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In this text we show some geometric documentation of various elements of Cultural Heritage. We use a Terrestrial Laser Scanner, a Leica HDS3000, a survey instrument that allows a high density register with pinpoint accuracy. The basic aim of this article is to evaluate the documentation posibilities of this kind of Terrestrial Laser Scanner and the different problems that emerged. As an example, we present the work processing of the topographic survey of a hillfort, the record in full detail of an archaeological excavation, the survey of a building and a two site of Rock Art. En este texto se presentan una serie de trabajos de documentación geométrica de diversos elementos patrimoniales realizados con láser escáner 3D. En ellos hemos empleado el modelo de Leica HDS3000, un instrumento topográfico que permite una captura de datos densa y con una resolución milimétrica. El objetivo principal de este documento es evaluar las posibilidades de registro de este escáner en distintos tipos de sitios así como los problemas que se generaron. Como ejemplos, presentamos el proceso de trabajo para obtener la topografía de un castro, el registro de detalle de una excavación, el levantamiento de un edificio y de unos petroglifos.
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LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE
ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA
DEL LAPA EN GALICIA1
GEOMETRICAL DOCUMENTATION OF CULTURAL
HERITAGE ELEMENTS WITH TERRESTRIAL LASER
SCANNING. THE LAPA’S EXPERIENCE IN GALICIA
PATRICIA MAÑANA BORRAZÁS; REBECA BLANCO-ROTEA;
ANXO RODRÍGUEZ PAZ
Laboratorio de Patrimonio, Instituto de Estudios Gallegos Padre Sarmiento del CSIC
Resumen
En este texto se presentan una serie de traba-
jos de documentación geométrica de diversos
elementos patrimoniales realizados con láser
escáner 3D. En ellos hemos empleado el
modelo de Leica HDS3000, un instrumento
topográfico que permite una captura de datos
densa y con una resolución milimétrica. El
objetivo principal de este documento es eva-
luar las posibilidades de registro de este escá-
ner en distintos tipos de sitios así como los
problemas que se generaron. Como ejemplos,
presentamos el proceso de trabajo para obte-
ner la topografía de un castro, el registro de
detalle de una excavación, el levantamiento
de un edificio y de unos petroglifos.
Palabras-Chave
Topografía de Alta Definición; Láser Escáner
3D; Láser Escáner Terrestre, Metodología de
Registro Arqueológico; Representación Grá-
fica; Reconstrucciones Tridimensionales.
Abstract
In this text we show some geometric docu-
mentation of various elements of Cultural
Heritage. We use a Terrestrial Laser Scanner,
a Leica HDS3000, a survey instrument that
allows a high density register with pinpoint
accuracy. The basic aim of this article is to
evaluate the documentation posibilities of
this kind of Terrestrial Laser Scanner and the
different problems that emerged. As an
example, we present the work processing of
the topographic survey of a hillfort, the
record in full detail of an archaeological
excavation, the survey of a building and a two
site of Rock Art.
Keywords
High-Definition Survey, Laser Scanner,
Terrestrial Laser Scanner, Archaeological
Documentation, Point Cloud, Graphic Repre-
sentation, Three-Dimensional Reconstruc-
tions.
CUADERNOS DE ESTUDIOS GALLEGOS, LVI
N.º 122, enero-diciembre (2009), pp. 33-65
ISSN 0210-847 X
1Entregado el 18.03.2009
PRESENTACIÓN
El objetivo de este artículo es presentar la experiencia que en las últimas fechas
hemos acumulado en el Laboratorio de Patrimonio (LaPa) del Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (CSIC) sobre el uso de una herramienta topográfica algo
novedosa en Galicia: el Láser Escáner 3D o Láser Escáner Terrestre. Este instrumen-
to permite realizar documentaciones geométricas de superficies o volúmenes con pre-
cisión, gran densidad de información y agilidad en la captura de datos. Al Láser Escá-
ner también se le denomina Láser Escáner Terrestre (Terrestrial Laser Scanning,
TLS, ver LICHTI et alii, 2008), por diferenciarlo de otros instrumentos LIDAR
(Light Detection and Ranging) de características similares y que también operan con
láser pulsado, como el LIDAR aéreo, que opera sobre una plataforma aerotranspor-
tada y permite la telemetría y la teledetección. Pero también se denomina Láser Escá-
ner 3D (3D Laser Scanner), Escáner Láser, Escáner 3D, LIDAR Terrestre, Close-
range Laser Scanner; Ground-based Laser Scanner; etc. Más allá de la denomina-
ción del propio instrumento, en algunos casos, al proceso de trabajo que lo emplea
como herramienta de medición se le denomina Levantamiento o Topografía de Alta
Definición (High-Definition Survey, HDS), Escaneado Láser 3D (3D Laser Scan-
ning), incluso también se puede encontrar como Digitalización Láser.
