona
para que las técnicas CAD puedan recoger cada vez más todas
las variables que conforman la realidad a generar, y obtener de
esta manera, resultados más completos. Por ello, el hecho de que
se considere la dimensión del tiempo en CAD, tan importante en
la arqueología, supone la posibilidad del estudio de los elementos
gráficos a través de un tiempo determinado. Esta cuarta
dimensión se asocia con los conceptos de simulación y
animación, como puede ser una visita virtual 3D a un yacimiento
desde cualquier punto del planeta o la simulación de la
morfología y propiedades físicas, químicas y otras tantas para su
estudio en función del tiempo, con objeto del análisis
cuantitativo en diferentes disciplinas como cualitativo a lo largo
de su evolución histórica.
hora de la representación gráfica de la realidad estudiada en
función de los datos de trabajo.
Una malla consiste en la descripción de una superficie mediante
una serie de puntos situados en el espacio que, estando
conectados entre sí, conforman la estructura de alambres.
Esta estructura presenta distintas configuraciones en función de
los modelos geométricos seleccionados como son curvas,
modelos poligonales de Bezier, B-spline, T-spline o NURBS
(Non-Uniform Rational B-Splines) (QUIROZ LARREA, 1994).
De todos ellos, se van a analizar aquellos en los que la superficie
la describe una malla poligonal frente a la descrita por NURBS.
2.3 Anatomía del modelado por polígonos
El modelo geométrico poligonal se basa en una malla que tiene
como base un sistema tridimensional de puntos, los
denominados vértices. A partir de ellos, se construye la
estructura de alambres por medio de las uniones entre los
mismos, formando triángulos u otro tipo de polígonos. En la
Figura 1 se observa el modelo de alambres basado en un modelo
geométrico poligonal perteneciente al sistema de linterna,
palahierro y barril que conforma parte de la maquinaria de un
molino de viento mediterráneo de eje horizontal.
2.2 Tipología de modelado
Para la optimización del modelado CAD a emplear en el análisis
de arqueología industrial, en el ámbito de la molinería de viento,
es necesario considerar que dicho modelo elemental de trabajo
se puede construir principalmente desde tres técnicas de
modelado: modelado sólido, modelado por superficie y
modelado generativo.
En el modelado sólido se consiguen modelos 3D mediante las
técnicas de geometría constructiva de sólidos (GCS) de forma
implícita o mediante sólidos de transformación, que pueden
responder a características físicas y químicas inherentes a su
material constituyente.
El modelado generativo son un conjunto de técnicas que se
basan en directrices procedentes de la naturaleza cuyo ajuste a
determinados sólidos es el más apropiado. Estas técnicas se
clasifican a grandes rasgos en L-System (también conocidos
como Lidenmayer), partículas y fractales.
No obstante, esta comunicación se centrará en el modelado de
superficie por polígonos por su importancia como técnica
empleada en numerosos programas de simulación y animación,
siendo su distribución de malla ampliamente empleada para
estudiar algunos aspectos de análisis mediante el Métodos de
Elementos Finitos.
Además, esta técnica se emplea tanto en el modelado 3D exacto
de un ente patrimonial como en el modelado orgánico donde se
sacrifica la precisión en pro de la creatividad del diseñador a la
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Figura 1. Modelo de alambres poligonal.
Este tipo de modelo geométrico es el más frecuente dentro del
software dedicado al modelado vectorial y paramétrico, puesto
que se trata de un modelo que presenta una gran exactitud a la
hora de su modelado y se ajusta perfectamente a las formas
primitivas de su diseño inicial.
2.4 Anatomía del modelado NURBS
Se puede definir una superficie NURBS como el producto
tensorial de dos líneas, cuyos parámetros descriptivos son una
serie de puntos de control que tienen asociados un determinado
grado en el espacio en que se represente.
De esta forma, se genera una superficie cuya geometría puede
describir desde modelos simples a modelos complejos, como
129
son las formas orgánicas (MATEUS SANTIAGO, 2007). No
obstante, la fase de modelado puede resultar más compleja
cuando se pretende obtener un diseño con formas simples y
detalles finos, como es el diseño de la maquinaria de un molino
de viento. En la Figura 2 se puede observar un cilindro y los
puntos de control de su superficie, que se empleará para su
estudio en un proceso de simulación de deformación en el
siguiente punto.
Este apartado tiene el objetivo de simular una deformación de
sus partes superiores según un modificador de malla
denominado deformación de forma libre (FFD, Free Form
Deformation). Una vez establecida las coordenadas finales de la
deformación resulta una simulación como la que se muestra en la
Figura 4.
Figura 4. Cilindros bajo la deformación FFD.
Figura 2. Geometría cilíndrica mediante modelado NURBS donde se
aprecia los puntos de control.
3. SIMULACIÓN
En esta comunicación, como se ha comentado anteriormente, se
pretende analizar dos escenarios de modelado, poligonal y
NURBS, para detectar los problemas al emplear uno u otro en
una simulación dinámica y en un análisis FEM.
Como punto de partida, se experimentarán con los cilindros
(Figura 3) de la linterna (Figura 1), cuya misión dentro de la
maquinaria del ingenio eólico es la de engranar con los dientes
de la rueda catalina (conocida también como rueda de puntería),
que se encuentra unida solidariamente al eje del molino de
viento. Estos dos modelos están elaborados mediante técnicas de
modelado de geometría poligonal (cilindro izquierdo) y de
geometría NURBS (cilindro derecho).
A partir del estudio de la modificación de la malla de la figura
anterior se puede comprobar cómo se adapta mejor a la
deformación FFD el cilindro modelado bajo la geometría
NURBS respecto a la poligonal mediante un análisis de curvatura
(PEREZ ARRIBAS, 2007). En consecuencia, el modelo de
geometría poligonal presenta una serie de estructuras que restan
suavidad a la nueva superficie generada, al mismo tiempo que
muestran ciertas discontinuidades cerca de los bordes superiores.
4. MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
De la misma forma que a la hora de modelar es preciso tener en
cuenta el resultado esperado en la simulación para escoger la
mejor geometría de malla de trabajo, al aplicar el método de
elementos finitos se debe de tener en cuenta la descripción
geométrica del modelo 3D. De esta forma, es posible evitar
errores y optimizar el tiempo de trabajo.
La cuestión que se analiza es el mallado para la realización del
análisis por elementos finitos de una geometría compleja que se
presenta en trabajos de arqueología industrial, como puede ser el
análisis por elementos finitos en todo el desarrollo de la llanta de
freno de la rueda catalina de un molino de viento harinero.
Este tipo de situación puede implicar un método de mallado en
el que sea preciso su refinamiento manual o mediante el empleo
de parches en la distribución espacial de la malla para obtener un
mejor resultado en el análisis (AURICCHIO, 2010). No
obstante, existen códigos procedentes de la investigación
académica que afronta este problema de una forma satisfactoria,
aunque el software profesional actual se rige por códigos
propietarios y este problema no lo aborda eficazmente,
generando errores en su resultados (DÖRFEL, 2010). Esta es
una de las razones por la cual muchos de los profesionales
prefieren el refinamiento manual al propuesto por este tipo de
software.
Figura 3. Cilindros. El izquierdo modelado según una geometría poligonal y
el de la derecha según una geometría NURBS.
En concreto, uno de los problemas de mallado a considerar son
las conexiones entre los diferentes parches para el ajuste de la
geometría de trabajo. Para ejemplificar el supuesto de una forma
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130
sencilla, se conectan dos mallas bidimensionales, como se
observa en la Figura 5, que ejemplifican la unión entre los
diferentes parches empleados en la llanta de la rueda catalina del
molino de viento.
Figura 6. Detalle del error que se produce al conectar dos mallas
bidimensionales.
5. CONCLUSIONES
En esta comunicación se pone de manifiesto la importancia de
decidir qué tipo de superficie, en concreto poligonal o NURBS,
debe adoptarse en función del estudio y análisis que se necesite
llevar a cabo desde el punto de vista de la arqueología industrial.
Figura 5. Mallas bidimensionales conectadas. La superior es una malla de
geometría NURBS y la inferior es de geometría poligonal.
Si se trabaja con geometrías NURBS pueden aparecer problemas
en la conexión debido a incoherencias en la malla al unir los
puntos de control de ambas geometrías (SEDERBERG, 2004;
ECHTER, 2010). Este hecho se aprecia limitado por una forma
de color rojo tanto en la Figura 5 como en la Figura 6.
En cuanto a los análisis de simulación o de FEM, la estructura
de malla poligonal ofrece un menor esfuerzo para la creación de
superficies de trabajo precisas, aunque en FEM su ajuste puede
crear tensiones no deseadas en la malla. Sin embargo, las
superficies NURBS poseen una gran potencialidad a la hora de
crear una solución de malla para FEM, aunque poseen ciertos
problemas como la necesidad de un refinamiento en la conexión
entre elementos de parche en los modelos 3D complejos.
En el proceso de simulación en el que interacciona la geometría
3D, existe una mejor adaptación al proceso de deformación o
degradación del mismo de las superficies NURBS que las
poligonales.
FINANCIACIÓN
Esta investigación ha sido financiada por la Junta de Andalucía (Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa) en la convocatoria de
Proyectos de Investigación de Excelencia en su convocatoria del año 2007, en el marco del Proyecto titulado “El patrimonio histórico molinar
eólico de Andalucía”.
BIBLIOGRAFÍA
AURICCHIO, F. (2010): “The importance of the exact satisfaction of the incompressibility constraint in nonlinear elasticity: mixed FEMs
versus NURBS-based approximations”, en Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, nº 199, pp. 314- 323.
DÖRFEL, M. R. et al. (2010): “Adaptative isogeometric analysis by local h-refinement with T-Splines”, en Computer Methods in Applied
Mechanics and Engineering, nº 199, pp. 264-275.
ECHTER, R. et al. (2010): “Numerical efficiency, locking and unlocking of NURBS finite elements”, Computer Methods in Applied
Mechanics and Engineering, nº 199, pp. 374-382.
QUIROZ LARREA, L et al. (1994): “Conexión no conforme de mallas de elementos finitos mediante una formulación híbrida”, en
Mecánica Computacional, vol. 14, pp. 520-528.
MATEUS SANTIAGO, S. (2007): “Ajuste con NURBS a una Malla Cuadrilateral Regularizada”, en Avances en Sistemas e Informática;
nº 3, pp. 109-115.
PEREZ ARRIVAS, F. (2007): “Modelado Geométrico del Casco de un Buque”, en Comunicación al Congreso Internacional de
Ingeniería Gráfica, INGEGRAF 2007.
SEDERBERG, T. W. et al (2004): “T-spline Simplification and Local Refinement”, en ACM transactions on graphics, nº 3, pp. 276-283.
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Virtual Hierapolis: tra tecnicismo e realismo
Francesco Gabellone, Ivan Ferrari, Francesco Giuri, Massimo Limoncelli
IBAM - ITLAB. Information Technologies Lab. Consiglio Nazionale delle Ricerche. Lecce. Italia
Resumen
Una de las principales actividades de la MAIER tiene como objetivo desarrollar una línea de investigación dirigida a la restauración virtual y la reproducción 3D
de los antiguos monumentos de la ciudad romana de Hierápolis de Frigia, Turquía. El proyecto, llamado "Virtual Hierápolis, se ha desarrollado gradualmente
en las últimas tres temporadas de excavación (años 2007-2009) y ha madurado a partir de las primeras experiencias de la RV aplicada a este sitio en años
anteriores. Esta investigación, coordinada por el Director de la misión italiana, prof. F. D'Andria, y llevada a cabo en el Laboratorio de Tecnologías de la
Información (ITLab) dell'IBAM-CNR de Lecce (Italia), implica unidades de investigación heterogéneas, comprometidas en actividades in situ, restauración e
interpretación de datos.
Palabras Clave: ESTUDIO RECONSTRUCTIVA, REALIDAD VIRTUAL, RESTAURACIÓN VIRTUAL.
Abstract
One of the main activities of MAIER - Italian Archaeological Mission at Hierapolis - has been the development of a research line aimed at the virtual restoration
and the three-dimensional restitution of ancient buildings in the roman city of Hierapolis of Phrygia, in Turkey. The project, named "Virtual Hierapolis," has
gradually articulated in the last three seasons of excavation (years 2007-2009) and developed from early experiences of Virtual Reality conducted on the same site
during previous years. The research, coordinated by the Director of the italian mission, prof. F. D'Andria, and conducted within the Information Technologies Lab
(ITLab) of the IBAM-CNR in Lecce, involves heterogeneous research units engaged in field work, restoration and interpretation of data.
Key words: RECONSTRUCTIVE STUDY, VIRTUAL REALITY, VIRTUAL RESTORATION
1. INTRODUZIONE
Importante città ellenistico-romana della Frigia, Hierapolis
dominava la valle del fiume Lykos, lungo un percorso che univa
lÁnatolia interna al Mediterraneo. Il sito si caratterizza sia per il
livello di conservazione dei resti monumentali sia per i diversi
gradi di integrazione con il contesto paesaggistico-ambientale ed
è meta del turismo internazionale, con più di un milione di
visitatori ogni anno. L’evoluzione dell’impianto urbano della città
è stata suddivisa in quattro principali fasi, separate da tre eventi
sismici che hanno profondamente segnato la storia della città.
La prima fase si inserisce tra la fondazione di Hierapolis e il
terremoto che la danneggiò gravemente nel 60 d.C. La seconda,
con la quale la città raggiunge il riconosciuto assetto
monumentale, ha inizio con gli interventi di ricostruzione e
trasformazione dell’impianto risalenti all'età flavia e proseguiti
nel corso del II sec. d.C. e in età severiana; termina con il
terremoto che colpì la città nella seconda metà del IV sec. La
terza fase comprende l’epoca protobizantina, che vede
Hierapolis trasformarsi in un importante centro della Cristianità
e si conclude con un altro devastante sisma, avvenuto intorno
alla metà del VII sec. d.C. L’ultima fase, in cui l’impianto è ormai
destrutturato, abbraccia in un arco cronologico molto ampio,
comprendente le epoche mediobizantina, selgiuchide e
ottomana. La Missione Archeologica Italiana di Hierapolis di
Frigia prende avvio nel 1957, quando Paolo Verzone (ordinario
di Storia dell'Architettura presso la Facoltà di Architettura del
Politecnico di Torino) ottiene dal governo turco la concessione
del sito di Hierapolis-Pamukkale per indagini storicoarchitettoniche. Parte integrante dell'attività della Missione, oggi
diretta dal Prof. Francesco D’Andria dell’Università del Salento,
sono gli interventi per il consolidamento e la conservazione delle
strutture e dei materiali emergenti dallo scavo.
Dalla consapevolezza dell'unicità e dell'insostituibilità artisticoculturale posseduta dal sito emerge la necessità di attuare limitati
interventi che permettano di tutelare questo bene e di porre in
evidenza la valenza delle testimonianze di uno dei principali siti
antichi dell'Asia Minore, inserito dall'UNESCO tra il patrimonio
dell'umanità. [I.F.- F.Gi.]
Figura 1. Ninfeo (II-III sec. d.C.)
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132
2. HIERAPOLIS VIRTUALE,
PRESENTAZIONE
L'attivazione di una specifica linea di Archeologia Virtuale è
certamente uno degli aspetti più innovativi del lavoro condotto
in questi ultimi anni dalla Missione Archeologica Italiana
(MAIER) a Hierapolis di Frigia. In effetti, i recenti sviluppi delle
tecnologie dell'informazione hanno portato alla nascita di nuove
discipline caratterizzate dall'unione dei metodi e delle tecniche
specifiche delle cosiddette "scienze dure" con le scienze
umanistiche.
Ciò rappresenta, soprattutto nel campo dell'archeologia e
dell'architettura, un importante aggiornamento degli studi
tradizionali condotti su edifici antichi. Nel progetto "Virtual
Hierapolis sono stati effettuati ad oggi 10 studi ricostruttivi, che
si concentrano su quegli edifici per i quali lo stato della ricerca ha
reso possibile una concreta ipotesi ricostruttiva.
Sin dai primi risultati il gruppo di lavoro ha adottato una chiara
strategia comunicativa basata sull’uso di algoritmi di calcolo e
tecniche di resa ultrarealistiche, al fine di offrire al pubblico dei
non addetti ai lavori strumenti di comunicazione di grande
impatto emotivo. Del resto questa scelta è non solo
condivisibile, per un mero interesse verso le soluzioni di punta,
ma risulta essere in linea con gli attuali sviluppi dell’entertainment e
della comunicazione per i Beni Culturali. Noi siamo convinti,
infatti, che l’efficacia del processo di comunicazione in questo
ambito sia strettamente connesso ad una rappresentazione il più
possibile svincolata dalle sterili interfacce di RV degli anni
novanta, dove il puro tecnicismo veniva esibito come prova del
raggiungimento di elevati standard scientifici, con risultati
storicamente definiti “freddi” e caratterizzati da quell’aspetto
tipico di “immagine sintetica”, generata da computer.
Figura 2. Ninfeo (II-III sec. d.C.)
Contrariamente a questa tendenza, la convinzione che
l’Archeologia Virtuale non abbia bisogno del realismo estremo
persiste ancora in alcuni ambiti di ricerca ed accompagna spesso
ricostruzioni che possono definirsi solo tipologiche o di
massima.
