Pérez García, Jose L. (1); Mozas Calvache, Antonio T. (1); Barba Colmenero, Vicente (2); Fernández Ordóñez, Alberto (2) (1)Dpto. Ingeniería Cartográfica, Geodésica y Fotogrametría. Grupo de Investigación “Sistemas Fotogramétricos y Topométricos” Universidad de Jaén. Jaén (España). (2)ARQ13, Estudio de Arqueología S.L. http://www.arq13.net/ |
Resumen |
INTRODUCCION Y ANTECEDENTES En este documento se presenta la metodología seguida y los resultados obtenidos con la aplicación de técnicas fotogramétricas de bajo coste (cámara convencional y modelos proyectivos sobre planos) en el levantamiento y modelización de edificios históricos. Así mismo, se muestra la utilidad de este tipo de productos en estudios arqueológicos de del patrimonio, en los que la incorporación de una base fotográfica documental con carácter métrico supone una importante mejora con respecto a los planos y dibujos tradicionalmente utilizados. En los últimos años, se está desarrollando la disciplina que ha venido a llamarse Arqueología de la Arquitectura. Se trata de una corriente de la arqueología que se fundamenta en los estudios y las herramientas para analizar los edificios históricos, fundamentalmente como trabajos y estudios previos a una rehabilitación o restauración. Esta corriente se inicia en Italia en la década de los años 80 con estudios como los trabajos de Carandini (1991), que desarrollan el concepto de pluriestratificación, superando la metodología Harris, entendida como un sistema de excavación extensiva y documentación mediante la identificación y caracterización de las diferentes unidades estratigrá/ ficas y de sus relaciones. De esta forma nace la llamada arqueología del monumento, entendiendo a los edificios como documentos históricos de carácter arqueológico. En este sentido, cabe destacar más recientemente en Italia, los trabajos de Brogiolo (1996). En nuestro país, no será hasta la década de los 90 cuando se empiecen a realizar estudios que analizan los edificios desde el punto de vista de la arqueología y de la lectura estratigráfica. En la actualidad, esta corriente se encuentra muy desarrollada y existen múltiples grupos de investigación que han centrado su trayectoria en ampliar la arqueología de la arquitectura, entre los que destacan los grupos de investigadores como los dirigidos por el Dr. Luis Caballero en el CSIC (Caballero y Fernández, 1997), el Dr. Agustín Azkarate en la Universidad del País Vasco (UPV, 2002-2005) con los estudios de la catedral de Vitoria (Azkarate, 2001); y en el ámbito andaluz, por el Dr. Miguel Ángel Tabales de la Universidad de Sevilla (Tabales, 1998).
Las técnicas de documentación utilizadas dentro de la arqueología de la arquitectura se apoyan cada vez más en disciplinas técnicas como la ingeniería topográfica, cartográfica y fotogramétrica que generan representaciones fidedignas del terreno para dichos estudios. La utilización de nuevas tecnologías e instrumentación fotogramétrica y topográfica está impulsando la participación de estas disciplinas como base de apoyo documental para los estudios arqueológicos previamente citados. Ejemplo de este impulso tecnológico son las cámaras fotográficas digitales de alta resolución o instrumental topográfico con medida directa sobre el objeto. Los productos obtenidos con estas técnicas pueden ser utilizados en la realización de diferentes trabajos previos a la restauración o documentación del patrimonio histórico, tales como la realización de estudios estratigráficos de los paramentos, el análisis del estado de la edificación, así como para el diseño del proyecto de rehabilitación o restauración más adecuado. Otra ventaja añadida de estas técnicas es su bajo coste debido a la utilización de instrumentos más económicos (cámaras fotográficas convencionales, estación total con medida a sólido), la reducción del apoyo en campo o la utilización de modelos más sencillos que en los casos de fotogrametría estéreo convencional o láser escáner 3D. Desde que aparece la necesidad de representar la realidad mediante un documento gráfico, muchas y diferentes han sido las metodologías e instrumentos utilizados. Algunas de ellas permitían simplemente obtener una representación grafica de la misma, sin tener en cuanta el carácter métrico de ésta. En este grupo podríamos incluir la realización de dibujos artísticos, toma de fotografías o captura de escenas mediante video. Estos documentos, aun cuando pueden representar de una manera muy realista la escena, tienen el inconveniente del carácter no métrico de los mismos, por lo que en la mayoría de los casos no se pueden utilizar para extraer la información necesaria (medida de distancias, superficies, etc.). En un segundo grupo se encuentran las diferentes técnicas de dibujo técnico a escala, ya sea utilizando instrumental topográfico como el dibujo sobre papel milimetrado apoyado con medidas reales sobre el objeto. Estos documentos, aun cuando permiten la extracción de información métrica del objeto tienen el inconveniente por un lado, de la subjetividad y experiencia del operador (dos operadores diferentes obtendrán representaciones diferentes de la misma realidad), y por otro, la necesidad de edición de los datos obtenidos en campo. Por ello, es necesaria la obtención de otro tipo de documentos que posean, en la medida de lo posible, un carácter métrico y un grado coherente de objetividad en la representación de la realidad (Mozas y Pérez, 2008). 2. APLICACIÓN A LA MURALLA ESTE DE LA FORTALEZA DE LA MOTA. ALCALÁ LA REAL (JAÉN). La fortaleza de La Mota (Figura 1) se emplaza sobre un elevado cerro amesetado con un sistema complejo de murallas y estructuras defensivas que confieren a Alcalá la Real como uno de los más importantes bastiones militares de la Alta Andalucía durante la Edad Media. Los orígenes de Alcalá la Real son confusos, muchos autores apuntan a una fortaleza primitiva de época Emiral (siglo VIII-IX), aunque no existen suficientes datos arqueológicos como para poder afirmarlo.