El láser escáner es un instrumento habitual en proyectos de ingeniería y ha sido
empleado en campos diversos, como la construcción de barcos o coches, diseños de
infraestructuras industriales y civiles, etc., habiéndose trasladado con gran éxito al
campo del Patrimonio Cultural. En los últimos años se ha convertido en un instru-
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Figura 1. Láser Escáner estacionado en campo, en basílica de la Ascensión (Allaríz, Ourense).
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mento más accesible y de uso más habitual en todo el mundo, y está en proceso de
constituirse en un estándar de documentación del Patrimonio (ver LICHTI et alii,
2008; ISPRS). En España también se está generalizando su uso y se puede encontrar
una amplia bibliografía sobre la captura de nubes de puntos por medio láser escáner
3D (p.ej., ARIAS et alii, 2005; LAMBERS et alii, 2007; LICHTI et alii, 2008;
MARAMBÍO, GARCÍA, 2006; MONSERRAT, CROSETTO, 2008; PÉREZ,
PÉREZ, 2007; ROCA-PARDIÑAS et alii, 2008; RODRÍGUEZ et alii, 2008;
SCHULZ y INGENSAND, 2005).
En este artículo nos interesa incidir en las posibilidades de aplicación del láser escá-
ner y exponer unos casos de documentación heterogéneos y su problemática, bien por-
que se trata de elementos patrimoniales muy diferentes, bien porque la escala de docu-
mentación o la necesidad de representación de los mismos es diversa. Nuestra expe-
riencia se centra en el uso de un aparato y programas concretos, habiendo en el mer-
cado diversos tipos de escáneres, marcas comerciales y una cantidad cada vez mayor
de software para manejar esta información. Hemos empleado el modelo de escáner
HDS3000 de Leica y los programas Leica Cyclone y CloudWorx Pro for AutoCAD
para la toma de datos y post-procesado de los mismos. En la bibliografía mencionada
se pueden encontrar diversas experiencias con este y otros instrumentos, con diversos
programas, elementos documentados, etc., así como otros debates sobre esta herra-
mienta o la precisión de los distintos aparatos2, que en cierta medida reflejamos aquí.
Tabla 1. Especificaciones del Láser Escáner 3D Leica HDS3000 según fabricante.
Más información técnica en http://www.leica-geosystems.com/
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Tipo de instrumento
Láser Escáner de impulsos de alta velocidad, con precisión,
alcance y campo visual topográfico completo, con cámara digital
integrada de alta resolución
Campo de visión 360º Horizontal × 270º Vertical
Clase láser 3R (IEC 60825-1), Color verde, visible
Precisión de superficie
modelada / ruido 2 mm, 1
Alcance 300 m @ 90%; 134 m @ 18% de albedo
Velocidad de escaneo
Resolución de
escaneo
Hasta 4.000 puntos/seg, velocidad máxima instantánea
Tamaño del punto: 6 mm desde 0-50 m (basado en definición Gau-
siana)
Espaciamiento entre puntos: Selección horizontal y vertical; 1,2 mm
de espaciamiento mínimo, cubriendo todo el alcance
Densidad máxima de muestra: 1,2 mm
2Un estudio en el que se comparan diversos modelos de láser escáner, su capacidad de registro y
fiabilidad se encuentra en BOEHLER et alii, 2003.