Tutto questo nell’era dei motori unbiased, dei simulatori Real Time
ultrarealistici, delle produzioni in CG che sconfinano a pieno
titolo nelle nuove forme di arte visiva. Oggi la rappresentazione
deve essere necessariamente proiettata sul piano del realismo e
del coinvolgimento emotivo dello spettatore, utilizzando le stesse
tecniche che la moderna cinematografia ci propone. La
tecnologia con la quale il realismo viene proposto nella semplice
Abril 2011
forma di un video o di una immagine di sintesi, come nel
progetto che presentiamo in questa sede, è però fortemente
carica sia di valore emotivocomunicativo che, soprattutto, di
valore scientifico, nel momento in cui le soluzioni adottate fanno
uso della scansione laser, del camera mapping, degli effetti
particellari, dei nuovi algoritmi di calcolo, della restituzione per
immagini e delle più avanzate tecniche di modellazione. La
comunicazione in questo caso diventa spettacolo e veicolo di
contenuti di alto livello, rivolta a tutti, ma realizzata con
strumenti di grande valore scientifico, dove il legante rimane
ancora una volta l’interdisciplinarietà ed il necessario dialogo dei
saperi. [F.G.]
3. UN APPROCCIO OLISTICO ALLO
STUDIO RICOSTRUTTIVO
La posizione filosofica dell'Olismo (SMUTS, 1926) è basata
sull'idea che le proprietà di un sistema, dalle particelle
microscopiche ai più complessi sistemi stellari, debbano essere
considerate come un intero, cioè non possono essere spiegate
esclusivamente tramite le sue componenti. Negli ultimi tempi è
maturata la convinzione che anche lo studio del Patrimonio
Culturale non possa essere percepito più come un insieme di
singoli oggetti, custoditi e schedati in musei o collezioni, senza
legami con il contesto storico e sociale. Gli stessi meccanismi e
documenti da cui muove una proposta interpretativa su un dato
devono essere descritti con chiarezza ed essi stessi devono essere
diffusi al grande pubblico. In tal modo il processo di ricerca è
definito con chiarezza ed il pubblico è di fatto coinvolto nel
valutare e interpretare un documento ed una soluzione sotto
diversi punti di vista.
Da queste considerazioni emerge una riflessione che investe lo
studio dei monumenti antichi, realtà complesse e articolate,
tasselli di un Patrimonio Culturale costruito dall’uomo per
addizione di elementi giustapposti e comunicanti, organizzati per
dare luogo a veri e propri “organismi architettonici” che, proprio
come le forme organiche, risentono di questa visione olistica.
Parliamo ovviamente anche di città, strade, monumenti, case,
aggregazioni abitative in cui le soluzioni costruttive vengono
ripetute e sono riconoscibili come parte di un “dominio di
appartenenza”. La città è certamente il “dominio” in cui una
visione olistica trova sicura applicazione: la costruzione di un
edificio determina condizioni uniche che influenzano le
costruzioni adiacenti e quelle successive.
Gli stessi elementi architettonici di base, cornici, capitelli,
colonne, fanno riferimento ad una complessiva “idea di città”.
Perciò il problema ricostruttivo di un edificio antico deve
estendersi necessariamente fino all’interpretazione e allo studio
dell’intero complesso urbano, fino alla ricerca e alla
rappresentazione di quella “idea di città” (ROSSI, 1978) nella
quale il singolo edificio è solo testimone parziale. Gli esiti di
questo studio ricostruttivo evidenziano quanto i singoli edifici di
Hierapolis siano poi estremamente rappresentativi di quei valori
espressivi e storici che ritroviamo in quasi tutti i monumenti
della città. Così matura la fisionomia complessiva di un contesto
antico che inizia a prendere nuova forma in un progetto
interdisciplinare per la conoscenza e la comunicazione con
sistemi di Realtà Virtuale in cui trovano posto il Ninfeo dei
Tritoni, la Via di Frontino, il Martyrion di San Filippo, la StoàBasilica, la Stoà di Marmo, per citarne alcuni.
133
Figura 3 e 4. Stoà-Basilica (II-III sec. d.C.)
La costruzione di un sistema di conoscenza basato sul VR
(GABELLONE, 2009) si basa sull'assunto che le connessioni ed
i feedback tra nodi semplici (nel nostro caso i singoli
monumenti) collegati in un sistema di fruizione unico, possano
dare origine ad un comportamento intelligente, o comunque
basato sulla cognitività, che permetta ad un pubblico di non
esperti di cogliere quella “idea di città” e di identità culturale cui
essi si riferiscono.
L’approccio olistico, vale a dire basato sulla comprensione dei
monumenti riferiti all’insieme, non preclude però la possibilità di
usare un metodo induttivo, che dal particolare volge al generale,
per trovare soluzione a particolari problemi interpretativi.
Abril 2011
134
Il processo di ricostruzione del Teatro, del Ninfeo dei Tritoni e
degli altri monumenti, è stato infatti realizzato per ‘anastilosi
digitale’, cioè attraverso la restituzione tridimensionale dei singoli
elementi architettonici e scultorei rilevabili. Ognuno di questi
elementi è stato rielaborato in tre dimensioni utilizzando la
modellazione NURBS (Non Uniform Rational Beta Spline) e le
Subdivision Surfaces a partire dai disegni di rilievo bidimensionali
restituiti nella scala di dettaglio.
Anche se nel caso del Teatro la quantità degli elementi
architettonici in crollo risulta sufficiente per la formulazione di
una ipotesi ricostruttiva plausibile, esiste comunque un problema
di frammentarietà dei reperti superstiti ed in taluni casi, per
fortuna assai ridotti, totale assenza di originali disponibili.
Come sempre avviene nelle ricostruzioni di contesti antichi,
queste informazioni più o meno frammentarie dell’aspetto
originario di un monumento, potrebbero dare luogo a seri
problemi di attendibilità. Per questo motivo, accanto alla
proposta ricostruttiva iperrealistica, abbiamo riportato un
modello di corrispondenza degli elementi originali, che
permetterà agli studiosi di rintracciare i criteri di ricostruzione,
formulare proposte alternative ed allontanare gli atteggiamenti di
diffidenza verso le tecnologie 3D, delle quali si fa facilmente
abuso nelle proposte ricostruttive. [F.G.]
4. IL RESTAURO VIRTUALE DEL TEATRO
Lo studio ricostruttivo della scena del teatro mira, attraverso
metodologie integrate di Computer Graphics, alla realizzazione di
un modello tridimensionale virtuale in cui tutte le informazioni
emerse dalle diverse discipline della ricerca archeologica
convergono in un “modello di conoscenza”.
La caratteristica principale di un manufatto architettonico è lo
stretto rapporto tra materiali e strutture - strutture e funzione - funzione
forma – forma e stile - stile e materiali, che hanno determinato la sua
realizzazione (MANNONI, 2000). Nella Virtual Archaeology
(GABELLONE, 2006; LIMONCELLI, 2009) la restituzione 3D
non è più vista come modalità di ricostruzione ideale di un manufatto architettonico,
bensì come una metodologia per la verifica e la sintesi dei dati
analitici finalizzati allo studio della logica funzionale e strutturale
di un edificio. Un ulteriore aspetto del restauro virtuale è la
comprensione del cosiddetto “aspetto tecnologico” . Il punto di
partenza è il considerare il teatro con quello che gli antropologi
definiscono “l’obiettivo tecnico” del costruttore” (ANGIONI, 1984);
con questo termine si vuole infatti definire la finalità di uno
individuo o più individui che, coordinati da una serie di
operazioni, prevedono come ultimo atto l’edificazione di una
struttura.
Per cui nessuna delle fasi costruttive è frutto di una scelta
casuale, ma ogni operazione rispecchia direttamente sia le
conoscenze tecniche dei produttori sia l’ambito culturale ed
economico dei committenti (BIANCHI, 1996).
Figura 5. Teatro (II-III sec. d.C.)
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135
Il progetto Hierapolis Virtuale prevede, inoltre, anche lo studio
del ciclo produttivo dei materiali da costruzione che comprende
la scelta l’approvvigionamento e la prima lavorazione dei
materiali, la rifinitura a piede d’opera e la realizzazione delle
strutture, la scelta delle soluzioni costruttive adottate, cioè tutte
le varie fasi del procedimento costruttivo, detta attività
costruttiva, prevista nel progetto architettonico. Dal punto di
vista dell'iter metodologico applicato allo studio ricostruttivo il
primo step è la documentazione dello stato attuale dell’edificio e
il reperimento di tutte le informazioni ancora riscontrabili da
un’analisi diretta del manufatto architettonico che vanno dai dati
emersi dallo scavo archeologico, all'analisi dei singoli elementi
architettonici fino al rilievo diretto o indiretto dell’edificio. Una
volta ottenute tutte le informazioni è possibile ad un secondo
step, cioè il passaggio dal rilievo alla restituzione 3D attraverso
l’elaborazione di uno o più modelli tridimensionali virtuali
relativi alle singole fasi storiche degli edifici. In questa fase
particolare attenzione è stata rivolta al texturing, cioè
all'applicazione dei materiali agli oggetti compositivi del modello.
Figura 6. Martyryon di S. Filippo (fine IV inizi V sec.)
Infatti, è stato eseguito un rilievo fotografico mirato al
campionamento di tutti i materiali impiegati nelle costruzioni
finalizzato a restituire agli edifici non solo il loro aspetto
volumetrico-spaziale ma anche il loro aspetto estetico in cui il
rapporto materiali-colori-decorazioni aiuta ad una maggiore
comprensione della composizione architettonica dei progetti
originari.
Nel caso specifico del teatro di Hierapolis, il cui studio è ancora
in corso e quindi soggetto ad eventuali successive modifiche, le
principali difficoltà nella realizzazione del modello 3D sono state
det-tate dalla notevole quantità degli elementi architettonici da
modellare che hanno determinato un modello composto da 700
oggetti per un totale di oltre 10 milioni di poligoni. Proprio a
causa della quantità di poligoni non è stato possibile modellare in
dettaglio la forma ogni singolo elemento architettonico, in
particolare i capitelli, architravi e stipiti delle porte, tutte le
cornici e i rilievi figurati posti nei podii del palcoscenico, al di
sopra del'architrave del primo ordine della scena e lungo le due
versure laterali. A tale inconveniente tecnico si è posto rimedio
attraverso il texturing e algoritmi di rendering, quali bump e
displacement, che hanno restituito all'edificio la precisione, e la
percezione, geometriche delle forme architettoniche originali.
[M.L.]
Figura 7. La via de Frontino (I-II sec. D.C.
RINGRAZIAMENTI
Un sentito ringraziamento a: Tommaso Ismaelli, Filippo Masino, Giorgio Sobrà, Lorenzo Campagna, Güven Güm Güm e Piera Caggia,
per il fondamentale contributo allo studio ricostruttivo dei monumenti di Hierapolis.
BIBLIOGRAFIA
ANGIONI G. (1984), “Tecnica e sapere tecnico nel lavoro preindustriale”, in “La ricerca folkloristica”, IX, pp. 61-70.
BIANCHI G. (1996), “Trasmissione dei saperi tecnici e analisi dei procedimenti costruttivi di età medievale”, in Archeologia
dell'Architettura, I, pp. 53-64.
GABELLONE, F. (2009), “Ancient contexts and Virtual Reality: From reconstructive study to the construction of knowledge models”, in Journal of
Cultural Heritage, Journal number 9069, Elsevier B.V.
GABELLONE, F. (2007), “La ricosruzione virtuale di contesti antichi in archeologia. Un’esperienza di studio condotta sul sito di Jure
Vetere”, in FONSECA D.-ROUBIS D.-SOGLIANI F. (A CURA DI), Jure Vetere. Ricerche archeologiche nella prima fondazione
monastica di Gioacchino da Fiore (scavi 2001-2005), Soveria Mannelli, pp. 417-426.
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136
LIMONCELLI, M. (2009), “Virtual Archaeology a Herapolis di Frigia: restauro virtuale e restituzione 3d degli edifici di ordine dorico”, in
Herapolis III (a cura di T. ISMAELLI), pp. 493-503, Istanbul.
MANNONI, T. (2000), Introduzione, in CAGNANA A., Archeologia dei materiali da costruzione, Firenze
ROSSI, A. (1978), “L’architettura della Città”, Marsilio Editori, Padova.
SMUTS, J.C. (1926), “Holism and evolution”, MacMillan, London.
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Anastilosis Virtual de Felipéia
Hélio Costa Lima
Departamento de Arquitectura de la Universidad Federal de Paraíba, Brasil
Resumen
El presente texto trata de una anastilosis virtual de Felipéia, capital de Paraíba, la primera ciudad fundada en Brasil bajo la corona española, en 1585, durante
la Unión Ibérica. Recientemente, recursos infográficos posibilitaron reconstituir, con gran precisión, la planta de la ciudad antigua, a partir de mapas holandeses de
1634-37, y establecer una primera hipótesis de configuración tridimensional de la ciudad. Ahora, se está comenzando con levantamientos y estudios, para realizar,
pieza a pieza, la anastilosis virtual de las construcciones y, después, la reconstitución virtual tridimensional total de la ciudad histórica, que permitirá realizar
paseos virtuales por sus calles, plazas y edificios.
Palabras Clave: ANASTILOSIS VIRTUAL, ARQUEOLOGÍA URBANA, ARQUITECTURA COLONIAL
Abstract
This text is about a virtual anastylosis of Felipéia, capital of Paraíba, the first city founded in Brazil under the Spanish Crown in 1585, during the Iberic Union.
Recently, infographics resources enabled the reconstruction, with great precision, of the old city’s ground plans from Dutch maps from 1634-37, and establish the
first hypothesis of a tridimensional configuration of the city. Now, measuring and studies are being done to make possible a piece by piece virtual anastylosis of the
buildings and, after that, a tridimensional virtual reconstruction of the historical city, which will enable virtual walkabouts on the streets, squares and buildings.
Key words: VIRTUAL ANASTYLOSIS, URBAN ARCHEOLOGY, COLONIAL ARCHITECTURE
1. PRESENTACIÓN
El presente trabajo, trata de una anastilosis virtual de la ciudad
de Felipéia, capital de Paraíba, el primer núcleo urbano fundado
en Brasil (1585) bajo la corona española – en el momento de la
unión de los dos reinos de Portugal y España entre 1580 y 1640.
Mientras que se conocía una media docena de mapas coloniales
de la ciudad, diseñados en los siglos XVI y XVII, no se había
podido, hasta ahora, reconstituir con fidelidad su planta
primitiva. Pero, este cuadro ha cambiado.
2. DESARROLLO
Recientemente, recursos infográficos posibilitaron realizar las
superposiciones de un mapa histórico holandés del siglo XVII,
con una planta actual de la ciudad, según ajustes de escala gráfica
rigorosamente proporcionales (Figura 1).
Así se pudo establecer, por primera vez y con gran precisión, la
planta de la ciudad antigua cuando esta tenía cerca de cincuenta
años (Figura 2).
La planta de la ciudad antigua, por su turno, fue superpuesta con
una fotografía hecha por satélite de la ciudad actual (hoy
nombrada João Pessoa), disponible en Internet (Google Earth)
(Figura 3).
Figura 1. El mapa histórico sobre la planta actual.
Considerando las lecturas de las reminiscencias tectónicas de las
construcciones de los siglos XVI-XVII, realizadas en el casco
urbano actual, y también con base en estudios realizados sobre la
ciudad, especialmente los de, MOURA FILHA (2004) y SOUSA
y NOGUEIRA (2008) ha sido posible hacer regresiones virtuales
hasta en el aspecto arquitectónico original de ciertos tramos y
locales de la cuidad (Figuras 4, 5 y 6).
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Figura 2. Planta de Felipéia ajustada a la planta actual de la ciudad.
Figura 5. Supresión de los elementos arquitectónicos de siglos posteriores.
Figura 3. Superposición de la planta de la ciudad antigua con fotografía
hecha por satélite.
Figura 4. Aspecto actual de trecho de la Calle General Osório (antigua
Calle Nova).
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Figura 6. Ensayo de regresión a la configuración del siglo XVII.
139
De esta manera, se ha podido levantar una primera hipótesis de
la configuración tridimensional del casco urbano inicial (Figura
7).
También se están haciendo levantamientos de campo, para
establecer los patrones arquitectónicos y sistemas constructivos
entonces en vigor (Figura10 y 11).
Figura 10. Levantamiento de los patrones arquitectónicos y sistemas
constructivos.
Figura 7. Hipótesis de configuración del casco urbano inicial.
Actualmente, se están comenzando trabajos de localización e
identificación de las reminiscencias arquitectónicas de la época
(Figuras 8 y 9), muchas de las cuales han sufrido modificaciones
y desfiguraciones radicales.
Figura 11. Levantamiento de los patrones arquitectónicos y sistemas
constructivos.
Figura 8. Localización e identificación de las reminiscencias arquitectónicas.
Figura 9. Localización e identificación de las reminiscencias arquitectónicas.
Estos estudios y prospecciones servirán de base para la
realización, pieza a pieza, de la anastilosis virtual de los edificios
de la época, cuyos primeros ensayos de modelaje 3-D están en
curso (Figura 12).
Figura 12. Ensayos de modelaje 3-D de los edificios históricos.