En la actualidad, sobre la meseta, se han localizado restos arqueológicos de varios aljibes, lienzos de muros y pavimentos, así como algunas estructuras que actualmente se pueden contemplar en el interior de la Abadía.
Durante la dominación cristina la configuración de la fortaleza cambió considerablemente ya que se ampliaron las estructuras defensivas. Después de la definitiva toma de Granada y la expulsión de los musulmanes de la península en 1492, Alcalá la Real iniciará una etapa de tranquilidad que permitió que la población empezara a expandirse más allá del recinto amurallado, creándose los números arrabales circundantes a la Mota.
3. METODOLOGÍA Y RESULTADOS El análisis del método propuesto se realiza en función del orden lógico de planteamiento de las diversas fases y procedimientos. Inicialmente se realiza una fase de estudio, planificación y coordinación de los distintos profesionales y disciplinas que intervienen, para pasar a un gran bloque destinado a la obtención de la documentación fotogramétrica re-querida, a cuya finalización sigue una fase de digitalización, obtención de perfiles y secciones, para concluir con otro gran bloque en el que se plantea la realización de las lecturas estratigráficas y los análisis estructurales a partir de los productos previamente generados. El esquema básico de la metodología se presenta en la Figura 3.
3.2. Fase previa o de planificación. Un proyecto de esta envergadura conlleva una fase inicial de planificación de todos los trabajos y tareas del mismo. En esta fase, se establecen los procedimientos a realizar por cada grupo de profesionales coordinando todas las etapas del trabajo. Es el momento de establecer las necesidades de cada grupo, los productos que unos demandan de los otros y programar la duración de cada proceso, teniendo en cuenta aquellas fases que pueden resultar críticas para el proyecto en su conjunto. La coordinación entre este equipo multidisciplinar se realizará a lo largo de todo el proyecto, aunque resulta conveniente establecer inicialmente todos los aspectos fundamentales del mismo para que cada equipo pueda trabajar de forma autónoma, sin que esto conlleve un desarrollo caótico. Conviene, por tanto, realizar una detallada planificación y programación de las tareas, establecer los principales objetivos y describir detalladamente los productos finales de cada fase, ya que los resultados de unos pueden ser el punto de partida para otros.
Los trabajos topográficos y fotogramétricos suponen la primera parte del proyecto. En esta fase se pretende obtener un modelo tridimensional del objeto de estudio, de forma que no sea necesario tenerlo ínsito para los estudios de otras disciplinas. Este proceso facilita el trabajo en gabinete de los otros profesionales, la documentación del objeto y la conservación del mismo.
La fase de topografía y fotogrametría comienza con la planificación de los trabajos, tanto en campo como en gabinete. El aspecto topográfico de este tipo de proyectos supone una base fundamental para el estudio fotogramétrico. Debe tenerse en cuenta que este tipo de estudios se realiza sobre edificios o murallas que habitualmente tienen una compleja geometría, por lo que la topografía no debe limitarse a la toma de datos o puntos de control para orientar y proyectar las tomas fotográficas, sino que debe formar un armazón que abarque todo el espacio objeto de estudio. Debido a esto, resulta conveniente en esta fase inicial, planificar correctamente una red de apoyo topográfico que permita la obtención de suficientes puntos para: -La definición de la estructura básica de lienzos, paredes, bóvedas, etc. -Toma de los puntos de control necesarios para orientar y proyectar las fotografías. -La definición de un sistema de referencia común y estable para los trabajos presentes y futuros sobre el inmueble. Esta fase de planificación deberá tener en cuenta el número y situación de las tomas fotográficas, teniendo en cuenta numerosos aspectos como: -Formato y resolución de cámara. -Objetivo de la cámara y sus distorsiones. -Ubicación y orientación de los lienzos para analizar el horario más adecuado para la realización de las tomas fotográficas. -Presencia de obstáculos y zonas ocultas para la correcta planificación de la posición y orientación de los disparos para asegurar una completa cobertura del objeto. Todas estas variables serán analizadas individualmente y en conjunto con anterioridad al comienzo de los trabajos de campo.