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Como se detalla en la tabla, el modelo empleado es un láser escáner de impul-
sos (sistema de medición pulsed time-of-flight) que mide a través de un haz láser y
puede alcanzar una densidad milimétrica, como máximo un punto cada 2 mm. La
distancia a la que puede registrar datos está entre 1 m y los 250-300 m, lo que per-
mite documentar zonas amplias de terreno, edificios, etc. Realiza un barrido de la
superficie captando miles de puntos por segundo y como resultado se obtiene una
nube de puntos en 3D compuesta por cientos de miles de mediciones individuales
en un sistema de coordenadas cartesiano (x, y, z). La visualización de esta nube de
puntos puede alcanzar gran realismo ya que permite representar el color de la
superficie documentada. Esto es posible gracias a que relaciona de manera directa
cada punto medido con el láser con el valor de luminosidad y color del píxel corres-
pondiente de la fotografía que se obtiene con la cámara fotográfica que el instru-
mento tiene integrada.
El modelo de láser escáner que hemos empleado tiene una forma muy similar a
la de una estación total aunque de mayores dimensiones y peso, siendo necesario
emplear además para la toma de datos en campo un ordenador portátil y unas bate-
rías externas para alimentar el instrumento, lo que supone un importante esfuerzo
para trasladar y colocar el aparato.
La captura de datos tiene cierta problemática y hay condiciones que empeoran
la calidad del registro (BOHELER et alii, 2003) y aumentan el ruido o residuos de
la nube de puntos, es decir, en la nube se representan puntos que no se correspon-
den con la realidad. Los casos en los que este ruido aumenta son, por ejemplo, al
registrar una superficie que se encuentra en una posición oblicua respecto a la situa-
ción del escáner o en los bordes de los elementos registrados; también debe tener-
se en cuenta la distancia a la zona medida, ya que a partir de cierto límite la preci-
sión es menor. Esto se debe básicamente a que, cuando se miden zonas en las que
el láser percute con un ángulo sesgado, la información que le vuelve al escáner de
un único impulso es de diferentes localizaciones, lo que genera puntos residuales
(el tamaño de láser es importante para evitar este ruido, cuanto más pequeña sea el
área de incidencia del láser, mayor precisión). Otra cuestión son las propiedades
reflectantes de las superficies (albedo) (BOHELER et alii, 2003) que influyen en la
fuerza de la señal de retorno que recoge el escáner. Por ejemplo, las superficies de
colores oscuros tienen un factor de reflexión más débil y las blancas más fuertes,
por lo que los colores oscuros tienen un factor de desviación más alto y acumulan
más error, aunque eso también depende del tipo de espectro del láser (rojo, verde,
etc.). Además del color, las propiedades reflectantes también están influidas por la
textura: las brillantes y lisas tienen un factor de reflexión más fuerte que las mates
y rugosas. También es habitual el residuo que resulta de la interferencia de ele-
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mentos móviles entre el escáner y el elemento en el momento de la medición, como
coches o personas, aunque es un efecto más controlable.
Con todo, y teniendo en cuenta esta problemática, la capacidad de registro del
escáner es muy elevada, generando bases de datos con cientos de miles de puntos,
e incluso millones de puntos, con lo que difícilmente pueden ser manejados por
programas que no estén específicamente diseñados para ello y que además suelen
ser de elevado coste. Uno de los temas de discusión más amplio que se encuentra
en la bibliografía sobre este aspecto es precisamente cómo procesar estas nubes de
millones de puntos (ver LICHTI et alii, 2008). En este momento existe un escaso
grado de automatización del procesado de la nube de puntos, por lo que la elimi-
nación de esa información residual, o crear dibujos de líneas, se tienen que hacer
de manera manual, lo que supone una carga de trabajo muy fuerte y resta eficacia
al procedimiento. Pero, precisamente, una de sus virtudes principales es esa gran
capacidad de captura de datos, con lo que se puede obtener una base de datos densa
y precisa.
Otro de los aspectos que consideramos reseñable es la posibilidad de obtener
diversos productos de este registro geométrico, tanto en el momento de la captura
como en un futuro. Esto es muy útil cuando, por ejemplo, se ha planificado la docu-
mentación con el escáner de una iglesia para obtener sus volúmenes principales
(muros, vanos, etc.) pero a medida que se desarrolla el proyecto son necesarios
unos detalles que en un principio no se habían previsto (unas secciones de áreas dis-
tintas de las iniciales o el detalle piedra a piedra de un muro). Si este escaneado se
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Figura 2. A la derecha de la imagen, residuos de la medición de la esquina
de una zanja de excavación, en Vía de la Plata (Lalín, Pontevedra).