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3. CONCLUSIÓN
El próximo paso de la investigación será la reconstitución virtual
tridimensional de la ciudad histórica, que permitirá realizar
paseos virtuales por sus calles, plazas y edificios. El interés de
este trabajo abarca desde los estudios de arquitectura, urbanismo
y arqueología, hasta la educación patrimonial.
Existe aún, el interés por los estudios de la tectónica colonial,
sobremanera considerando el traslado de las técnicas
constructivas ibéricas tradicionales y su adaptación en el Noreste
de Brasil, además de la gama de posibilidades de aplicaciones
científicas y educacionales en diversas áreas de conocimientos.
La calidad urbanística de esta pequeña ciudad, su plano muy
regular, su implantación en acrópolis y sus perspectivas
monumentales, la hacen preciosa en lo que respecta al estudio de
los modelos urbanísticos ibéricos de los siglos XVI-XVII entonces regulados por las Ordenaciones Felipinas, o Las Leyes de
los Reinos de las Indias - sus singularidades y diferencias, así
como, sus identidades e hibridaciones.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a los Profesores José Luiz da Motta Menezes y Maria Berthilde Moura Filha, por sus preciosas contribuciones para la
realización de este trabajo.
BIBLIOGRAFÍA
MOURA FILHA, M. B. (2004). De Filipéia a Paraíba. Uma cidade na estratégia de colonização do Brasil. Séculos XVI-XVIII. Porto:
Universidade do Porto / Faculdade de Letras / Departamento de Ciências e Técnicas do Patrimônio, 2004. Tese de Doutoramento.
SOUSA, A. y NOGUEIRA, H. C. (2008) O plano de implantação da cidade da Parahyba (1585) – Partes 1 e 2. Revista Eletrônica
Vitruvius, Arquitextos 093.03 e 095.03, 2008. (disponível em www.vitruvius.com.br).
CRÉDITOS ILUSTRACIONES
Figura 1 - Superposición del mapa actual de la ciudad de Joao Pessoa con el mapa histórico holandés Frederica Civitas - Detalhe que ilustra o
livro de Barlaeus (BARLAEUS-1647). Biblioteca Nacional, Rio de Janeiro. Ca. 1637-1645 (1647). Pág. 346. Extraído de REIS FILHO N. G.
(2000) Imagens de vilas e cidades do Brasil colonial. São Paulo: EDUSP, 2000. p. 118.
Figura 2 – Superposición de la planta de Felipéia sobre Mapa da Cidade de João Pessoa (PMJP/SEPLAN), 1980.
Figura 3 - Superposición de la planta de Felipéia (arte nuestra) sobre fotografía de satélite de la ciudad de Joao Pessoa by Google
Earth/Digital Globe 2007. Disponible en www.googleearth.com acceso en abril 2008.
Todas las demás figuras y fotografías fueran producidas por el autor.
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Virtual Restoration of Fragmented Glass Plate Photographs
of Archaeological Repertoires
F. Stanco, D. Tanasi, G. Gallo
Dipartimento di Matematica e Informatica, Università di Catania, Italia
Resumen
Este papel describe un pipeline virtual de restauración para los platos rotos de cristal en el fondo del Departamento de Estudios Arqueológicos, Filológicos e
Históricos de la Universidad de Catania. Este archivo incluye raras imágenes de las actividades de excavación del Departamento en Sicilia y Grecia. Muchos de
los platos son dañados y fracturados y requieren una reorganización y una restauración virtual. Se puede aplicar a este caso un algoritmo de restauración que se
basa en el uso de las técnicas de procesamiento de la imagen. El algoritmo aumenta la calidad de las imágenes digitalizadas y sucesivamente realiza una rígida
matriculaciòn y la realineaciòn de los fragmentos. Una aplicación final de la técnica de inpainting llena los vacíos.
Palabras Clave: REPERTORIOS ARQUEOLÓGICOS, PLATOS DE CRISTAL, RECONSTRUCCIÒN AUTOMÁTICA,
INPAINTING
Abstract
This paper describes a virtual restoration pipeline for the broken glass plates in the fund of the Department of Archaeological, Philological and Historical Studies
of Catania University. This archive includes rare images of the excavation activities of the Department in Sicily and Greece. Several of the plates are damaged and
fractured and require virtual realignment and restoration. We adapted to this case a restoration algorithm based on the use of image processing techniques. The
algorithm enhance the quality of scanned images, and subsequently performs a rigid registration and realignment of the fragments. A final application of inpainting
techniques fills the gaps.
Key words: ARCHAEOLOGICAL REPERTORIES, GLASS PLATES, AUTOMATIC RECONSTRUCTION, INPAINTING
1. INTRODUCTION
The Department of Archaeological, Philological and Historical
Studies (S.A.FI.St.) of Catania University has recently started a
digitalization project of its textual and iconographical fund, one
of the largest and oldest among Italian Academies. In this effort
a serious problem is represented by the glass plates coated by
silver halides. The Library has an archive of about 3000 of these
glass plates taken between the two last decades of the ‘800 and
the first half of the ‘900, depicting the masterpieces of Greek
and Roman art, used during teaching sessions and documenting
the excavation activities of the Department in Sicily and Greece.
In particular, in the first half of the XX century, the archive was
enriched thanks to Guido Libertini (1888-1953), full professor of
Classical Archaeology at Catania University from 1926, dean of
the Faculty of Classics between 1937-39 and 1944-1947 and
chancellor from 1947 to 1950. Several glass plates, from those
fragmented selected as case studies, are related to the studies and
excavations at Centuripe (Enna, Sicily), promoted by Libertini
and later carried out by Giovanni Rizza (LIBERTINI 1926,
RIZZA 2002).
This heritage represents an important historical documentation
of the past activities registered on a unique support (CHÉNÉ et
alii 1999). This type of support represented an important step
forward in the evolution of photographic materials but, already
at the time of its use at the Department of Archaeology
(LEANZA in press), it was outperformed by the newborn rollfilm using cellulose nitrate base, invented by George Eastman
(1854-1932). However, it was still used in some specific
disciplines, including archaeology, because the disadvantages
related to its higher cost and the size of the photographic
equipments were compensated by an incomparable rigidity of
the support, essential feature to obtain sharp images, and by its
chemical stability coupled to the impossibility of a spontaneous
combustion. All these positive features came however with a
major disadvantage: the fragility of the support (DORRELL
1984).
Several of these plates are damaged and fractured, they cannot
be used for reproduction and cannot be properly digitalized
(Figure 1). Even trying to acquire them with a scanner or with a
digital camera, after a manual recomposing of the sherds, gaps
and fracture lines will remain visible in the output because of an
incorrect coincidence of the fragments or for the lost of the
emulsion. Moreover, it is not advisable to further physically
manipulate the fragments because of their extreme fragility.
The use of the glass plates in the Catania archive has been
carried on, way after the introduction of celluloid support for
photography. This is, strangely, a fortunate case because of the
greater chemical stability of glass. The trouble with images on
glass plates is instead in their fragility and in the occasional
peeling off of the emulsion.
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2004) for the virtual restoration of fragmented photographic
glass plates in Catania archive.
The rest of the paper is organized as follows: Section II
summarizes the algorithm proposed in (STANCO et alii 2004),
and Section III shows some experimental results. A Conclusions
section ends the paper.
(a)
(a)
(b)
Figure 1. (a) Fragmented glass plate depicting a funerary painted urn (half
of III century BC) from the excavations at Centuripe. (b) Overview of old
town of Centuripe, on the right the Calvario hill.
When a plate breaks, moreover, the thin emulsion surface
scratches and deforms itself especially in the proximity of the
fracture. Even if plates are preserved in optimal conditions, tiny
fragments and sherds are impossible to recover and gaps in the
emulsion film are physically unrecoverable.
In order to solve this problem and to quicken the process of
virtual restoring a large amount of fractured glass plates, in this
paper we propose an automatic method for the restoration based
on the use of image processing techniques. The algorithm
reduces luminance artefacts originated by the interaction
between the scanner light and the glass and then it performs an
image registration using a roto-translation to align the different
pieces. Finally, the algorithm fills missing pixel values using
inpainting techniques.
Thanks to this methodology, with a synergic research work of
experts in archaeology and image processing it will be possible to
rescue this treasure of archaeological repertoires, otherwise lost,
that represents an important part of the history of archaeological
research of the Catania University.
The authors of the present paper have found few references in
the open literature which are specific to the glass plate
acquisition and restoration problem (STANCO et alii 2004). At
least two different contexts exist the methods of which can be
borrowed for the problem at hand: the problem of
reconstruction of ancient collapsed wall paintings and mosaics
(PAPAODYSSEUS et alii 2002) and the alignment of adjacent
picture tiles, also called mosaicking (CAPEK et alii 1999). In this
contribution we adapt the method proposed in (STANCO et alii
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(b)
Figure 2. (a) Original fragmented glass negatives. (b) Restored image with
use of inpainting algorithm.
2. THE ALGORITHM
The glass plates are acquired after a rough manual re-alignment
of the fragments close to each other. It may happen that gaps
between fragments in the final digital image are present. The
goal of the method is to eliminate the gaps. In a first
approximation fragments are rigid, hence only roto-translations
could be used. Since some amount of local deformation, best
results are obtained adopting some form of local averaging.
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Detection
The method starts detecting in the scanned digital image where
the gaps are located. This is easy considering how the glass
negatives are digitized. The areas without glass do not arrest the
light, hence they originate areas that are much lighter than the
rest of the image.
From the input image I, a new image I’ where each pixel is
labelled ''white'' if it is in the gap or ''black'' if it is outside the
gap. This is obtained by performing a thresholding with
threshold Th1 very high.
Step 1. The acquisition process of the plate requires that a light
beam in projected from the scanner toward the glass pane. This
is a relatively thick plate and luminance artefacts close to the
border of the glass support are common originating a ''prism
effect'' and increasing the luminosity of the areas close to the
gap. In this step a non linear filtering process that makes use of
the labelling obtained in the detection phase eliminates such
artefacts.
The algorithm needs to know which fragment the gray pixels
belong to. Local averaging of the BW image produces an
intermediate class of gray pixels. These gray regions corresponds
to the “borders” between fragments and are used in the
successive steps.
(a)
(b)
Figure 4. (a, b) Example of application of the algorithm on the fragmented
glass plate depicting a bronze mirror handle in shape of naked boy (half of
III century BC) from Centuripe.
(a)
Step 2. To obtain a good match between the pieces of the
picture, it is possible to divide the registration-like problem in
different parts: rotation and translation. The first copes with the
estimation of the rotation angle between fragments.
The second part is the estimation of the displacement between
the two pieces of the photographic glass plate. We use the wellknown phase-correlation technique that is exploited in various
motion estimation algorithms (ROOSMALEN 1999 and
LUCCHESE et alii 2000) and that makes use of to the
properties of the Fourier transform.
Step 3. The image fragments are now very close one to each
other. It could happen however that some parts of the fragments
are lost before the scanning. For this reason an inpainting phase
ha to be carried out. When the gaps are tiny simple replication
techniques have been proved effective, otherwise Poisson
editing is a viable alternative (PEREZ et alii 2003). The image
produces by this step is the final restored image.
(b)
glass plate with the Hellenistic funerary painted urn.
Restoration
The successive phase of the algorithm tries to restore the
fragmented glass plate photographs and proceeds in three steps.
The first one reduces luminance problems; the second one
performs a roto-translation to align the different pieces; the last
one refines possible residual gaps.
3. EXPERIMENTAL RESULTS
The image in Figures 2, 3, 4, 5 and 6 are obtained using the
approach described above. Figures 2(a), 3(a), 4(a), 5(a) and 6(a)
report the original digitalized fragments. In Figures 2(b), 3(b),
4(b), 5(b) and 6(b) the obtained alignments are reported. In all of
them the alignment obtained is very good.
Inpainting has not been carried out in Figures 2, 4, 5, and 6
because the responsible of the archive choose a more rigid
philological approach and asked not to mask out the fractures of
the plates. All the parameters adopted in our experiments are the
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same that were suggested in (STANCO et alii 2004). However
the procedure has been simplified and streamlined because of
the huge amount of pictures to process.
(a)
(a)
(b)
glass plate depicting the overview of Centuripe..
We believe that the complete digitalization and alignment of the
broken plates in Catania archive should be complete within a
year. The resulting images will successively made available via
web.
We believe that with a synergic research work of experts in
archaeology and image processing it will be possible to rescue
this treasure of archaeological repertoires, otherwise lost, that
represents an important part of the history of archaeological
research of the Catania University.
(b)
glass plate depicting the Corinthian columns of the scene of the Hellenistic Early Roman theatre of Taormina (Catania, Sicily).
ACKNOWLEDGEMENTS
Many thanks to prof. Carmelo Crimi, Head of the Department of Archaeological, Philological and Historical Studies of Catania
University, and to prof. Pietro Militello, responsible for the iconographical archive, for their collaboration in the development of this still
ongoing project.
REFERENCES
CAPEK, M., KREKULE, I., (1999): “Alignment of adjacent picture frames captured by a clsm,” IEEE Transaction on Information
Technology in Biomedicine, vol. 3, pp. 119–124, June 1999.
DORRELL, P. G. (1984): “Photography in archaeology and conservation”, Cambridge 1984.
LEANZA, V. G. (in press): “Nuove forme di documentazione. La nascita della fotografia archeologica”, in F. Buscemi (ed.), La
documentazione grafica dei monumenti antichi nell'Ottocento. Tra tecniche e ideologia, Atti del Convegno di Studi, Catania 23 Novembre
2009, in press.
LIBERTINI, G., (1926): “Centuripe, una città ellenistico-romana di Sicilia”, Catania 1926.
LUCCHESE, L., CORTELLAZZO, G. M., (2000): “A noise-robust frequency domain technique for estimating planar rototranslations”,
IEEE Transaction on Signal Processing, vol. 48, pp. 1769–1786, June 2000.
PAPAODYSSEUS, C., PANAGOPOULOS, T., EXARHOS, M., TRIANTALILLOU, C., FRAGOULIS, D., DOUMAS, C., (2002):
“Contour-shape based reconstruction of fragmented, 1600 bc wall paintings,” IEEE Transaction on Signal Processing, vol. 50, pp. 1277–
1288, June 2002.
PEREZ, P., GANGNET, M., BLAKE, A. (2003): “Poisson image editing” in Proceedings of ACM SIGGRAPH 2003, Volume 22 , Issue
3, pp. 313 – 318.
RIZZA, G., (2002): “Scavi e ricerche a Centuripe, Studi e materiali di archeologica Mediterranea I”, Catania 2002.
ROOSMALEN, P. V., (1999): “Restoration of Archived Film and Video”, PhD Thesis. Universal Press.
STANCO, F., TENZE, L., RAMPONI G., DE POLO, A., (2004): “Virtual restoration of fragmented glass plate photographs,” In
Proceedings of IEEE-MELECON 2004, pp. 243–246, May 2004.
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Anastylosis virtual de la puerta occidental
del Castellum de Tamuda (Tetuan, Marruecos)1
Javier Bermejo Meléndez1, Juan Manuel Campos Carrasco1, Lucía Fernández Sutilo1,
Águeda Gómez Rodríguez1, Darío Bernal Casasola2 y Mustapha Ghottes3
Área de Arqueología. Universidad de Huelva. España.
de Arqueología. Universidad de Cádiz. España.
3 Universidad Abdelmalek-Essaadi. Tetuán, Marruecos.
1
2 Área
Resumen
En el siguiente trabajo se exponen los resultados obtenidos del análisis paramental realizado en la puerta occidental del castellum de Tamuda (Tetuán,
Marruecos), en el desarrollo de la campaña de investigación y puesta en valor correspondiente a 2009. Dichos resultados han permitido establecer un análisis
diacrónico sobre la evolución de esta puerta del campamento romano, en el cual se han podido establecer distintas fases constructivas desde los primeros momentos
fundacionales hasta el último momento de uso. Ello ha permitido, gracias a los datos obtenidos tanto por medio de sondeos estratigráficos como del estudio
arqueoarquitectónico de los paramentos, la reconstrucción virtual del conjunto a lo largo de sus diferentes fases, ofreciendo una imagen visual bastante fidedigna.
Palabras Clave: TAMUDA, CAMPAMENTO ROMANO, ARQUITECTURA MILITAR, RECONSTRUCCIÓN VIRTUAL
Abstract
In the following work the results obtained of the analysis expose paramental realized in the western door of Tamuda's castellum (Tetuán, Morocco), in the
development of the campaign investigation(research) and putting in value corresponding to 2009. The above mentioned results have allowed to establish an
diachronic analysis on the evolution of this door of the Roman camp, in which they could have established different constructive phases from the first foundations
moments up to the last moment of use. It has allowed, thanks to the information obtained so much by means of stratigraphic polls as of the study archeoarchitectura
of the paraments, the virtual reconstruction of the set along his(her,your) different phases, offering a visual trustworthy enough image.