Una vez planificados todos los trabajos se realizará la materialización, observación, cálculo y compensación de una o varias redes topográficas de apoyo. La elección del tipo de red dependerá del proyecto y de la precisión requerida tanto para la rectificación fotográfica como para el ensamblaje del modelo fotogramétrico completo. En la Figura 4 se pueden observar las diversas redes topográficas implementadas y las bases que las componen y que han sido utilizadas en las diversas fases de este proyecto.
Dentro de los trabajos fotográficos de campo se incluye la toma, verificación y obtención de las fotografías necesarias para cubrir todo el objeto. Resulta evidente que esta fase es decisiva dentro del proyecto, ya que se debe garantizar que todos los lienzos sean cubiertos completamente, evitando en lo posible los diversos obstáculos que pudieran existir. En la Figura 5 se pueden observar las diferentes fotografías correspondientes a uno de los lienzos donde finalmente se han eliminado los árboles existentes.
Sin embargo, también hay que tener en cuenta que se ha de minimizar el número de fotografías a utilizar, ya que éstas incrementarán el número de puntos de apoyo necesarios. Una técnica interesante que se debe de tener en cuenta en este tipo de trabajos es la de utilizar las zonas comunes o de solape para situar los puntos de control topográfico y minimizar de esta manera el número de éstos, ya que se aprovecha el mismo punto para orientar y proyectar las fotografías que lo contienen. Así, también se consigue garantizar la precisión geométrica dentro de la zona abarcada por estos puntos. La elección de la situación de estos puntos tendrá en cuenta las siguientes cuestiones:
La siguiente fase comprenderá la rectificación de las fotografías y la generación del mosaico correspondiente a cada uno de los lienzos estudiados. Para ello se sigue la metodología planteada en Mozas y Pérez (2008), consistente en los siguientes apartados: -Obtención del plano correspondiente al lienzo estudiado mediante el ajuste mínimo cuadrático de los puntos que lo definen. - Obtención de las coordenadas proyectadas de los puntos de apoyo. - Medida de los puntos de apoyo en los fotogramas. - Rectificación proyectiva de cada una de las imágenes utilizadas. - Obtención del mosaico de imágenes rectificadas. En la Figura 5 se pueden observar las imágenes originales de este proceso junto al mosaico final. Con esta fase finaliza el trabajo topográfico y fotogramétrico, alcanzándose una etapa de obtención de productos en la que se realizará la digitalización de los lienzos a partir de las fotografías a escala del objeto, se obtendrán alzados de los mismos, y numerosas secciones, cortes o modelos virtuales de zonas de especial interés (Figuras 6). Partiendo de todos los puntos disponibles capturados en la fase de definición de la estructura y en la obtención de puntos de apoyo fotogramétrico, se genera un modelo tridimensional del mismo que servirá de esqueleto base para la posterior inclusión de las texturas provenientes de los mosaicos fotográficos . En definitiva, se contará con un modelo tridimensional de la estructura con texturas reales de la misma. Esta parte será afrontada conjuntamente por los ingenieros, arquitectos y arqueólogos, siendo este aspecto especialmente relevante en esta metodología. El estudio conjunto se debe a varias circunstancias importantes: - Cada disciplina requiere de un producto cartográfico particular para su metodología de trabajo. La arqueología de la arquitectura está claramente vinculada con la arqueología urbana, y en los últimos años ha alcanzado un gran avance en lo referente a técnicas de análisis y en la aplicación de métodos específicos para el conocimiento profundo de edificios históricos. Los estudios paramentales son la base del desarrollo de esta disciplina, ya que la “lectura paramental” es la materia prima del conocimiento del inmueble. En las trazas, las huellas, los vanos, los motivos artísticos y decorativos, las tipologías, los materiales, etc., se encierran las claves para entender la evolución de un edificio, su configuración, cómo fue su origen y cómo se nos muestra. Los arqueólogos, al acercarse a una evidencia constructiva deben de descifrar el significado primario del hecho constructivo, para ello se utiliza un registro documental (sistema de registro arqueológico paramental).