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ha hecho con una resolución e intensidad suficientes, esta información extra se
puede recuperar en la base de datos sin tener que volver al sitio, incluso aunque éste
ya haya desaparecido.
De esta documentación se pueden obtener una gran variedad de representacio-
nes de diverso tipo: p.ej. dibujos de líneas en 2D y 3D, ortoimágenes, modelos tri-
dimensionales o animaciones y vídeos. En este sentido, la posibilidad de crear info-
grafías a partir de las nubes de puntos acrecienta el valor de esta tecnología, porque
permite incidir en la capacidad informativa del elemento registrado y presentar de
una manera muy visual y accesible a todos los públicos la información arqueológi-
ca o patrimonial, tanto en ámbitos técnicos (p.ej., para visualizar cómo proyectos
futuros pueden afectar a estos elementos patrimoniales) como para difusión en
general, creando, por ejemplo, reconstrucciones virtuales.
Otra virtud es que esta información también se puede integrar en sistemas de infor-
mación existentes, ya que estos datos se pueden georreferenciar y vincular a otros
datos que se obtienen con otras herramientas, como el GPS o la Estación Total.
PROCESO DE TRABAJO
La documentación geométrica es un requerimiento básico en los proyectos en
los que está involucrado el Patrimonio. Por nuestra experiencia, lo más habitual es
que se soliciten representaciones en 2D (plantas, secciones, alzados), pero en un
mundo cada vez más digital, crece la demanda para que estos elementos se repre-
senten en 3D e incluso, que se represente gráficamente por medio de modelos 3D
tanto la geometría del edificio como el aspecto del elemento documentado3. El uso
de instrumentos topográficos y la fotogrametría permiten obtener esta representa-
ción tridimensional con precisión. Del mismo modo, con el láser escáner se adquie-
re una información con una precisión equiparable a la de estos métodos. Quizás la
particularidad de la topografía, bien sea mediante Estación Total o Láser Escáner,
frente a la fotogrametría es que mientras la primera trabaja sobre una información
capturada directamente sobre la superficie de los objetos, la fotogrametría lo hace
sobre una representación de esos objetos.
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3Es un referente la labor del CIPA (International Committee for Documentation of Cultural Heri-
tage, http://cipa.icomos.org/) uno de comités internacionales del ICOMOS (International Council on
Monuments and Sites) establecido en colaboración con ISPRS (International Society of Photogram-
metry and Remote Sensing) que promueve, entre otros objetivos, el registro y la documentación del
Patrimonio Cultural, proponiendo actividades, intercambio de ideas, simposios, publicaciones, que
permitan avanzar en estos campos, entre los que se incluye la documentación geométrica con escáner.
LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA DEL LAPA EN GALICIA
Pero esta labor no se acaba en la toma de datos de los elementos, sino que tam-
bién es necesario tener en cuenta los procedimientos necesarios tanto para procesar
como para presentar esta información, de manera que podamos lograr una repre-
sentación lo más fidedigna posible de la forma, el volumen y el tamaño del ele-
mento que estemos documentando en un momento concreto de su vida. Finalmen-
te, también es necesario valorar el procedimiento de archivo con el fin de que esta
información sea intercambiable y manejable con el tiempo.
Por lo tanto, el proceso de trabajo tiene varias etapas fundamentales: el registro
de datos, el procesado de los mismos y la obtención de diversos resultados. Res-
pecto a la cuestión de archivo digital (RICHARDS, 2002; JANTZ y GIARLO,
2005), éste es un tema complejo que excede de las intenciones de este artículo, aun-
que reconocemos la importancia de este tema ya que mediante este procedimiento
vamos a obtener un archivo digital en unos formatos concretos que puede perderse
cuando estos formatos varíen con el tiempo.