Key words: TAMUDA, ROMAN CAMP, MILITARY ARCHITECTURE, VIRTUAL RECONSTRUCTION
1. INTRODUCCIÓN
El yacimiento de la ciudad púnico-mauritana de Tamuda, sobre
la que se instala un castellum de época romana, se encuentra
ubicado a escasos kilómetros de la actual Tetuán (Marruecos)
(Fig. 1), enclavada en un amplio meandro del río Martil. Dicho
yacimiento y los alrededores del río suscitaron un cierto interés
entre la comunidad científica de comienzos y mediados del siglo
XX, impulsado por la presencia del protectorado español en
Marruecos, el cual sirvió como trampolín para poder llevar a
cabo importantes exploraciones en la zona, así como una serie
de excavaciones puntuales dirigidas por la Junta Superior de
Monumentos Artísticos e Históricos, con el fin de documentar la
presencia de importantes restos arqueológicos del entorno, y
recuperar las antigüedades más relevantes de cada uno de ellos,
siguiendo la tónica general imperante en el momento, que
generará una importante bibliografía científica sobre el sitio
(Montalbán, 1929; Quintero, 1941; Quintero y Giménez, 1944;
1945).
En este contexto se incluyen las primeras intervenciones
desarrolladas sobre la puerta Oeste del castellum, y es que ya a
comienzos del siglo XX, los investigadores fueron conscientes
de la gran trascendencia de las puertas, ya que éstas son las que
mejor reflejan los acontecimientos acaecidos en el mismo, donde
su funcionalidad las convierte en los principales testigos de los
hechos.
Figura 1. Fotografía aérea del Castellum de Tamuda. En rojo la puerta
occidental.
1. Este trabajo se enmarca en el Proyecto “Investigación y Puesta en valor de la ciudad de
Tamuda (Tetuán, Marruecos)”financiado por el Ministerio de Cultura (Proyectos
Arqueológicos en el Exterior) y la Consejería de Cultura de la Junta de Andalucía.
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En este sentido, durante las últimas campañas desarrolladas en el
yacimiento, la puerta occidental, o porta principalis sinistra, ha sido
objeto de distintas
intervenciones,
arqueológica
y
arqueoarquitectónica, que han ofrecido distintos resultados en lo
que a la ocupación, evolución y amortización de este espacio se
refiere, en el contexto del castellum romano.
Figura 3. Reconstrucción infográfica correspondiente a la primera fase
Figura 2. Estado actual de la porta principalis sinistra. Vista aérea
2. EVOLUCIÓN Y FASES
Los resultados del estudio arqueoarquitectónico realizado en
2009 (Campos, et alii, 2010), junto con los obtenidos en la
excavación desarrollada en 2008 (Bernal, et alíi, 2008), han
posibilitado establecer una evolución diacrónica para este
espacio, representada por distintas fases.
Fase I
Esta fase constructiva viene representada por la construcción del
campamento probablemente en piedra, dado las condiciones de
su ubicación sobre la ciudad púnica-mauritana que facilitaría el
material pétreo, muy abundante y en grandes módulos
apropiados para una fortificación, siendo innecesario levantar un
primer asentamiento militar en madera. En este primer
momento la porta principalis sinistra, y probablemente el resto de
puertas, se configura como una obra de opus quadratum inserta en
la muralla de incertum, es decir, en la obra de construcción del
castellum se realiza el lienzo de muralla, con su zapata de
cimentación, dejando el remate de la puerta en una obra de
sillería reforzada en sus esquinas con dos quicios elaborados en
la misma, enmarcando el ingreso a través de un vano de acceso
en forma de arco de medio punto. Con todo, y basándonos en
los datos de excavación de 2008, el análisis paramental de 2009 y
sus resultados, hemos podido efectuar una restitución infográfica
de la puerta oeste en esta primera fase constructiva (Fig. 3).
Fase II
El estudio realizado permitió identificar una segunda fase en la
que se pudieron constatar novedades sustanciales con respecto al
momento constructivo anterior. Así pues, al interior, la puerta
cambia su fisonomía por completo, siendo lo más característico
de esta segunda fase el adosamiento de dos torres al interior –
cubos interiores- flanqueando el acceso y salida por la misma.
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- Torre sur: delimitando un espacio de 8m², siendo el espacio
interior de aproximadamente 3,6 m², se encuentra perdida en
una de sus esquinas, habiendo provocado con ello la salida del
relleno que la macizaba al interior, correspondiente a ulteriores
fases constructivas. Éste muro, que delimita la estructura del
cubo, aparece claramente adosado al paño de opus qudratum, que
recordemos, enmarcaba la puerta inmediatamente después del
opus incertum que presentaba la muralla, apreciándose con esta
relación estratigráfica que la inserción de la torre sur se produce
en un momento posterior a lo expuesto en la primera fase (Fig.
3). Una de las novedades que se exponen en este trabajo, es que
se ha podido identificar un posible acceso a la misma en su cara
norte. Con ello, se configura como un rectángulo abierto por
uno de sus lados permitiendo el acceso a su interior, con las
diferentes funciones que pudiera acoger, cuerpo de guardia,
almacén de armamento, etc. o incluso y mucho más sugerente
para resguardar los mecanismos de poleas y contrafuertes de un
rastrillo que pudiera tener la puerta principalis sinistra o la propia
torre.
- Torre norte: Enfrentada a la anterior, y delimitando un espacio de
8,3 m², y el área interna 3,8 m², mantiene la misma disposición
arquitectónica, adosándose de similar modo al paño de opus
quadratum y encontrándose en mejor estado de conservación. Al
igual que su gemela, presenta uno de sus lados abiertos,
enmarcando el acceso al interior de la misma, en este caso
ubicado en el lado sur. Para este caso se han obtenido una serie
de datos que ayudan a comprender su sistema de cimentación
así como la preparación para el nivel de uso en la base de la
torre. En una de sus esquinas, se aprecia un refuerzo de sillares,
reutilizado todos dadas las diferentes modulaciones y marcas de
trabajo, que dotarían de una mayor solidez a la torre. Éste pilar
descansa sobre un sillar, que apoya directamente sobre una de las
estructuras púnico-mauritanas detectadas en la campaña 2008.
En relación a este sillar, o calzo de cimentación, se aprecia una
pequeña estructura, que marcaría una plataforma al interior de la
torre, a una cota por encima del nivel de la calle, y que
probablemente estuviera regularizando el suelo o nivel de uso,
para esta fase, al interior.
A nivel general, en ambas torres, adosadas como indicábamos
líneas más arriba al lienzo de quadratum de la puerta, lo escaso del
alzado conservado en sus muros impide confirmar que tipo de
solución arquitectónica se daría para la techumbre. Ello no es
óbice para plantear alguna posibilidad, así podría ser el de una
pequeña plataforma a modo de azotea a la que se accediera
desde el interior de la torre por medio de alguna escala o cuerpo
147
de escaleras en madera, con la función de ubicar un espacio
abierto de vigilancia y defensa de la puerta en momentos de
peligro2.
Lo expuesto para esta fase puede quedar gráficamente ilustrado,
al igual que para la fase anterior, en una reconstrucción 3D,
permitiendo dimensionar en su justa medida el conjunto
estructural puerta-torres interiores (Fig. 4).
arqueológico asociado a las mismas constatado en la excavación
efectuada en la campaña de 2008 (Bernal et alii, 2008: 551). Sin
embargo hay un dato más que habría que apuntar a la
funcionalidad de estos muros, que ya de antemano presentan una
disposición sospechosa. Su colocación, abarcando todo el ancho
del acceso de la puerta, así como su ubicación en paralelo
dejando un ancho de unos 60 cm prácticamente el ancho del
pilar de sillería, hace muy sugerente el plantear la posibilidad de
que se traten de muros preparatorios para recibir el encaje de un
rastrillo (Hirpex), esto es, garantizarían un anclaje seguro, firme y
solido a la
caída del rastrillo de la puerta, evitando además que al exterior
quedara la parte baja desprovista de protección e impidiendo su
menoscabo en un posible ataque que convirtiera la defensa del
acceso en un punto débil.
Al igual que en las fases anteriores, presentamos una restitución
infográfica en la que la mayor diferencia con respecto a la
anterior fase lo supone la elevación de las cotas (Fig. 5).
Figura 4. Reconstrucción infográfica correspondiente a la segunda fase.
Detalle desde el interior del campamento
Fase III
De manera paralela y a medida que se avanzaba en el estudio
arquearquitectónico se pudo definir una tercera fase en el
conjunto de la puerta y sus torres interiores. El momento
constructivo de esta fase viene representado por un cambio
sustancial en las cotas y niveles de suelo del entorno más
inmediato de la puerta principalis sinistra, como consecuencia del
paso del tiempo y algunos episodios traumáticos, como pudo ser
el incendio constatado para la primera mitad del s. II d.C. Esta
elevación de las cotas llevó parejo una modificación en el acceso
de las torres interiores, así tanto para la sur como para la norte,
se construye un muro que cierra la torre a una altura de 0,80 cm
de su nivel original de uso3. La elevación de estas estructuras,
que indican inconfundiblemente un nuevo nivel de suelo, están
en relación, con la construcción de dos muros que podríamos
denominar gemelos, dado que poseen idéntica técnica
constructiva y se disponen en paralelo con orientación N-S en el
vano de acceso de la puerta del campamento.
El momento de construcción de estas estructuras, así como de
las remodelaciones que se acometen en los accesos de las torres,
parece corresponderse a fines del s. I a.C. o inicios del s. II, tal y
como se desprende de la cronología aportada por el material
2 No descartamos para esta solución arquitectónica una cubrición en
vertiente a dos aguas, sin embargo necesitará de un estudio más
pormenorizado, así como de ulteriores análisis en el resto de torres,
quedándonos por el momento con la posibilidad planteada, ante una
plausible mayor función de defensa.
El aumento de cota en el nivel de suelo, es decir la perdida de esos 0,80
m en los vanos de accesos no supondría ningún impedimento para seguir
manteniendo un cómodo acceso al interior de la torre, dado que aquellos
debieron contar con una considerable altura.
3
Figura 5. Reconstrucción correspondiente a la tercera fase.
Fase IV
Para esta última fase constructiva, detectada en el conjunto de la
puerta oeste, se ha preferido establecer una subdivisión para este
último momento, dado que se distinguen distintas reformas. El
hecho de establecer esta división no responde necesariamente a
una diferencia cronológica entre una y otra pudiendo ser
simultáneas en el tiempo, o con una variación escasa entre
ambas, con lo que serían producto de una misma planificación
de reforma arquitectónica, supeditadas a las funciones
defensivas4.
4
La cuestión sobre la cronología de ambas subfases merece una
aclaración, dado que aun habiendo constatados distintas calidades en la
ejecución de los opera, ello solo, per se no es indicativo de una sucesión en
el tiempo de las distintas reformas, esto es que pertenezcan a momentos
distintos, sino que dichas diferencias pueden obedecer a cuestiones como
el espacio que ocupaban en el conjunto, la funcionalidad a la que estaban
reservadas, y si estaban pensadas para ser vistas, bien desde fuera o desde
dentro del campamento, pudiendo por tanto haber sido realizadas en un
mismo momento.
Abril 2011
148
Fase IVa.
Dentro de esta subfase, identificamos una última reforma en los
cubos interiores, para este momento, y como producto nuevas
funcionalidades defensivas, arquitectónicas, etc. se ciegan con un
nuevo muro los accesos de cada una de las torres. Ello vendría a
suponer un cambio importante en la disposición de las torres,
dado que si son cegadas en su totalidad, se plantea un acceso a
su zona superior desde el exterior, bien por medio de escaleras
en madera en una arquitectura más o menos permanente, no
descartando incluso un acceso solo a través del paso de ronda. A
este momento se correspondería el macizado de los cubos, los
cuales quedan colmatados de sedimento, con la clara intención
de subir el nivel de uso y conectándolo con el de la torre
semicircular (FaseIVb). Por los datos obtenidos en la excavación
de 2008 de uno de los rellenos de las torres, la más meridional,
se pudo obtener una cronología para el relleno de la misma en
torno al s. III d.C. avanzado o incluso comienzos del IV,
casando bien dicha propuesta cronológica con las reformas de
estas subfases, y poniendo en relación el cegamiento/macizado
de los cubos con el contexto de cambios de cotas que se
producen en el área inmediata, esto es el Corte 4 de la misma
excavación, donde se comprobaba el sucesivo recrecimiento de
los niveles de suelo a lo largo de los siglos.
Fase IVb
En conexión con la descrita anteriormente, esta fase viene
representada por el adosamiento de las torres exteriores
semicirculares al paño de opus quadratum de la fase primigenia,
que hasta esta fecha tan tardía habría estado visto. Dichas torres
se encuentran excavadas ya desde antiguo hasta la base de su
cimentación, lo que le ha llevado a perder toda relación
estratigráfica/sedimentaria, no pudiendo establecer una
cronología apoyada en la misma. Con todo, el comienzo de su
zapata semicircular, está marcando la misma cota que el muro de
cegamiento de las torres interiores de la fase IVa, con lo que, tal
y como comentábamos anteriormente, muy posiblemente ambas
se deban a una misma idea o proyecto de reforma de la puerta,
donde se intenta dar una nueva función defensiva con el
adelantamiento de torres semicirculares. Habría que reseñar, que
en la campaña de 2008 se constató el macizado de una de las
torres semicirculares, concretamente la sur, a una cota muy
similar que el relleno del cubo meridional, siendo muy sugerente
plantear la relación de cotas, y la fecha del S III d.C. avanzado,
en la idea de una conexión entre el cubo rectangular interior y la
torre semicircular exterior, aportando un nuevo argumento para
comprender dichas subfases como algo complementario dentro
de un mismo proyecto de reformas (Fig. 39)
Tras esta última fase de remodelaciones en la fisonomía de la
puerta y estructura de las torres interiores, no se constata, al
menos por el momento, ninguna fase posterior, y quedando una
fisonomía para la puerta aproximada a la que muestra su
reconstrucción virtual (Fig. 6)
Figura 6. Reconstrucción virtual de la puerta occidental en la última fase,
con los adosamientos de las torres semicirculares exteriores
3. CONSIDERACIONES FINALES
De tal forma, y a modo de síntesis, tendríamos cuatro fases que
se suceden desde el momento de la construcción del
campamento en los s.s. III-IV d.C.:
Fase I: momento de construcción de la instalación campamental
en época Julio-Claudia, con la que se corresponde el
levantamiento de la puerta en opus quadratum inserta en un lienzo
de muralla de opus incertum
Fase II: correspondiente a la instalación de los cubos interiores,
los cuales presentan un acceso en sus lados interiores.
Fase III: A este momento corresponde el recrecimiento del
nivel de uso de la puerta y el entorno inmediato, se construye un
pequeño muro en cada uno de los accesos de las torres,
subiendo el nivel de cota. Asociado a ellos están los muros que
se disponen ocupando el vano de acceso de la puerta oeste,
probablemente como refuerzo y para el anclaje del rastrillo. De
igual modo se instala una plataforma al exterior para salvar el
desnivel entre el interior y el exterior del campamento. Parece
estar fechado en torno a principios del s. II, o en todo caso la
primera mitad.
Fase IV.
IVa: Este momento se corresponde con una de las últimas
remodelaciones acometidas en el entorno de la puerta y sus
torres. Así se ciegan totalmente las torres, y elevan su nivel de
uso, pudiendo fecharse en el s. III d.C. avanzado o incluso
principios del IV.
IVb: Relacionada con la anterior, y posiblemente, en el mismo
momento, se adosan las torres semicirculares al exterior,
estableciendo un nivel de uso a la misma cota que el relleno de
las torres interiores, para facilitar el paso entre ambas.
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BIBLIOGRAFÍA
BERNAL, D., ET ALII (2008): “Reconsiderando la datación del castellum de Tamuda. Actuación Arqueológica de apoyo a la restauración
en la puerta occidental (2008)”. En la orilla africana del Círculo del Estrecho. Historiografía y proyectos actuales. Actas del II Seminario HispanoMarroquí de especialización en Arqueología. Colección de Monografías de Museo Arqueológico de Tetuán (II). Pp. 537-607. Cádiz.
CAMPOS, J.M., ET ALII, (2010): "La porta principalis sinistra del castellum de Tamuda". Proyecto Tamuda (Tetuán Marruecos). Memoria
Científica. Inédito. Dirección General de Bienes Culturales. Junta de Andalucía. Sevilla.
QUINTERO, P. (1941): Excavaciones en Tamuda. Memoria Resumen de las practicadas en 1940. Núm. 2. Junta Superior de Monumentos Históricos y
Artísticos. Larache.
QUINTERO, P. y GIMÉNEZ, C. (1944): Excavaciones en Tamuda. Memoria Resumen de las practicadas en 1943. Núm. 7. Tetuán.
(1945): ExcavacIones en Tamuda. Memoria Resumen de las practicadas en 1944. Núm. 8. Tetuán.
MONTALBÁN, C.L. de (1929): Situación de “Tamuda” y exploraciones realizadas en la misma. Junta Superior de Monumentos Artísticos. Madrid.
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Metodología y criterios para la reconstrucción virtual del
Patrimonio Arquitectónico romano.
Lola Vico López
Departamento de Contrucciones Arquitectónicas I. Facultad de Arquitectura,
Universidad Politécnica de Cataluña. España.
Resumen
Este artículo trata de las reconstrucciones virtuales de episodios de arquitectura romana desde un punto de vista técnico y
constructivo, presentando los resultados de un estudio sobre la contribución del conocimiento de la construcción histórica
aplicada a la “restauración virtual” con una metodología que incluye aspectos técnicos y constructivos que han permitido la
realización de hipótesis reconstructivas mediante técnicas infográficas de la Villa de Livia. Las maquetas virtuales se han
desarrollado con criterios arquitectónicos y constructivos como el estudio del equilibrio, el cálculo estructural, la funcionalidad
o correcto uso de los materiales, y estos criterios junto con la fuerte codificación del lenguaje arquitectónico romano, permiten
realizar hipótesis reconstructivas con una base científica. En este artículo también se analiza el modo en el que el proceso
metodológico empleado es abierto y repetible, garantizando la transparencia del producto final.