Se entiende por Unidad Estratigráfica Construida (UEC) la acción mínima identificable, o que se ha querido identificar, englobando tanto los estratos horizontales como los verticales. Estos últimos presentan sus propias características puesto que, generalmente, son compactos y tienen en sus lados bordes expuestos que no interrumpen una original continuidad al ser superficies originales del estrato. Su volumen difícilmente puede ser homogéneo dada la distribución diferenciada de sus componentes entre cimentaciones y alzado, núcleo y paramento, adorno, etc. En este sentido, se debe señalar que en este análisis se ha considerado como una sola unidad estratigráfica a cualquier acción guiada por una única voluntad constructiva. El estudio de todas las unidades estratigráficas y de sus relaciones permite la comprensión de la evolución constructiva del edificio. Por tanto, el siguiente paso a realizar es la elaboración de un diagrama estratigráfico (matrix Harris), a modo de representación simbólica de cada una de las acciones encuadradas en los diferentes momentos constructivos del edificio. Las relaciones sincrónicas se sitúan en escalones horizontales y las diacrónicas en vertical, de abajo hacia arriba, siendo éstas las más recientes en el tiempo. En este trabajo se ha presentado una metodología para la realización de estudios arqueológicos de la arquitectura basados en documentación de carácter métrico obtenida a partir de imágenes fotogramétricas. Esta metodología, que engloba varias disciplinas y profesionales, permite la obtención de un modelo tridimensional de edificios históricos que sirve de génesis a numerosos productos técnicos (planos, alzados, secciones, etc.) que se utilizan para la realización de estudios arqueológicos de paramentos, para documentación con base fotográfica del patrimonio y como base para proyectos arquitectónicos de restauración y rehabilitación. En este contexto, los productos fotogramétricos y cartográficos suponen una importante mejora para los trabajos arqueológicos y arquitectónicos posteriores, ya que minimizan el trabajo de campo al producir representaciones fidedignas del objeto estudiado. Azkarate, A. (2001). Análisis de la evolución histórico-constructiva de la catedral de Santa María de Vitoria-Gasteiz (Aplicación de la Arqueología de la Arquitectura a un modelo complejo). V Congreso de Arqueología Medieval Española. Valladolid, 1999. Junta de Castilla y León, pp. 177-211. Cardenal, J., Mata E., Ramos, M., Delgado J., Hernández, M. A., Pérez, J. L., Castro, P., Torres, M. (2005). Low cost digital photogrammetric techniques for 3d modelization in restoration Works. A case study: St. Domingo de Silos’ Church (XIVth century, Alcalá la Real, Spain). The CIPA International Archives for Documentation of Cultural Heritage. Volume XX-2005, pp. 722-727. Hanke, K., Grussenmeyer, P. (2002). Architectural Photogrammetry: Basic theory, Procedures, Tools, Digital Photogrammetry. Ed. Taylor & Francis, pp. 300-339. Mata, E., Cardenal, J., Castro, P., Delgado, J., Hernández, M. A., Pérez, J. L., Ramos, M., Torres, M. (2004). Digital and Analytical photogrammetric recording applied to cultural heritaje. A case study: St. Domingo de Silos, Church (XIVth Century, Alcalá la Real, Spain). International Archives of the Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. 35 (B5), pp. 455-460, Estambul. Mozas, A. T., Pérez, J. L. (2008). Estudio fotogramétrico de la Torre del Homenaje de Torres de Albánchez (Jaén). Revista Mapping nº124. Marzo 2008. pag. 6-10. Sánchez, J., Valdepeñas, A., De Sanjosé, J. J. (2007). Levantamiento tridimensional y representación virtual de la plaza de Santa María en el caso antiguo de Cáceres. Topografía y Cartografía, Volumen XXIV, Nº 141, pp. 24-32. Universidad del País Vasco, UPV (2002-2005). Revista Arqueología de la Arquitectura. Servicio Editorial de la Universidad del País Vasco. 4 volúmenes. Tabales, M. A. (1998). Arqueología en edificios históricos de Sevilla. Una propuesta de intervención. Departamento de Prehistoria y Arqueología, Facultad de Geografía e Historia, Universidad de Sevilla, Sevilla. |
martes, 29 de diciembre de 2009
Fotogrametría de bajo coste para estudios arqueológicos de la arquitectura. Aplicación a la muralla este de la fortaleza de la mota. Alcalá la Real .
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