REGISTRO DE DATOS
El proceso de trabajo con el Láser Escáner comienza con la captura de datos en
el sitio. Esta primera fase conlleva una planificación previa del trabajo en la que se
debe tener en cuenta, en primer lugar, la finalidad del escaneado y, en consecuencia,
la intensidad de la captura. Por nuestra experiencia, es necesario establecer un equi-
librio entre la intensidad de registro de puntos y el tiempo de ejecución, ya que se
puede optar por registrar a la mayor densidad de captura, lo que en la mayoría de los
casos no permite mejorar la representación del elemento registrado y, en cambio,
multiplica el tiempo de captura. Por lo tanto, debe valorarse qué grado de densidad
es necesario en función de las necesidades de representación del proyecto.
En la mayoría de los casos se busca digitalizar el volumen completo de un ele-
mento, por lo que hay que combinar distintas posiciones del escáner para docu-
mentar las caras que no son visibles desde la posición anterior. Esto también supo-
ne una labor de organización y cierto análisis visual, buscando las posiciones en los
que los campos de visión-captura se complementen mejor y que, al mismo tiempo,
se haga con el menor número de posiciones posibles. Hay ciertas condiciones que
implican un mayor número de posiciones para abarcar la totalidad del elemento a
registrar: por ejemplo, si hay muchos elementos que ocupan el espacio a documen-
tar y ocultan parte de lo que se quiere registrar, como el mobiliario, columnas, árbo-
les, vegetación, coches, etc. o las situaciones en que se tienen perspectivas muy res-
tringidas o con quiebros, como pasillos, escaleras, callejones, etc.
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En nuestro caso, para combinar los registros desde distintas posiciones hemos
empleado unas dianas de control, un elemento que el láser escáner mide con preci-
sión y que sirve para vincular las distintas escenas. Aunque hay programas que per-
miten la unión de varios escaneos sin la necesidad de usar dianas, como los que
nosotros empleamos, el uso de dianas asegura una unión con un reducido margen
de error, (desde ø 6 mm en la posición de cada diana).
Una cuestión importante es la necesidad o no de relacionar esta información con
la posición global de los elementos registrados. En la mayor parte de los trabajos
que aquí presentamos hemos relacionado el registro del escáner con coordenadas
UTM empleando para ello GPS y Estación Total. Tras obtener las coordenadas del
sitio, normalmente hemos amplificado la red de estaciones con una Estación Total,
y con ella hemos medido la posición exacta de cada diana. Al relacionarse los regis-
tros con las dianas que tienen coordenadas absolutas, la nube de puntos adquiere
también una posición global y se pueden unir áreas que difícilmente pueden com-
partir dianas de control.
PROCESADO DE LA INFORMACIÓN
El primer resultado de este trabajo de campo es la obtención de una base de
datos formada principalmente por imágenes y nubes de puntos, que suelen estar
compuestas por millones de puntos aunque evidentemente esto depende de la
superficie y la densidad de registro. La base que obtenemos en nuestro caso tiene
una extensión propia de Leica Cyclone (.imp) y gran capacidad de compresión: en
uno de los trabajos más intensos que aquí se presenta, el de la Basílica de la Ascen-
sión yO Forno (Allariz, Ourense) con unas 23 posiciones de escáner, las fotogra-
fías correspondientes desde cada posición y unos 102 millones de puntos, se ha
generado un archivo de 2 GB.
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Figura 3. Detalle de una diana de control y cómo se registra en la nube de puntos,
con una cruceta marcando su centro exacto; en la derecha, se puede ver el efecto residual
que produce una superficie poco reflectante (los puntos más oscuros).
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Esta base de datos en sí misma ya es un resultado ya que, aunque no logremos
obtener de forma inmediata todo el partido posible a estos millones de puntos, es
un registro preciso y de detalle que puede tener gran valor documental, sobre todo
en el caso de elementos que puedan cambiar (un edificio que va a ser rehabilitado,
una pared que va a ser revocada, una unidad estratigráfica que va a ser eliminada)
o incluso desaparecer con el tiempo (por ejemplo, el registro en excavación).