Palabras Clave: ARQUITECTURA ROMANA, RESTAURACIÓN VIRTUAL, CONSTRUCCIÓN HISTÓRICA, INFOGRAFIA.
Abstract
This paper discusses virtual reconstructions of roman architectures from a constructive and technical point of view, and
presents the results of a study about the contribution of architectural construction applied to virtual "restoration", that allowed
reconstructive hypothesis realization using computer graphics for virtual reconstruction of the Villa of Livia. One of the key
features regarding the methodology developed is the reliance on knowledge about ancient building techniques to underpin
reconstruction hypotheses: as when designing a building, the preparation of a virtual model relies on architectural and
engineering criteria, such as structural stability, functionality and correct use of building materials. In this regard, the virtual
reconstruction of Roman buildings is eased by the existence of strong codes and principles that have ruled design and on
which reconstruction hypotheses can be based. The paper introduces how the methodology is perfectly transparent and
repeatable, guarantying a sound and objective final product.
Key words: ROMAN ARCHITECTURE, VIRTUAL RESTORATION, HISTORICAL CONSTRUCTION, INFOGRAPHY.
1. INTRODUCCIÓN
La gran difusión de la visualización mediante las actuales
tecnologías en el campo del patrimonio arquitectónico y
arqueológico presenta una serie de cuestiones aún por resolver.
Por este motivo resulta fundamental intentar establecer un
proceso científico que corrobore las hipótesis planteadas para la
realización de los modelos tridimensionales reconstructivos de
episodios de arquitectura o arqueología.
episodios de arquitectura romana, estudiando los paralelismos
que existen con la restauración física, y analizando las
herramientas más adecuadas para abordar la restauración virtual
de la arquitectura romana de manera científica.
En este sentido la Carta de Londres y sus actualizaciones resulta
un documento de gran importancia como punto de partida para
abordar el tema de la restauración virtual de la arquitectura y la
transparencia de datos, analizando también los instrumentos que
sirven para regular las intervenciones reales y virtuales.
Con este artículo no pretendo de modo alguno realizar una carta
del Patrimonio Virtual, se trata simplemente de plantear una
serie de cuestiones que me han ido surgiendo durante mi trabajo
en el ámbito de las reconstrucciones virtuales de una serie de
Figura 1. Vista de la sala 25 del complejo termal de la Villa de Livia en
Prima Porta.
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2. RESTAURACIÓN FÍSICA Y VIRTUAL
En la Carta del Restauro de 1972, Brandi concebía la
restauración como el momento metodológico del
reconocimiento de la obra de arte, en su sustancia física y en su
doble condición estética e histórica, con vistas a su transmisión
al futuro, es decir, se restauraría sólo la materia de la obra de
arte.
Pero este conservacionismo implica un claro inmovilismo,
permitiendo que la naturaleza se vuelva contra el hombre y lo
reduzca a la barbarie: ¿cómo llamar si no a la concepción casi
fetichista de la ruinas arqueológicas aunque provenga de raíces
nobles, como el romanticismo decadentista de fin du siècle?
De esta forma la sobrevaloración del valor de la autenticidad
crecía con la sobrestimación del “valor de la antigüedad”,
entendiendo por éste el valor añadido a los objetos antiguos por
la degradación aportada por el paso del tiempo cronológico y
meteorológico, prevaleciendo la sobrestimación del aspecto
severo de las ruinas arqueológicas sobre el monumento
reintegrado. Riegl declaraba que áquel era el valor mejor
reconocible y reconocido por las masas incultas que visitaban los
monumentos. Un valor impregnado en el romanticismo por un
tema muy querido por la filosofía medieval cristiana, el tema del
“memento mori”, evolucion del tema pagano (y posteriormente
renacentista) “et in arcadia ego”.
La sobrevaloración romántica de los “atrii muscosi e dei fori
cadenti” era la especialidad de Piranesi en el siglo XVIII, este
autor, añadía un halo de misterio a los monumentos con la
presencia de vegetación, como musgos, líquenes y plantas
trepadoras que cubrían el edificio, y actualmente debería de estar
ya superada precisamente en nombre de la conservación de
monumentos, de otro modo expuestos al degrado atmosférico,
sísmico y antrópico, que sobreviene en el momento en que el
edificio viene abandonado.
En este contexto, la Carta del Restauro de 1972 resultó ser un
documento brillante en muchos aspectos pero lleno de lagunas
que respondían a una antigua sensibilidad, y en muchos aspectos
la Carta parecía ya superada desde el mismo momento en que
apareció. Sin embargo, el repristino filológico frente al
conservacionismo defendido en el documento de Brandi puede
ser interesante si se plantea en el ámbito de las reconstrucciones
digitales tridimensionales, permitiendo la superacion de algunas
restricciones propias de la restauración tradicional, y
posibilitando la conservación y puesta en valor de los bienes
culturales sin alterar estructuralmente éstos. Utilizando la
terminología de Brandi, se podría decir que se actúa sobre la
instancia estética del bien cultural partiendo de la documentación
de su instancia histórica.
La Carta de 1987 superará la teoría de Brandi haciendo hincapié
en una serie de cuestiones constructivas entre otras
consideraciones. La necesidad de conocer y mantener los
sistemas tradicionales constructivos defendida en la Carta de
1987 es uno de los pilares en los que se basa la metodología
empleada para las reconstrucciones virtuales de arquitectura
romana, como veremos más adelante.
En el artículo 7.3. de la Carta del Restauro de 1972 se acepta la
anastilosis parcial: “Sono ammesse anastilosi sicuramente
documentate, ricomposizione di opere andate a frammenti [...]
comunque mai integrando “ex novo” zone figurate e inserendo
elementi determinanti per la figuratività dell’opera”. Es decir, no
se admite ningún tipo de reconstrucción posible. Sin embargo,
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en el ámbito digital podemos hablar de “anastilosis virtual”, y en
este caso la reconstrucción de la arquitectura será posible
siempre y cuando existan evidencias in situ o fuentes
documentales, aunque también serán válidos los datos
procedentes de estudios y paralelismos hipológicos, y por
supuesto aquellos que derivan de la lógica constructiva y
funcional.
Hay otro concepto interesante, la “repristinación”, La recreación
informática, “... mal llamada realidad virtual, partiendo de su
misma definición, parte del principio de que, si no es real, aspira
a serlo, y en este sentido, se puede leer como una repristinación,
puesto que incluso hay quienes la consideran dotada de una
carga emotiva propia del monumento mismo”(GARCÍA
CUETOS, 2004). En este sentido es interesante recordar el
debate suscitado por Viollet le Duc, quien en su diccionario de
arquitectura francesa de los siglos XI al XVI afirmaba que
“Restaurer un édifice, ce n’est pas l’entretenir, le réparer ou le
refaire, c’est le rétablir dans un état complet qui peut n’avoir
jamais existé à un moment donné.”
Al margen de los conceptos de ripristino o anastilosis, con todo el
debate que éstos suscitan,
hay una cuestión clave y común en el ámbito digital, que es la
“autenticidad”. Cuando se afronta la reconstrucción virtual de un
edificio o un sitio arqueológico, es necesario establecer una
clasificación de lo reconstruido con una jerarquía según distintas
categorías. Es esencial poder indicar qué es auténtico en el
producto digital respecto a su equivalente material.
Si la arquitectura no estuviese construida, en sentido físico pero
también virtual, con sus piedras y sus ladrillos, no sería
perceptible por quien no sea arquitecto o especialista en la
materia, como ocurre con la música si se limitara a quedarse
escrita en un pentagrama. Los restos arqueológicos son una
metáfora directa del esqueleto humano, y del olvido y la
desaparición. Precisamente para evitar este olvido, mediante la
restauración virtual podemos reconstruir, y por tanto
reinterpretar la arquitectura.
Se trata en definitiva de la misma pulsión que anima la ciencia de
la filología, con el objetivo de no perder los textos literarios
antiguos y poder seguir disfrutándolos. Claro que cada vez que
se lleva a cabo una restauración se hace una obra nueva, en la
que cambiará en parte el significado de ésta, aunque a veces no
sea significativo, pero hacerse la pregunta de si la obra es o no
autentica es irrelevante, porque solo podría cuestionarse la
autenticidad de una obra si se tratase de un objeto móvil y
transportable cuyo valor añadido fuera la autenticidad, que es
algo de lo que no se puede hablar cuando se trata de un edificio.
Umberto Eco dice en su tratado de semiótica general que “el
gusto por la autenticidad es el producto ideológico de una
sociedad mercantil: privilegiar el original es como privilegiar la
primera edición numerada de un libro en lugar de la segunda:
materia para los libreros del anticuariado, pero no para los
críticos literarios”.
Sin embargo en la restauración virtual, precisamente porque se
puede llegar mucho más lejos que en la real, la transparencia en
el proceso de elaboración de los datos es fundamental, es
importante poder trabajar con un sistema abierto y accesible que
permita al público interesado tener acceso a todos los datos a
disposición, y al proceso de trabajo e interpretación utilizado
para las hipótesis de trabajo.
153
3. CUESTIONES METODOLÓGICAS A
PROPÓSITO DE LA ARQUITECTURA
ROMANA.
científico y humanístico sobre el que se apoyan el análisis, la
interpretación y la restauración virtual del patrimonio
arquitectónico, y es común a ambas disciplinas. El proceso
metodológico se puede definir en tres fases, de las cuales la
primera es común, mientras que las segunda y la tercera son
especificas para la reconstrucción virtual.
En arquitectura romana, la reconstrucción virtual científica es
factible gracias a la fuerte codificación del lenguaje y de los
elementos arquitectónicos, con unos módulos y proporciones
estables en las diferentes épocas, que determinan una
estandarización en las formas. Este fenómeno lleva incluso a la
creación de una producción industrial en época imperial en la
que cada elemento se puede usar de forma repetitiva. Prueba de
esto es el caso del pórtico del Panteón, en el que se sustituyó una
columna en el siglo XVII que procedía de un antiguo almacén
romano a orillas del río Tiber, y que tenía exactamente las
mismas medidas (40 pies romanos). De hecho se sabe que otras
tres columnas de las mismas dimensiones estaban disponibles
cuando se decidió reemplazar las columnas que faltaban en el
lado este del pronaos, y dos de ellas provenían de las ruinas de
las termas de Severo Alessandro (WARD PERKINS, 1974).
La modularidad de las estructuras que aconseja Vitrubio en el
libro sexto, cuando afirma que la mayor preocupación de un
arquitecto tiene que ser la de respetar en la construcción de un
edificio el módulo y las proporciones, confirma la importancia
de estos “cánones”, y éstos, una vez identificados, constituyen la
clave de lectura e interpretación de la arquitectura romana;
además mediante la proporción se expresan una serie de
conocimientos empíricos de construcción.
Figura 2. Vista de la sala 26 del complejo termal de la Villa de Livia en
Prima Porta.
4. METODOLOGÍA
Uno de los aspectos fundamentales en la metodología empleada
es la introducción de los conocimientos propios de la
construcción histórica como elemento clave que puede validar
determinadas hipótesis de trabajo de manera científica; en
definitiva realizar una maqueta virtual implica la construcción
digital de la arquitectura, y ésta se rige por los mismos criterios
constructivos que la arquitectura real, respondiendo a criterios de
estabilidad estructural, funcionalidad y adecuación de los
materiales de construcción.
El método de las investigaciones que se examinan en este
artículo se desarrolla paralelamente en la fase operativa y
reconstructiva, pero también tiene que ser visible por parte del
usuario final de modo transparente, reconocible y reconducible.
El principio de la corrección científica implica la posibilidad de
poder repetir un experimento, y siguiendo este principio, una
reconstrucción virtual se dividirá en una serie de fases explícitas
que podrán ser repetidas y analizadas en cualquier momento por
cualquier usuario con conocimientos en la materia.
Se expondrán una serie de observaciones para la realización de
modelos infográficos de forma que se pueda establecer una base
común que recoja los principios con que se interpretará la
información, y se puedan regular las representaciones
arquitectónicas.
Al tratarse de dos temas dependientes entre sí, como son la
interpretación de la arquitectura parcialmente desaparecida, y su
reconstrucción virtual, mi primer impulso fue operar con dos
metodologías separadas, aunque con muchos puntos en común,
porque la base del aparato metodológico es el conocimiento
Figura 3. Estudio del equilibrio de la boveda de la sala 25 de la Villa de
Livia.
Primera fase: Documentación y recogida de datos. Rastreo de
fuentes documentales. Investigación bibliográfica y documental
que incluye la comprobación de las fuentes útiles para la
reconstrucción virtual, y que luego se incluirán en la memoria
explicativa del proyecto.
Segunda fase: Elaboración del modelo virtual topográfico a
escala urbana, donde se representan los volúmenes generales del
monumento sobre el terreno en que se halla. Esta fase supone
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154
una primera comprobación basada en criterios lógicos
constructivos, ayudada del cálculo estático.
Tercera fase: Realización de maquetas detalladas fotorealísticas
del monumento. En esta fase se presentan los conceptos que
forman parte de la estructura generativa de la maqueta, pudiendo
observarse las propuestas reconstructivas, transparencia de las
fuentes etc.
En la tercera fase, para la realización de las maquetas virtuales, se
establecen tres niveles de trabajo, que corresponden a las fases
de la maqueta con fiabilidad decreciente indicada con leyendas o
con distintos colores, de manera que los diferentes elementos
que pertenecen al mismo nivel son reconocibles. De este modo
se puede acceder al nivel ideológico de la maqueta y el usuario
puede conocer el grado de fiabilidad de la reconstrucción.
otras disciplinas del conocimiento, como el cálculo matemático o
estructural, podemos obtener resultados válidos desde el punto
de vista científico con una serie de datos ponderables, como por
ejemplo, en el caso de la cubrición de la sala termal 26 de la villa
de Livia (figura 3), donde se plantea una propuesta de bóveda,
que funciona perfectamente desde el punto de vista estático y
constructivo. Es decir, estos elementos de hipótesis en el caso de
la arquitectura romana, donde las proporciones y las formas
tienen un papel tan claro, se convierten en elementos concretos y
medibles.
Además este método prevé que las maquetas sean interrogables:
esto supone que la maqueta estará formada por elementos
formalmente finitos (objetos con un determinado valor en el
campo arquitectónico y que mediante su combinación o
sustracción generan otros elementos).
Para convalidar la maqueta, al aproximarse a determinados
objetos de los distintos niveles, aparecerán todas las fuentes que
han determinado la elección reconstructiva. Distinguimos tres
niveles: en el primero se incluye la categoría de datos (datos
procedentes de excavaciones arqueológicas recientes, y datos
procedentes de excavaciones arqueológicas antiguas con
elementos no visibles). A esta categoría de niveles se considera
que los datos presentan el mayor nivel de fiabilidad.
En el segundo nivel se incluyen las fuentes y noticias históricas
(datos deducibles de fuentes literarias y datos deducibles de otras
fuentes documentales). A esta categoría se considera que
pertenecen todos los elementos reconstruibles partiendo de
investigación filológica.
Figura 4. Estudio del equilibrio de bóveda del triclinio subterráneo de la
Villa de Livia.
Al tercer nivel pertenecen los elementos de hipótesis (elementos
derivados de consideraciones técnicas, estructurales y de restos
arqueológicos, elementos derivados de consideraciones
tipológicas, elementos derivados del estudio de las proporciones,
de consideraciones métricas y de simetría, y elementos derivados
de consideraciones compositivas).
En el caso específico de la arquitectura romana, los elementos de
hipótesis que encontramos en el tercer nivel son de particular
importancia, pues si bien le correspondería el menor nivel de
fiabilidad, mediante la aplicación de técnicas procedentes de
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Figura 5. Reconstrucción virtual del triclinio subterráneo de la Villa.
5. CONCLUSIONES.
Para hacer una reconstrucción virtual arquitectónica con una
base científica es necesario, en mi opinión, un conocimiento
profundo de la arquitectura, y los conocimientos de construcción
histórica se revelan esenciales para este fin. La construcción
histórica constituye un aspecto clave en la tecnología infográfica
para poder garantizar la cientificidad del producto. La
determinación de los elementos visibles y no visibles, deriva de
problemas reales (el cálculo de pesos, las proporciones, elección
de los materiales más adecuados, etc.) dando lugar a una
estructura que funcione desde el punto de vista estático y formal.
En los últimos años los avances tecnológicos han permitido que
mediante la realidad virtual se puedan recrear ambientes digitales
en los que el usuario puede moverse en tiempo real en un
espacio tridimensional interactuando directamente con éste. Se
trata de crear una gran base de datos que integre en un único
sistema archivos de distinto tipo relativos al objeto de estudio, y
que sea accesible al público de forma eficaz. Naturalmente se
podrán determinar distintos niveles de datos (fuentes
documentales, iconográficas, datos geométricos, etc.) y de
accesibilidad dependiendo del tipo de usuarios, con la posibilidad
de usar además esta base de datos como herramienta de trabajo,
ya que permite la consulta y modificación simultánea y a
distancia por parte de las distintas personas que estén
involucradas en el estudio.