El inicio del procesado de la información suele ser la unión de los distintos esca-
neos. El Leica Cyclone permite su unión precisa en base a dianas de control que
pueden tener o no coordenadas absolutas, como ya se comentó. Una fase impor-
tante de este proceso suele ser la eliminación del ruido de la nube de puntos, que
puede deberse a la vegetación, transeúntes, mobiliario, cableado, posiciones obli-
cuas, etc. Esta limpieza se lleva a cabo a través de un proceso de depuración manual
y controlado, con lo cual se excluyen puntos residuales que pueden llegar a distor-
sionar los resultados de representación del elemento registrado.
Existen diversos productos que permiten representar el elemento digitalizado y
que se obtienen muy ágilmente y con poco tiempo de postprocesado. Por ejemplo,
se pueden seleccionar partes concretas de la nube de puntos y extraer perfiles, sec-
ciones, plantas, alzados. También se puede visualizar esta nube desde distintas pers-
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Figura 4. Vista de elementos que obstruyen el objeto a registrar:
el rastro que dejan personas pasando y la vegetación, en el castro de Castrolandín.
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pectivas, con lo cual se puede lograr imágenes en perspectiva, ortoimágenes, víde-
os, etc. Otra posibilidad que presenta este programa es el modelado de la superfi-
cie a partir de los puntos. Es posible triangular y crear mallas, lo que mejora la
visualización del elemento e incluso se puede así incidir en las posibilidades analí-
ticas de los datos, aunque la calidad de la triangulación que hemos logrado según
nuestra experiencia no es todavía óptima.
Un aspecto interesante y que ha dado buenos resultados para ampliar la capaci-
dad de representación de los datos capturados con el escáner es rectificar fotogra-
fías o calcos sobre la nube de puntos o mallas. Aplicar una fotografía con un color
y contraste de mejor calidad que el que se obtiene con el escáner o un calco en
donde estén representados, por ejemplo, los surcos de un grabado, permite mejorar
el reconocimiento de elementos concretos.
El uso de los programas del entorno CAD es habitual para la presentación de
elementos arqueológicos con los cuales, por medio de líneas, se representan los
diversos contornos de un elemento concreto. La gran cantidad de puntos de las
nubes no permite manejar directamente el archivo en CAD, por lo que es necesario
el uso de un plug-in (en nuestro caso, el Leica Cloudworx) que facilite un uso diná-
mico o la selección de partes concretas. Gracias al uso de este programa podremos
crear dibujos de líneas en 2D y 3D de formato habitual y fácilmente compartible.
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Figura 5. Dibujo en AutoCAD del detalle “piedra a piedra” de O Forno de la Basílica
de la Ascensión (Allaríz, Ourense) sobre una nube de puntos simplificada.
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Pero este trabajo es arduo, ya que esta tarea no se encuentra mecanizada e implica
un dibujo manual sobre la nube de puntos, en el que el operador tiene que detectar
y seleccionar el punto concreto de la nube al que quiere vincular la línea que está
dibujando. Todavía hace falta desarrollar procedimientos y programas que permi-
tan una automatización o semi-automatización de este proceso y que reconozca y
dibuje, por ejemplo, bordes, superficies, etc. Algún programa de este tipo parece
que está empezando a implantarse en el mercado, cuyo desarrollo está vinculado
principalmente a la ingeniería.
Es este último punto uno de los escollos de esta metodología de registro ya que,
frente una captura de datos rápida, su procesado es costoso, manual y para obtener
ciertos resultados con calidad necesita una gran inversión de trabajo de técnicos
especialistas. Es precisamente en este ámbito donde se está debatiendo más amplia-
mente e intentando buscar soluciones desde distintas disciplinas, que se centran,
por ejemplo, en cómo procesar automáticamente las nubes de puntos (ver LICHTI
et alii, 2008, BUCKSCH y LINDENBERGH, 2008) o cómo lograr una triangula-
ción óptima de objetos altamente irregulares (ARAYICI, 2007; MONSERRAT y
CROSETTO, 2008; ROCA-PARDIÑAS et alii, 2008).
CASOS DE TRABAJO
Se presentan a continuación varios ejemplos de la aplicación de esta herramien-
ta en la documentación tridimensional de distintos tipos de elementos patrimonia-
les. Estos proyectos, realizados por el LaPa desde mediados del 2007, creemos que
sirven para ejemplificar tanto el tipo de trabajo que se puede llevar a cabo con esta
herramienta, como los tiempos de ejecución, así como varios resultados que se han
obtenido a partir de ellos.
Un levantamiento topográfico:
el Castro de Castrolandín (Cuntis, Pontevedra)
El Castro de Castrolandín es un asentamiento fortificado de la Edad de Hierro
cuyo recinto principal tiene una superficie aproximada de 3.500 m2. El LaPa lleva
años actuando en el yacimiento, en colaboración con los agentes locales (Funda-
ción Terra Termarum), con un proyecto de excavación y puesta en valor que se ha
ejecutado en sucesivas campañas a partir de 2004 (AYÁN, 2002; OTERO y
PORTO, 2007). Dentro de este proyecto, se decidió realizar un levantamiento del
yacimiento con Láser Escáner con el objetivo de aportar material de calidad con el
que poder llevar a cabo nuevas visualizaciones (imágenes o vídeos), MDT, info-
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grafías, etc., orientadas hacia la difusión del yacimiento ante el público general. Por
otra parte se pretendía obtener un levantamiento mediante el cual poder registrar en
detalle los indicios de estructuras enterradas, como terrazas, fosos o terraplenes.
El yacimiento está situado sobre una elevación y, en el momento de la captura
de datos, la parte superior del recinto se encontraba limpia de maleza, con hierba
baja, mientras que el entorno estaba cubierto por vegetación arbustiva y monte alto.
Aunque ya se había realizado un levantamiento topográfico con una Estación Total
unos años antes, se planteó realizar este nuevo levantamiento con el objetivo de
obtener una serie de mediciones actualizadas, uniformes y densas de la totalidad de
la superficie del castro, principalmente del interior del recinto pero también de su
entorno más inmediato.
Para poder registrar la mayor parte de la superficie del sitio se emplazó el escáner
en 9 posiciones, 5 rodeando la parte superior del yacimiento, sobre los restos de la
muralla, y 4 en las laderas del castro, completando áreas que no eran visibles desde
las otras posiciones. Fueron necesarias un total de 18 horas de trabajo en el sitio, lo
que incluye, además de la captura de puntos e imágenes, el tiempo necesario para lle-
gar a cada una de estas posiciones y estacionar el aparato, lo que en algún caso resul-
tó algo complicado ya que en algunas posiciones había que trasladar el equipo, bas-
tante aparatoso, campo a través y por fuertes pendientes. Con la intensidad de regis-
tro establecida (se planteó documentar en algunas zonas un punto cada 10 cm y en
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Figura 6. Multi-imagen (composición automática que realiza el escáner a
partir de imágenes individuales) desde una de las posiciones de registro en Castrolandín.
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otras uno cada 5 cm, calculado para el punto más lejano del área de captura desde el
escáner) la nube de puntos con todas las posiciones del escáner alcanza casi los 23
millones de puntos y cubre un área de 250 m de diámetro.
Además, la nube de puntos obtenida tiene posicionamiento global ya que los
distintos escaneos se unieron en relación con las coordenadas UTM que también se
emplean en el registro de la excavación del castro, por lo que ambas informaciones
se pueden integrar en una misma base de datos con total coherencia.
En el trabajo de post-proceso, una de las tareas más intensas que hubo que rea-
lizar sobre la nube de puntos fue la limpieza manual de la vegetación y otros ele-
mentos residuales, básicamente eliminando árboles y arbustos. En las zonas donde
la vegetación superaba el 0,50 m se eliminó todo lo que sobresalía de la cota más
baja registrada, por lo que en estas zonas la cantidad de puntos es mucho menor,
incluso hay zonas casi despejadas de puntos.
Como resultados, además de obtener imágenes de la nube de puntos del castro
desde distintas vistas (aéreas o remotas) o secciones ortográficas, se creó una malla
en base a la triangulación (TIN)4de los puntos de la nube registrada que permite
representar la superficie del castro de manera fidedigna, para lo que hemos emple-
ado el programa Leica Cyclone Modeler.
Este trabajo de procesado de la información y obtención de la malla TIN supu-
so menos de 1 jornada laboral de un técnico especialista.