Las maquetas digitales 3D se han revelado un instrumento muy
eficaz para realizar simulaciones ya que permiten la construcción
de modelos y posibilitan la validación de las hipótesis de trabajo.
Siguiendo la teoría de Cesare Brani, se actúa sobre la instancia
estética del bien cultural documentándonos a partir de la
instancia histórica del mismo. Es decir, se crea un instrumento
que no altera su estructura físicamente, y además no interviene
sobre su autenticidad, uno de los máximos problemas en la
restauración física.
155
BIBLIOGRAFÍA
A.A.V.V., (2007). “La Villa di Livia. Un percorso di ricerca di archeologia virtuale” (a cura di M. Forte). L'Erma di Bretschneider, Roma.
ADAM, J. P., (1996). “La construcción romana: materiales y técnicas”, Editorial de los Oficios, León.
BARCELÓ, J. A., FORTE, M., SANDERS, D. (Eds.) “Virtual Reality in Archaeology”, Oxford, p. 260.
GIULIANI C.F. (1997) “L' edilizia nell'antichità”, NIS, Roma.
GROS P. (1987) “Architettura e società nell’Italia romana”, Curcio,Roma.
MARCONI P. (1999) “Materia e significato, la questione del restauro architettonico”, Laterza, Bari.
MESSINEO G.(1991) “La Via Flaminia. Da Porta del Popolo a Malborghetto”, Quasar, Roma.
PERKINS J.B.W. (1974) “Architettura romana”, Electa Stampa, Milano.
VICO L., MORO A., GALEAZZI F., DI IOIA M., DELL’UNTO N., (2006) “Integrated methodologies for data elaboration and real
time: Villa of Livia (Via Flaminia project)”, in Vast International Symposium on Virtual Reality, Archaelogy and Cultural Heritage, Nicosia
(Cyprus).
WILSON JONES M. (2003), Principles of roman architecture, Yale University Press, London.
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Avances hacia una nueva metodología de trabajo en proyectos
arqueológicos: El caso de la Villa Romana de La Ontavia
(Terrinches, Ciudad Real)
Luís Benítez de Lugo Enrich1 y Víctor Manuel López-Menchero Bendicho2
Universidad Nacional a Distancia (UNED). ANTHROPOS S.L. España.
Grupo de Investigación Materialidad Arqueología y Patrimonio. Universidad de Castilla-La Mancha. España.
1
2
Resumen
La creciente necesidad internacional de encontrar nuevas herramientas que faciliten la gestión integral del patrimonio arqueológico -esto es, los procesos coordinados
de investigación, conservación y presentación de restos arqueológicos- abre la puerta al uso de nuevas técnicas, en unos casos basadas en la utilización de TICs y, en
otros casos, en la utilización de elementos “a priori” más tradicionales pero igualmente eficaces, como pueden ser las reconstrucciones volumétricas. El proyecto que
se desarrolla en estos momentos en la villa romana de La Ontavia (Terrinches, Ciudad Real) pretende avanzar en la creación de nuevas técnicas y metodologías de
trabajo más acordes con las necesidades que la gestión integral del patrimonio plantea en el siglo XXI.
Palabras Clave: PATRIMONIO ARQUEOLÓGICO, GESTIÓN INTEGRAL, VILLA ROMANA.
Abstract
The growing international need for new tools to facilitate the comprehensive management of archaeological heritage -ie the coordinated processes of research,
conservation and presentation of archaeological remains- opens the door for the use of new techniques in some cases based on the use of ICT and, in other cases,
based in the use of elements "a priori" more traditional but equally effective, such as volumetric reconstructions. The project being developed now in the Roman villa
of La Ontavia (Terrinches, Ciudad Real) intends to advance the development of new techniques and working methods more in tune with the needs of the
comprehensive management of cultural heritage in the XXI century.
Key words: ARCHAEOLOGICAL HERITAGE, COMPREHENSIVE MANAGEMENT, ROMAN VILLA.
1. INTRODUCCIÓN
La Carta de ICOMOS para la gestión y protección del
patrimonio arqueológico considera como integrantes del proceso
de gestión del patrimonio “las labores de inventario, prospección,
excavación, documentación, investigación, mantenimiento, conservación,
preservación, restitución, información, presentación, acceso y uso público de
los restos materiales del pasado”. Esta consideración de la palabra
“gestión” como un concepto mucho más amplio al que
tradicionalmente se le había dado ha supuesto un avance muy
importante pues junto con las
tradicionales labores de
investigación y conservación se ha añadido una nueva misión: la
presentación al público. Así mismo este documento
internacional asienta la idea de que para lograr una buena gestión
del patrimonio arqueológico es necesario conseguir un equilibrio
sostenido entre investigación (contenido), conservación
(sostenibilidad) y difusión (fin social), considerando igualmente
importantes a los tres, pues la carencia o el olvido de alguno de
estos principios lleva aparejada la desestabilización de todo el
sistema, al estar directamente apoyados unos en otros. Como
bien apuntaba Marcelo Martín en 2003: “La clave de una correcta
gestión se sustenta en el equilibrio entre investigación, conservación y difusión.
La investigación sola remite a un mundo autista, elitista y vacuo; si le
sumamos la conservación, nuestra tarea carecerá de fin social. Difusión e
investigación nos remite a una mera publicidad profesional, mientras que
conservación y difusión nos habla de fines mediáticos carentes de contenido.
Figura 1.Vista aérea de la villa romana de La Ontavia (Terrinches,
Ciudad Real)
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Finalmente, conservación a secas refiere a un museo sin público, y difusión en
solitario a propaganda.” (Martín, 2003: 21). Sin embargo, aunque la
línea a seguir parece clara, no lo es tanto el método o métodos y
técnicas a emplear para ello. La irrupción en las últimas dos
décadas de un conjunto de nuevas tecnologías basadas en el uso
de la visualización por ordenador pero también en otra clase de
herramientas de gran potencia como los escáneres láser, han
abierto nuevas posibilidades técnicas que, correctamente
combinadas con técnicas más tradicionales, podrían revolucionar
el campo de la gestión del patrimonio arqueológico. Conscientes
de este potencial la Universidad de Castilla-La Mancha junto con
la consultora de Arqueología ANTHROPOS está desarrollando
una nueva metodología de trabajo en la que se pretende
combinar el uso de nuevas tecnologías con otras técnicas como
las reconstrucciones volumétricas. La búsqueda de un equilibrio
sostenido y armonioso entre técnicas de toda clase y condición
que permita mejorar la gestión integral del patrimonio
arqueológico es el objetivo último y fundamental de este
proyecto piloto que tiene como lugar de implementación la villa
romana de La Ontavia, localizada en el pequeño municipio de
Terrinches (Ciudad Real).
Figura 2. La conservación de las estructuras en diversas zonas alcanza los 2
metros de altura.
3. METODOLOGÍA DE TRABAJO
2. CONTEXTO HISTÓRICO DEL
YACIMIENTO
La villa romana de La Ontavia se asienta al sureste de la
provincia de Ciudad Real sobre una suave loma que domina una
fértil vega, muy próxima a la Vía Hercúlea y dentro del
municipium de Mentesa Oretana. Hasta la fecha los trabajos
arqueológicos en este yacimiento, dirigidos por Luis Benítez de
Lugo Enrich, Honorio J. Álvarez García y Enrique Mata Trujillo,
junto con David Gallego Valle y Víctor Manuel LópezMenchero Bendicho, han permitido detectar 30 tumbas
pertenecientes a una necrópolis tardorromana y altomedieval
instalada sobre las ruinas de una villa romana. La parte excavada
de la villa corresponde a un complejo termal, en el cual se han
identificado el apodyterium, el frigidarium, el tepidarium con su
hypocaustum y varias hiladas de pilae, el caldarium, la sudatio, el
prognigeum con praefurnium y la natatio. Los baños de la villa, a
tenor de las estructuras documentadas, se adaptan a un plan lineal
angular de recorrido retrogrado que revela la importancia del
conjunto. Los datos arqueológicos parecen corroborar la
hipótesis de que los edificios termales fueron construcciones de
larga duración que pervivieron, en la gran mayoría de los casos,
hasta momentos avanzados del Bajo Imperio. Su continuada
utilización a lo largo del tiempo, debió provocar la degradación y
decadencia de unas estructuras que requirieron de importantes
reformas o reparaciones puntuales que asegurasen su correcto
funcionamiento (García Entero, 2005: 859). En el caso concreto
de la villa La Ontavia, a pesar de las reutilizaciones y añadidos
posteriores el grado de conservación de las estructuras murarias
exhumadas puede ser calificado como de excelente, llegando en
varios puntos a alcanzar alturas de hasta 2 metros. Así mismo se
ha preservado en diversas zonas el revoco que cubría las
estancias, presentando un estado de conservación realmente
excepcional la sala fría de las termas o frigidarium, a pesar de la
fragilidad que poseen esta clase de acabados y del tiempo
trascurrido.
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1ª FASE: Prospección geofísica y excavación en área
abierta para delimitar definitivamente la superficie total del
yacimiento arqueológico. Actualmente la superficie excavada
permite saber con un grado de certeza prácticamente absoluto el
tipo de estructuras y yacimiento al que nos enfrentamos. Sin
embargo, el área intervenida es todavía demasiado pequeña
como para saber con certeza cuáles eran los volúmenes
originarios de los edificios existentes. Por ello es indispensable
finalizar las labores de delimitación de las estructuras murarias
pertenecientes al enclave arqueológico. Para realizar esta tarea
será necesario combinar el uso de técnicas geofísicas no
destructivas junto con una intervención de excavación superficial
(en muchas zonas no más de un palmo) en área abierta que
ponga de relieve y verifique los límites del complejo. Una vez sea
construido el sistema de protección será posible plantear en el
futuro la excavación integral de las áreas delimitadas si así se
considerase oportuno. La ventaja evidente que plantea esta
metodología de trabajo con respecto a las excavaciones
convencionales es que permitirá contar con un sistema de
protección de algunas zonas de la excavación antes de que estas
sean excavadas, de manera que sean cuales fueren los restos
encontrados en el futuro en estas áreas estarán protegidos desde
el primer momento de su descubrimiento, asegurándose de esta
manera su preservación integra para las generaciones venideras.
2ª FASE: Digitalización tridimensional a partir de la
utilización de escáner láser de toda la superficie excavada.
La digitalización tridimensional mediante el uso de escáneres
láser de última generación permitirá generar un modelo
informático tridimensional hiperpreciso de todas las estructuras
arqueológicas exhumadas hasta la fecha; o, lo que lo mismo,
documentará el patrimonio arqueológico excavado con un nivel
de precisión inmejorable ante la amenaza de su deterioro. En
este punto es importante remarcar que el Patrimonio
Arqueológico, al igual que el Patrimonio Cultural material en
general, tiende a degradarse de manera permanente. Y si bien es
cierto que las modernas técnicas de conservación permiten
retrasar este proceso también es necesario decir que esto no
siempre es posible por diversos motivos. El Patrimonio
Arqueológico que se encuentra más expuesto a los procesos de
159
degradación y cambio es aquel conservado “in situ” al aire libre.
Básicamente este Patrimonio está compuesto por estructuras
arqueológicas que no pueden ser trasladadas a almacenes u otros
lugares que garanticen su mejor conservación. Estas estructuras
sufren constantes agresiones climatológicas (lluvia, hielo, sol,
viento, etc.) e incluso antrópicas (actos de vandalismo, expolio,
visita de miles de turistas, etc.), lo que las convierte en objeto de
constates intervenciones de conservación y restauración, que
poco a poco pueden ir alterando la imagen original del resto. Por
otro lado en determinadas situaciones y contextos estas
estructuras, junto con el patrimonio arqueológico mueble,
quedan sometidas a los avatares de cataclismos inesperados,
como los terremotos o las inundaciones, cuyas consecuencias
pueden llegar a ser devastadoras. Lo ocurrido en la ciudad de
Bam (Irán) en 2003 (ICOMOS, 2005) demuestra que la
documentación del Patrimonio Arqueológico con un nivel de
precisión suficiente como para volver a ser reconstruirlo de
nuevo, así como para poder estudiarlo en detalle en el futuro a
pesar de su desaparición física, es algo indispensable. En el
presente estudio de caso nos enfrentamos a un conjunto de
estructuras arqueológicas que no pueden (ni resulta deseable) ser
trasladadas a otro emplazamiento. Por ello, más allá de las
intervenciones de protección que se llevarán a cabo, la
documentación digital de todo este rico patrimonio arqueológico
constituirá la forma de asegurar su total conservación para las
generaciones venideras.
3ª FASE: Elaboración de la hipótesis virtual de las termas y
reconstrucción virtual de la cubierta a proyectar. Una vez
finalicen las fases de investigación y documentación el equipo
científico del yacimiento elaborará, junto con especialistas en
reconstrucciones virtuales, la hipótesis virtual definitiva del
aspecto que tendría el complejo termal en el momento de su
funcionamiento. Esta hipótesis virtual servirá para comprobar la
verosimilitud de la hipótesis de trabajo. Una vez sea consensuada
la hipótesis científica definitiva se procederá a elaborar una
propuesta virtual de reconstrucción volumétrica del complejo
termal. Esta propuesta virtual permitirá verificar la viabilidad de
la intervención antes de que ésta se lleve a cabo, contando de
esta manera con tiempo suficiente para corregir posibles
problemas no previstos en las fases de diseño anteriores. Ser
capaces de preveer con suficiente tiempo de antelación los
problemas que pueden surgir a la hora de construir una nueva
estructura supone garantizar la máxima eficacia en el trabajo
posterior y, por lo tanto, un ahorro evidente en costes no
presupuestados. Por otro lado, este sistema de trabajo garantiza
que solamente se llevarán a cabo sobre los restos arqueológicos
originales las intervenciones mínimas necesarias para asegurar su
adecuada protección e interpretación.
4ª FASE: Consolidación de las estructuras arqueológicas y
construcción de la cubierta a partir de la hipótesis virtual
planteada previamente. Una vez quede fijado el modelo
definitivo de la cubierta que protegerá e interpretará los restos
arqueológicos del complejo termal será necesario, en primer
lugar, realizar una pequeña labor de consolidación de las
estructuras arqueológicas. Para ello se procederá al rejuntado de
los mampuestos de los muros y pavimentos históricos a base de
llagueado rehundido elaborado con mortero tradicional de cal y
arena (1 de cal por 2 de arena), más 1 parte de cemento blanco si
las circunstancias lo requiriesen; todo teñido con tierra del lugar.
Se aplicará a los muros en su parte superior un mortero de
similar estética al original, fin de evitar el desmantelamiento
progresivo de las estructuras arqueológicas por el paso del
tiempo. Además se recortarán los perfiles, que serán
estabilizados mediante un paramento vertical de ladrillo enlucido
y teñido con tierra del lugar.
Figura 3. Propuesta virtual de la estructura arquitectónica que sostendrá la
reconstrucción volumétrica
En segundo lugar, tomando en consideración la propia
naturaleza de los restos arqueológicos encontrados, para la
presente intervención se propone desarrollar un modelo de
cubierta basado en una reconstrucción volumétrica del aspecto
que debieron tener las termas en el momento de su uso. Esta
cubierta permitirá compaginar de una manera armónica la
necesidad de preservar las estructuras arqueológicas a largo plazo
con la posibilidad de presentar este interesante patrimonio
cultural al público. Para la construcción de la cubierta se
contempla el uso de materiales fácilmente manejables y
desmontables (plafones de plástico, vigas de madera, teja, pilares
de ladrillo). La construcción de la misma se realizará levantando
un conjunto de pilares de ladrillos colocados en las esquinas y
puntos principales de la estructura, sobre estos pilares se
colocará un armazón de madera rematado con tejas. El conjunto
se finalizará con la instalación de plafones de plástico blanco
sujetados directamente en los pilares de ladrillo. Estos plafones
aumentarán la protección de los restos al mismo tiempo que
mejorarán la interpretación del conjunto. Por consiguiente la
nueva estructura solamente tendrá un contacto directo con las
estructuras arqueológicas en puntos muy concretos donde
apoyen los pilares de ladrillo, esto quiere decir que la superficie
total de contacto será de aproximadamente un 25% en relación
con la superficie superior de las estructuras. En cualquier caso la
afección no supondrá en ningún momento la eliminación o
destrucción de ninguna de las partes originales. Para la
finalización de la cubierta se prevé la realización de réplicas de
tégulas romanas. A fin de evitar posibles confusiones en el
futuro, estas réplicas contarán con un rayado intenso de
incisiones en el reverso para facilitar su identificación tanto si
permanecen enteras como si se fragmentan en partes. Todas las
tegulas llevarán inciso el año de fabricación con numeración
arábiga europea.
5ª FASE: Evaluación del proyecto. Una vez finalice la
construcción de la cubierta se procederá a evaluar el proyecto en
su conjunto tratando de detectar aquellos puntos en los que los
resultados obtenidos no hayan sido del todo satisfactorios o bien
no hayan sido los esperados desde el principio. La fase de
Abril 2011
160
evaluación resulta crucial para presentar los resultados del
proyecto y para decidir si la metodología de trabajo empleada y
las técnicas usadas son las más apropiadas o deben ser
mejoradas. En este punto se contará con la participación de
expertos del Ename Center para evaluar la calidad de los
resultados obtenidos y su consonancia o no con los principios
establecidos en La Carta Internacional para la interpretación de
lugares pertenecientes al Patrimonio Cultural.
4. CONCLUSIÓN
El principal aporte metodológico que esboza el presente artículo
se ciñe a la capacidad de integrar en un proceso coherente y
ordenado distintas técnicas de trabajo entre las que se incluye el
uso de nuevas tecnologías como un elemento más a tomar en
consideración. La utilización de técnicas como la visualización
por ordenador o el escáner láser quedan por tanto integradas en
un proyecto de gestión integral de un yacimiento arqueológico,
en este caso una villa romana, sin que su uso parezca un simple
agregado decorativo sino más bien una verdadera herramienta
útil y eficaz para lograr los objetivos propuestos por el equipo
científico del conjunto.
Figura 4. La construcción de la cubierta permitirá proteger al mismo tiempo
que interpretar los restos arqueológicos conservados.
Figura 5. Vista virtual del posible acabado del proyecto, una vez concluida la reconstrucción volumétrica de la villa romana.
AGRADECIMIENTOS
El Ayuntamiento de Terrinches, junto con la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha y el Fondo Social Europeo a través del
Programa de Potenciación de Recursos Humanos del Plan Regional de Investigación Científica, Desarrollo Tecnológico e Innovación
2005-2010, han hecho posible este trabajo.
BIBLIOGRAFÍA
GARCÍA ENTERO, V. (2001): Los Balnea de las villae hispanorromanas. Provincia Tarraconense. Madrid. Calendas.
ICOMOS (2005): “Iran. The Bam earthquake”, en Heritage at risk 2004/2005, ICOMOS/UNESCO, pp. 105-110.
MARTIN, Marcelo (2003): “La gestión del patrimonio se sustenta sobre tres grandes tareas: investigar, conservar y difundir”, en Boletín
de Interpretación nº 8, [en línea] http://www.interpretaciondelpatrimonio.com [Consulta: 24-01-2007], pp. 21-22.
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Pintura y escultura digital 3d con ZBrush
aplicada a la Arqueología
Marta Ángeles Estalayo Moreno
Resumen
La tecnología 3D se está desarrollando cada día a pasos agigantados, programas como 3D Studio Max, Lightwave, Maya, ZBrush, etc. permiten modelar en 3D
con constantes renovaciones en sus paletas de herramientas y en sus sistemas de renderizado y resolución. Aprovechando una tecnología que generalmente se aplica al
ámbito de la infografía, los videojuegos, la publicidad o el cine, los arqueólogos reconstruimos gráficamente el pasado para hacerlo más cercano, más comprensible a
todos los ciudadanos.
Palabras Clave: PINTURA, ESCULTURA, ZBRUSH, ARQUEOLOGÍA.
Abstract
The technology 3D is every day developing by leaps and bounds. Programs like 3D Studio Max, Lightwave, Maya, ZBrush … allow to model in 3D with
constant innovations in its palettes of tools and its render systems and resolution. Using a technology which generally is applied for computer graphics, games,
advertising or films, archaeologists reconstruct the past to do it graphically closer, more understandable to all citizens.
Key words: DRAWING, SCULPTURE, ZBRUSH, ARCHAEOLOGY.
1. LA RECONSTRUCCIÓN HISTÓRICA Y
ZBRUSH
La comprensión de la evolución del pasado a través de las
estructuras y hallazgos y también la comprensión de su proceso
de destrucción a lo largo del tiempo es un problema al que tiene
que hacer frente la arqueología. Los arqueólogos hemos
intentado hacer comprensible la arqueología y los procesos de
excavación a través de la reconstrucción histórica y hasta hace
relativamente poco tiempo, el dibujo arqueológico a mano y la
ilustración eran las técnicas a las que se recurría para dar una
imagen de lo que el arqueólogo experimentado entiende a
primera vista, y que el espectador o visitante no consigue
siempre visualizar. Además, el dibujo a mano de las piezas era y
sigue siendo uno de los recursos fundamentales a la hora de
establecer tipologías y ayuda a la investigación posterior a la
excavación.
Lo que queda claro en el mundo en que vivimos es que el
impacto de una imagen de calidad perdura y hace comprensible
más rápidamente lo que se quiere mostrar. Para poder llegar a
obtener una imagen de calidad, una de las tecnologías más
importantes que existe actualmente es la imagen 3D. Hoy en día,
programas como 3D Studio Max, Maya, Lightwave, ZBrush...
son los programas con más alto nivel y con renovación
constante que se utilizan para el mundo del cine, los videojuegos
y la televisión. La arqueología debe aprovecharse de esta
tecnología para reconstruir el pasado y hacerse accesible a los
demás.
Además, convertir la creación de una imagen 3D de un
yacimiento o de un objeto arqueológico, en un ámbito de
investigación deriva en un cambio en los procesos y metodología
arqueológica. El estudio exhaustivo de los procesos de
deposición de los diferentes estratos en un yacimiento y la
situación exacta de los objetos arqueológicos hacen que
reconstruir una imagen del pasado se convierta en un estudio
científico y a su vez, el planteamiento de este estudio a priori,
hace que la excavación sea más detallada y esté mejor
documentada.
A la hora de reconstruir un yacimiento se debe saber la
composición constructiva y arquitectónica de cada uno de los
elementos que se conservan en el yacimiento para poder
recrearlos de la manera más real o científica posible. Igualmente,
a la hora de reconstruir un objeto arqueológico, debemos tener
en cuenta una serie de factores que facilitan tanto la
investigación como la creación de una imagen creíble tanto para
el espectador como para el investigador.
En arqueología, generalmente, nos encontramos con piezas
dañadas o en pésimas condiciones de conservación. Además, no
suelen ser piezas idénticas y sin defectos como comienza a
ocurrir ya en época moderna y con la industrialización. Sellos,
marcas de punzones, huellas digitales, impresiones vegetales…
etc. hacen que algunas piezas tengan un toque que las hace
únicas y por ello a la hora de reconstruirlas hay que tener en
cuenta todos estos factores que son los que nos acercan al
pasado, los modos de fabricación, y los que nos ofrecen pautas a
la hora de una investigación. Precisamente, estas características
especiales que corresponden con un modo concreto de
fabricación hacen más difícil la reconstrucción de piezas en 3D.
En el mercado existe una gran cantidad de software con los que
se puede modelar objetos y escenas en 3D. ZBrush es un
software que no está creado específicamente para la
reconstrucción arqueológica, sino más bien para el diseño de
productos, personajes fantásticos o hiperrealistas y escenas en
Abril 2011
162
3D. Debido a esta finalidad para lo que fue creado, ZBrush se
convierte en el aliado perfecto del diseñador 3D, ya que con este
programa se puede modelar con un gran nivel de detalle
cualquier tipo de objeto, personaje o elemento arquitectónico.
2. ESCULTURA DIGITAL
Con ZBrush, la libertad de creación es total. Este programa
permite crear modelos a través del modelado digital, tal y como
se haría con la arcilla (SPENCER, 2008: 1-10). Esta posibilidad,
en un ámbito como es el de la reconstrucción arqueológica, es
un valor a añadir, aunque también debe ser un factor a controlar
para no dejarse llevar en “exceso” por una recreación artística, en
vez de arqueológica. A la hora de reconstruir objetos con
ZBrush, hay que tener en cuenta dos cosas importantes: una
sería el nivel de resolución que se quiere mostrar y otro, la
capacidad de reconstruir a través de los distintos restos que nos
ha dejado la pieza y según los modelos que ya tenemos descritos
en las tipologías de las piezas.
En este punto, es importante tener en cuenta que ZBrush es una
herramienta de libertad creativa y, como tal, es muy fácil usarla y
acabar realizando obras de arte en vez de reconstrucciones. La
limitación no está en el programa sino en la mano del artista, del
que va creando la pieza. Por ello es muy importante llevar
previamente, un estudio o un esbozo de lo que se quiere crear.
Este esbozo debe estar basado en la tipología de la pieza que se
quiere reconstruir, basado en otras piezas semejantes halladas o
en las imágenes de las mismas que nos han llegado desde la
Antigüedad. La línea que separa la reconstrucción o recreación
de un objeto de la inventiva es muy delgada.
Las herramientas que se usan a la hora de comenzar a esculpir
con ZBrush, son las “zspheres” y las “tools” (SPENCER, 2008:
176-191). Con el modelado a través de “zspheres”, se puede crear
todo tipo de objetos y figuras, tanto humanas como animales.
Las “zspheres” (PIXOLOGIC TEAM, 2009: 17-19) son esferas
que se utilizan a modo de articulaciones que se unen entre sí con
semiesferas. Una vez creada la figura principal, estas esferas se
convierten en polígonos de mayor o menor resolución, según lo
que queremos crear (ejemplo Figura 1). Además, de las
“zspheres”, ZBrush dispone de una gran variedad de “tools” o
modelos ya creados que facilitan el modelado de personajes,
animales y objetos inanimados. Las formas geométricas básicas,
tales como cubos, esferas, conos o cilindros aparecen en la
librería de “tools” del programa para que a la hora de utilizarlos se
puedan modificar y mezclar para crear una base del modelo que
se quiere hacer.
ZBrush también funciona con objetos creados en otros
programas 3D, importando los ficheros con formato OBJ. Esto
hace que ZBrush sea un programa interactivo y que permite el
uso de otros software sin ningún tipo de problema.
Una vez tenemos un modelo bien definido, debemos comenzar
a darle detalle (SHELTON y DRUS, 2009: 101-110). Para crear
detalles, y modelar cualquier objeto desde la base creada,
debemos utilizar los pinceles (SPENCER, 2008: 30-42) y “alphas”
que ZBrush nos ofrece en su paleta. Lo fundamental es ir poco a
poco e ir dando definición al modelo de forma que al ir
modificando los distintos polígonos, éstos no se deformen
creando errores en la superficie de la pieza (SPENCER, 2008:
112-114).
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Figura 1. Modelado de escultura a base de “zspheres”
Los pinceles que ofrece ZBrush son muy variados, añaden
volumen, lo quitan, afinan, alisan, etc. (PIXOLOGIC TEAM,
2009: 45-53). Los “alphas” combinados con los pinceles pueden
crear motivos decorativos en las piezas (ejemplo Figura 2). Esta
característica del programa, hace que crear piezas de cualquier
época sea relativamente fácil, además de poder modelar cualquier
tipo de motivo decorativo y defectos en la pieza.
La muestra de “alphas” que se instala con el programa es bastante
extensa, pero también se pueden descargar desde
www.pixologic.com librerías completas según los materiales que
se quieren reconstruir. En la web se puede encontrar desde
163
texturas de mármol o roca, hasta texturas metálicas y orgánicas.
Estas posibilidades hacen que modelar cualquier objeto
arqueológico (bronces, materiales cerámicos, materiales óseos...
etc.) sea más fácil que con otros programas 3D. Además, ZBrush
puede utilizar “alphas” modelados a mano desde el propio
programa o a través de otros programas como Photoshop,
exportándolos en formato JPG. Todos los detalles que se ven en
una pieza, como fracturas, desgrasantes, marcas de producción,
de erosión/desgaste… se pueden modelar en ZBrush con esta
herramienta.
Figura 3. Ejemplo de modelado con la herramienta “retopology” y su
aplicación práctica en una escultura
Figura 3. Pintura digital aplicada a una moneda griega de plata del año
449 a.C.
Figura 2. Pinceles y “alphas” que ofrece ZBrush
La reconstrucción virtual de un yacimiento implica aportar más
que una imagen. La animación de una escena, la creación de un
vídeo, aporta realismo, que es lo que buscamos a la hora de
hacer creíble una escena frente a un espectador que quiere
entender el pasado. Con los programas en 3D se puede crear
modelos, pero las mallas se deforman a la hora de esculpirlas o
modificarlas. Para solucionar este problema, ZBrush crea la
herramienta “retopology” (SPENCER, 2008: 203-209). Con esta
herramienta se puede ordenar mallas ya modeladas, para
agruparlas y así poder animarlas de una forma correcta. Además,
“retopology” también permite crear directamente mallas de
polígonos, lo que constituye otra opción más de modelado
aparte de las “zspheres” y las “tools” que vienen por defecto en el
programa (ejemplo Figura 3).
3. PINTURA DIGITAL
A la hora de poder hacer una recreación de un hallazgo
arqueológico, es muy importante darle un color que sea el más
parecido al original, ya que este color puede influir en el proceso
de catalogación y darnos datos sobre el estado de conservación,
la procedencia del hallazgo, etc. Con ZBrush (SPENCER, 2008:
155-166) se pueden aplicar distintas tonalidades a los objetos que
creamos, además de mezclarlos y añadirle volumen (ejemplo
Figura 4).
Con ZBrush, se puede copiar el color de un objeto a través de su
fotografía digital y aplicarlo a la pieza, para conseguir mayor
realismo. Los objetos arqueológicos, ya sean de cerámica, vidrio,
bronce o hueso pueden ser reconstruidos y pintados en ZBrush.
Esta característica es muy útil en Arqueología, ya que en
ocasiones nos vemos en la necesidad de tener una amplia
biblioteca de imágenes o mapas para texturizar que hay que tilear
y mapear en las piezas para renderizarlas. La pintura y escultura
digital permite crear texturas de forma libre sin tener que ir al
campo o a bibliotecas externas que no nos dan el realismo que
buscamos a la hora de crear una vista virtual de un objeto o un
yacimiento. Además, estas texturas creadas en ZBrush se pueden
exportar a otros programas, como 3D Studio o Maya y usarlas
para mapear otros objetos.
4. EL RENDERIZADO
A la hora de crear objetos arqueológicos con Z-Brush lo que se
busca es dar el mayor realismo posible aplicando diferentes
texturas y relieve a la superficie de la pieza. ZBrush es
especialista en crear este tipo de efectos. No obstante, todo
programa 3D que requiere un modelado en gran detalle necesita
crear la suficiente cantidad de polígonos como para que la
imagen, sobre todo a corta distancia no se vea pixelada.
ZBrush es un programa de pintura y escultura digital que nos
permite crear modelos 3D, y renderizarlos o exportarlos a otros
programas para texturizarlos, animarlos o añadir efectos
especiales (ejemplo Figura 5 y 6).
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Figura 5. Modelo de ZBrush exportado a 3D Studio Max
Cuando, el objeto creado se quiere exportar a otros programas
como 3D Studio Max, la enorme cantidad de polígonos creados,
puede llegar a constituir un problema mucho más grave que el
del propio realismo (ejemplo Figura 6). ZBrush reconoce esta
limitación y soluciona parcialmente este problema con el “plugin” “Decimation Master” (PIXOLOGIC TEAM², 2009: 8-12). Este
“plug-in” en la edición 3.0 se descargaba a través de la web y con
la edición 3.5 viene ya integrado en el menú.
“Decimation Master” reduce la cantidad de polígonos de un objeto
de tal forma que permite mantener el modelado del mismo a
costa de reducir el nivel de detalle. Permite tener objetos creados
en un segundo plano dentro de una escena mayor. Además, se
pueden exportar a 3D Studio Max para aplicarle diferentes
texturas y renderizarlo, con motores de render mucho más
avanzados que el de ZBrush (ejemplo Figura 6).
Figura 6. Ejemplos de renderizado con ZBrush y 3D Studio Max
5. CONCLUSIONES
Concluyendo, la tecnología 3D nos aporta una calidad y un
realismo que no nos podíamos imaginar hace unos años cuando
el dibujo a mano era el método más didáctico para mostrar al
interesado por la arqueología. Ahora, de la mano de programas
como ZBrush podemos crear escenas y objetos comprensibles
para todos, que nos ayudan a acercarnos y estudiar el pasado.
La calidad y el grado de detalle a la hora de crear cualquier tipo
de objeto arqueológico con ZBrush hacen de este programa uno
de los software más relevantes en el ámbito de la reconstrucción
arqueológica. La libertad que proporciona este programa en el
manejo de las herramientas de modelado hace que sea
fundamental a la hora de poder recrear cualquier hallazgo
arqueológico y facilita la investigación al arqueólogo. Además,
ayuda a la difusión mediática y a llegar a un público que cada vez
demanda con más fuerza una imagen del pasado y su evolución,
que sea comprensible.
AGRADECIMIENTOS
Me gustaría agradecer a toda la organización del congreso la posibilidad que me han dado de poder explicar algunas de las técnicas que
actualmente se utilizan para el diseño profesional en 3D con ZBrush.
BIBLIOGRAFÍA
SPENCER, S. (2008): ZBrush Character Creation: Advanced Digital Sculpting. Wiley Publishing Inc, Indianapolis.
SHELTON, T. y DRUS, J. (2009): ZBrush 3.5 Tutorials. Pixologic, Inc. [online] http://www.pixologic.com/zbrush/downloadcenter/ [consulta 0305-2010].
PIXOLOGIC TEAM (2009): Zbrush 3.5 What’s New Documentation. Pixologic, Inc. [online] http://www.pixologic.com/zbrush/downloadcenter/
[consulta 03-05-2010].
PIXOLOGIC TEAM² (2009): Decimation Master. Pixologic, Inc. [online] http://www.pixologic.com/zbrush/downloadcenter/zplugins/ [consulta
03-05-2010].
Abril 2011
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La Fuente de Foncalada (Oviedo):
Aplicación de métodos gráficos e infográficos
de análisis compositivo y metrológico a la formulación
de una hipótesis de Anastilosis Virtual del Monumento
Francisco José Borge Cordovilla
Funcionario de la Junta de Castilla y León. Profesor de Enseñanza Secundaria. Investigador.
Resumen
La aplicación, en este trabajo, a la fuente de Foncalada, de la metodología gráfica de análisis compositivo ensayada por el autor, aplicada ya a varios monumentos
del ciclo altomedieval asturiano, permite apreciar las relaciones proporcionales entre las partes del monumento, definiendo un módulo común de desarrollo,
posibilitando, de este modo, la formulación de una hipótesis de reconstrucción completa del monumento, ya que permite formular, en hipótesis, las proporciones
totales del estanque, lo que permite determinar la ubicación concreta del lugar de posible cierre o remate del mismo, revelándose, de este modo, como una potente
herramienta de auxilio de la exploración arqueológica.
Palabras Clave: Foncalada, Reino de Asturias, Oviedo, fuente monumental, conjunto balneario, arquitectura altomedieval
Abstract
In this work, the application to Foncalada´s fountain of the graphic methodology of compositive analysis tested by the author, and already applied to certain
monuments of the Asturian Upper-medieval stage, allows to appreciate the proportional relationships between the different parts of the monument, defining a
similar and common development, allowing, in this way, the formulation of a hypothesis of the complete reconstruction of the monument; since it allows to formulate,
in hypothesis, the total proportions of the pond, which leads us to determine the specific location of the place of closing or culmination of it, revealing itself as a
powerful recovery tool of the archaeological exploration.
Key words: Foncalada. Asturias´ kingdom, Oviedo, monument fountain, spa resort, Upper-medieval architecture
1. INTRODUCCIÓN
La fuente de Foncalada constituye un ejemplo singular de
edificio balneario, de filiación claramente clásica, y de
cronología actualmente en discusión: altomedieval, o romana.
En cualquier caso, no cabe duda que el edículo monumental
por el que aflora el manantial, contiene elementos epigráficos
de carácter altomedieval, como son el conocido lema de la
monarquía asturiana, en torno a la cruz latina que corona el
frontispicio, y otros de carácter invocatorio cristiano, situados
a ambos lados del arco, fechables todos ellos en el reinado de
Alfonso II (791-842). La importancia de la epigrafía es
fundamental, pues de su carga simbólica procede la
denominación del edificio: fontem calatam, “fuente invocada”
(G. de CASTRO, 1995: 90-92)
Transcurridos quince años desde la “rehabilitación material”
del monumento (que ha posibilitado, al menos, la
contemplación casi íntegra del mismo), siguen pendientes, sin
embargo, varias cuestiones cruciales. Por una parte, la
finalización de su completa exploración arqueológica,
descubriendo el muro de cierre del estanque por el E. y la
excavación de posibles instalaciones adicionales en el lateral N.
del monumento. Por otro lado, resulta imperativa la correcta
museización del monumento, pues resulta inasumible su
situación actual, tanto para su conservación, como debido a su
propio carácter monumental, ya que su conocimiento
despertará tanto más interés social, cuanto mayor sea el
volumen de información que una adecuada exposición del
mismo, pueda aportar al público.
En este trabajo planteamos el análisis del edificio mediante una
metodología gráfica 2D, en orden a establecer, en hipótesis, el
modelo de diseño que posibilitó al maestro de obra el
planteamiento y ejecución del edificio, así como llegar a una
interpretación de la organización proporcional de cada una de
sus partes. La determinación del orden compositivoproporcional del edificio, posibilitará formular, hipotéticamente,
aunque con arreglo a criterios objetivos, el lugar donde la
arqueología, hallará el muro testero del estanque, que cierra el
monumento por el E.
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2. DESCRIPCION DE LA METODOLOGIA
Hemos diseñado una metodología de análisis que venimos
aplicando a los edificios de la arquitectura altomedieval
asturiana (BORGE, 1993, 2001, 2003, 2010). Sus premisas de
aplicación son:
-. La composición arquitectónica deriva de unos conceptos
previos, relacionados con la idea final de "armonía", o
"impresión de belleza y de unidad con el entorno que ofrece la
construcción acabada".
-. En el tratado de arquitectura de Vitrubio (VITRUVIO,
1993), aparecen definidos los siguientes conceptos, referidos a
los cánones que en su época regían el sistema de composición
arquitectónica de los edificios: la Ordenación, "apropiada
comodidad de los miembros de un edificio, y una ordenación de todas sus
proporciones con la simetría, se regula por la cantidad (pósotes)"
(concepto éste que coincide con el aristotélico de taxis), que es
"una conveniente dimensión por módulos"; la Disposición, "apta
colocación y efecto elegante en la disposición del edificio en orden a la
calidad", que posee tres especies o expresiones: la Icnographia,
planta dibujada que después se traslada al terreno, Ortografía
o dibujo frontal del alzado, y Scenografía, o dibujo
sombreado y en perspectiva; Euritmía, que es "el gracioso
aspecto, y apariencia conveniente en la composición de los miembros del
edificio"; Simetría, " conveniente correspondencia entre los miembros de
la obra, y la armonía de cada parte con el todo".
Para determinar el modo en que dichos preceptos han sido
aplicados en una obra concreta hemos establecido el concepto
de matriz modular: unidad mínima de cuadriculación de un
edificio, que puede basarse en un patrón par (mínimo 2 x 2), o
impar (mínimo 3 x 3)
Por tanto, dicha metodología se basa en la determinación
analítica -mediante un programa de dibujo vectorial en 2D- de
la matriz modular del edificio, y aplicación al mismo de una
cuadrícula analítica, basada en dicha matriz modular, que recoja
tanto el sistema de proporciones como el de medidas
presumiblemente utilizado en la obra.
Figura 1. Fuente de Foncalada. Estado general desde el E.
Figura 3. Esquema de matrices modulares básicas.
3. APLICACIÓN A FONCALADA
Figura 2. Fuente de Foncalada. Detalle de las inscripciones del edículo
SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual
La aplicación a la fuente de Foncalada de los procedimientos
descritos, revela la existencia de un complejo proyecto
matemático de diseño del conjunto, que se sintetiza en la
concepción de la fuente a partir de una serie figuras
geométricas asociadas al diseño de sus partes relevantes.
A su vez, el arquitecto proyecta cada elemento de la fuente
definiendo una relación proporcional del mismo con los
restantes elementos relevantes del edificio, y de éstos con las
dimensiones del proyecto global. Dichas relaciones han de
producir la sensación final de armonía y belleza en el expectador,
conocida
como
Euritmía.
La relación proporcional entre los diferentes elementos se logra
mediante la adopción de un patrón proporcional común,
conocido como módulo (pósotes), que sirve para materializar la
medida de proporción (taxis), entre las diferentes partes del
edificio.
167
Establecidas estas premisas, se puede observar, sobre el esquema
proyectual del edificio, la concepción del mismo a partir de un
módulo cuadrado que se repite, en total, 8 veces en ancho x 24
en longitud (si tenemos en cuenta la prolongación trasera de la
plataforma de basamento del edículo en la que se asienta el
último tramo del canal de suministro.
aritmético o de Pitágoras”, en el que sus lados se encuentran en
una proporción de 3:4:5. La relación pormenorizada de estos
recursos en el monumento sería la siguiente (fig. 4):
En cuanto a las relaciones entre las partes, el edículo ocupa 4
módulos de los 8 totales en anchura, y 3 módulos en longitud,
configurando un triángulo perfecto (o Triángulo de Pitágoras),
de dimensiones 3 x 4 x 5 módulos. El tramo del estanque
inmediato al edículo, ocupa 8 módulos en anchura, y 6 en
longitud, configurando otro triángulo perfecto, de dimensiones
dobles a las del anterior, es decir, 6 x 8 x 10 módulos.
Observando el sistema de proporciones generado entre las
partes analizadas hasta ahora, percibimos que la longitud del
estanque anterior = 2 veces la longitud edículo, es decir: 6 x M =
2 x 3 x M.
Por tanto, sería factible pensar -a efectos de determinación de la
longitud total del tramo posterior del estanque, cuyo remate E.
permanece por el momento enterrado-, que la relación
proporcional entre dicho tramo del estanque y el anterior, sería
de nuevo de doble longitud, es decir: longitud del tramo
posterior del estanque = 2 x longitud tramo anterior, expresado
en módulos: 12 x M = 2 x 6 x M.
De este modo, se verificaría que el sistema de proporciones que
rige las relaciones entre las partes de la fuente se rige por una
progresión geométrica, de términos sucesivos: 3 x M (edículo), 3
x M x 2 (parte anterior estanque), 3 x M x 2 x 2 (parte posterior
del edículo).
En resumen, las dimensiones globales del monumento,
expresadas en función de las relaciones entre sus partes serían:
En longitud: 3 x M (parte posterior del edículo) + 3 x M
(edículo) + 6 x M (parte anterior del estanque) + 12 x M (parte
posterior del estanque); en total 24 x M.
En anchura: 2 x M (deambulatorio S.) + 4 x M (ancho edículo) +
2 x M (deambulatorio N.); es decir, en total, 8 x M.
La relación proporcional entre la longitud y la anchura total del
monumento, sería por tanto: longitud total = 3 x anchura total,
expresado en función del módulo: 24 x M = 8 x 3 x M.
Figura 4. Aplicación de la retícula de matriz par, expresiva del sistema
proporcional - modular presente en la fuente de Foncalada.
-. Tres cuartos de cuadrado: en la planta del edículo, con unas
proporciones de 4 x M (ancho), por 3 x M (largo).
4. CONCLUSIONES
El diseño de la fuente de Foncalada responde a un sistema
proporcional claramente definido, de raigambre clásica, cuyas
fuentes se hunden en las matemáticas, pitagórica y euclídea, y
en los desarrollos de dichos conocimientos en las ideas de
Platón y Aristóteles. En el s. I, estos preceptos fueron
sistematizados por M. Vitrubio, siendo su obra muy utilizada
por los arquitectos, tanto en la antigüedad como en la Edad
Media.
En general se utilizan relaciones proporcionales sencillas, como
las existentes entre los lados del cuadrado, utilizándose así como
patrones de diseño combinaciones de figuras sencillas, sobre
todo el cuadrado, con origen en los tratados de Pitágoras,
Platón y Aristóteles, recogidas por Vitrubio en sus“Libros de
Arquitectura”. Algunas veces, en las zonas de mayor resalte
estético se utilizan recursos geométricos más complejos, como
las relaciones entre los lados del llamado “triángulo perfecto,
-. Cuadrado: el frente del edículo forma un cuadrado perfecto
(incluido el tejado), de medida 4 x M.
-. Cuadrado más medio cuadrado: en la parte anterior del
estanque, donde se ubican las escaleras, con unas proporciones
de 4 x M (ancho) por 6 x M (largo).
-. Doble cuadrado (en hipótesis): en la parte posterior del
estanque, con unas proporciones de 6 x M (ancho) por 12 x M
(largo).
-. Triángulo de Pitágoras: en la planta del edículo, 3 x M
(largo), 4 x M (ancho) y 5 x M (diagonal); en el alzado del
edículo (hasta el arranque del tejado), el mismo anterior; y en
la parte anterior del estanque, 2 x 3 x M (largo), 2 x 4 x M
(ancho).
El sistema de proporciones descritos establece unos ritmos de
relación entre las partes funcional y compositivamente
delimitadas, perceptibles sobre todo en longitud –ya que el
monumento presenta una anchura total uniforme -, a saber:
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edículo, de longitud 3 x M; la parte anterior del estanque, de
longitud 6 x M (2 x cuerpo anterior); la parte posterior del
estanque, de longitud 12 x M, establecida hipotéticamente en
función de la progresión definida por las relaciones entre las
partes anteriores.
Por otra parte, admitiendo, como necesaria, la existencia de un
patrón de medida -que permita al maestro de obra el traslado del
sistema de proporciones definido en el diseño del edificio, a la
obra, para ser ejecutada la construcción por los operarios- el
sistema metrológico utilizado en la fuente de Foncalada para
definir la longitud del módulo, correspondería con el llamado
“pie gallico”, documentada en la construcción del monasterio de
Sant Gall, en el siglo. IX, con una medida de 1 pie = 0.325 m.
Según esta medida, el módulo definido mediría 3 pies. Todas las
medidas de la fuente serían explicables como múltiplos o
submúltiplos perfectos de tal dimensión.
AGRADECIMIENTOS
Deseo expresar mi agradecimiento a los arqueólogos responsables de la excavación de Foncalada: Rogelio Estrada García, Sergio Ríos
González y Francisco Javier Chao Arana. De igual modo, a César García de Castro-Valdés.
BIBLIOGRAFÍA
ADÁN ÁLVAREZ, G; BORGE CORDOVILLA, F.; DÍAZ GARCÍA, F.; MARTÍNEZ FAEDO, L.; MORENO FERNÁNDEZ, J.
“Propuesta de reconstrucción arquitectónica de la iglesia prerrománica de San Pedro de Nora (Asturias)”. IV Congreso de Arqueología
Medieval Española. Actas. T. III. Alicante, 1993. Pp. 1099-1105.
ARIAS PÁRAMO, L.:
-
“Geometría y proporción en la arquitectura perrománica asturiana: la iglesia de San Julián de Los Prados”. XXXIX Corso di Cultura
sullárte Ravennate e Bizantina. Ravenna, 1992. Pp. 11-62.
“Geometría y proporción en la arquitectura perrománica asturiana: el palacio de Santa María de Naranco”. Madrider Mittelungen, 34,
1993. Pp. 282-308.
“Metrología y proporción en la arquitectura altomedieval asturiana de los siglos IX y X. Avance al sistema de proporción de la iglesia
de San Pedro de Nora”. Arte e Identidades Culturales. Oviedo, 1998. Pp 543-552.
Proportional and Project Design Systems in Asturian Architecture from the High Middle ages
( 9 th-10 th Centuries). Ordo et Mensura IV, V. Pp. 305-320.
BORGE CORDOVILLA, F.J.:
-
“La basílica de San Tirso de Oviedo: formulación de hipótesis reconstructivas en función del análisis compositivo comparado”.
Boletín del RIDEA, nº 162. Oviedo, 2003.
“La fuente de Foncalada”, Mirabilia Ovetensia (http://www.mirabiliaovetensia.com/Fuente_Foncalada.html), Oviedo, 2010.
“San Salvador de Priesca. Propuesta metodológica de Análisis Compositivo y petrológico”. Boletín del RIDEA., nº 158, Oviedo,
2001, pp. 23-42
“Sobre los accesos y entorno de Foncalada”. Boletín del RIDEA, nº 142. Oviedo, 1993. Pp. 537-557.
CABALLERO ZOREDA, L.: Zamora en el tránsito de la Edad Antigua a la Edad Media: siglos V-X”. Historia de Zamora, T. 1.. Zamora,
1995. Pp. 375-430.
ESTRADA GARCÍA, R.; RÍOS GONZÁLEZ, S. “Excavaciones Arqueológicas en la plaza de Foncalada (Oviedo)”. Excavaciones
Arqueológicas en Asturias, 1991-1994. Oviedo, 1995.
GARCÍA DE CASTRO-VALDÉS, C.: Arqueología Cristiana de la Alta Edad Media en Asturias. RIDEA, Oviedo 1995.
GARCÍA DE CASTRO VALDÉS, C. y RÍOS GONZÁLEZ, S.: Introducción a la Arquitectura en Asturias en los siglos VIII-IX. Pola de Lena,
1996.
GONZÁLEZ CALLE, J.A.; BORGE CORDOVILLA, F.J.; RODRÍGUEZ VÁZQUEZ, A.; ADÁN ÁLVAREZ, G.; GARCÍA
ÁLVAREZ, A. “Seguimiento arqueológico de San Salvador de Priesca (Villaviciosa, Asturias)”. XXV Congreso Nacional de Arqueología.
Actas. Valencia, 1999. Pp. 462-467.
JACOBSEN, W. Der Klosterplan von Sant Gallen. Berlín, 1992.
MANZANARES RODRÍGUEZ, J. Arte Prerrománico Asturiano. Síntesis de su Arquitectura. Oviedo, 1964.
MIGUEL VIGIL, C. Asturias Monumental, Epigráfica y Diplomática. T. I y II. Oviedo, 1987.
RÍOS GONZÁLEZ, S.:
-
“Arquitectura del agua en la Alta Edad Media. El ejemplo de Foncalada (Oviedo)”. Termalismo Antiguo. I Congreso Peninsular. Actas.
Madrid, 1997. Pp. 529-533.
"La fuente de Foncalada: paralelos técnicos, formales y funcionales"; Zephyrus, LII, 1999, pp.261-278.
RÍOS GONZÁLEZ, S; ESTRADA GARCÍA, R.; CHAO ARANA, J. “La Fuente de Foncalada (Oviedo)”. Boletín del RIDEA, nº 144,
Oviedo, 1994.
VITRUBIO POLIÓN, M. Los diez Libros de Arquitectura. Facsímil ed. D. Joseph Ortíz y Sanz. Barcelona, 1993.
SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual
169
INNOVA CENTER
European Center for Innovation in Virtual Archaeology
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Carretera de Isla Menor s/n 41014 - Bellavista - Sevilla – España
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