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4Una malla TIN (Triangulated Irregular Network) que triangula en relación a la perpendicular del
plano de referencia, en este caso, la superficie terrestre, y que no superpone triángulos respecto a la
vertical.
Figura 7. Vista de la nube de puntos del levantamiento de Castrolandín tras su “limpieza” vista
desde el aire; a la derecha, secciones sobre la nube de puntos.
PATRICIA MAÑANA-BORRAZÁS; REBECA BLANCO ROTEA; ANXO RODRÍGUEZ PAZ
De esta manera, se ha obtenido un registro muy detallado del yacimiento y su
entorno inmediato. Este registro es preciso en el interior del castro, gracias a la
ausencia de vegetación y a que la única interferencia eran un árbol y la escombre-
ra de la excavación. Aquí destaca la documentación de elementos singulares del
castro como los afloramientos, que son parte de la configuración del propio asen-
tamiento en la Edad de Hierro y cuyo volumen se ha registrado con gran densidad.
En cambio, éste tiene una menor precisión hacia el exterior de la muralla, donde se
registró también la vegetación de monte bajo (sobre todo helechos, hierba alta y
tojos), por lo que la diferencia con la cota real es de entre 20 cm y 1 m, en general
con más imprecisión cuanto más alejado de la parte superior del castro. Aunque se
eliminaron los puntos que más sobresalían para corregir en lo posible esta diferen-
cia de cota, estas zonas no tienen la misma resolución y fiabilidad que hacia el inte-
rior. Lo ideal sería registrar estas zonas limpias una vez rozadas, pero no fue posi-
ble en aquel momento; incluso en algunas zonas que habían sido rozadas reciente-
mente ya había crecido la vegetación. Con todo, consideramos interesante docu-
mentar también estas zonas con vegetación porque nos iba a permitir representar de
manera general la forma del castro, su extensión y pendientes, sobre todo cuando
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Figura 8. TIN de Castrolandín a partir de la nube de puntos.
LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA DEL LAPA EN GALICIA
la escala de representación es muy amplia y el margen de error que implica esta
diferencia no es significativo. Es decir, a pesar de esta traba, consideramos que el
registro de las laderas del castro ha sido interesante para poder registrar ciertas
zonas del terreno con ondulaciones, terrazas y depresiones que pueden estar indi-
cando la presencia de estructuras de diverso tamaño o un posible camino de acce-
so al recinto habitacional. Además, al haber hecho este registro en relación a las
coordenadas UTM que se emplean en las intervenciones del castro, en un futuro es
posible incorporar a la nube de puntos el registro de estas zonas una vez que se lim-
pie la maleza y, por lo tanto, con mayor precisión y densidad.
LEVANTAMIENTO DE CONSTRUCCIONES HISTÓRICAS5– LA BASÍLI-
CA DE LA ASCENSIÓN Y O FORNO (ALLARIZ, OURENSE)
Este trabajo se llevó a cabo en el marco de un proyecto desarrollado por la Uni-
dade de Arqueoloxía da Arquitectura del LaPa cuyos objetivos fueron la identifica-
ción de la evolución constructiva del edificio fundamentalmente a través de meto-
dologías específicas de la Arqueología de la Arquitectura6, la lectura estratigráfica
de alzados entre otras, así como la realización de un levantamiento volumétrico7.
Nuestra labor se imbricó en el proyecto arquitectónico Actuación no entorno do
Forno da Santa, dirigido por el arquitecto Manuel Seoane, que se centraba en la
adecuación del acceso y señalización del sitio, además de la consolidación de la
parte de los alzados que presentaba problemas estructurales. Respecto al levanta-
miento, era necesario documentar geométricamente el edificio en su totalidad antes
de esta intervención arquitectónica, tanto por el exterior como por el interior, lo que
incluía la cripta de la planta baja, conocida como O Forno da Santa, y la Basílica
da Ascensión, en la planta alta, un edificio inconcluso. El edificio presenta una serie
de deformaciones y problemas estructurales, por lo que la documentación geomé-
trica de todos los paramentos con detalle y densidad era uno de los objetivos del
levantamiento, además de servir de apoyo documental y gráfico al estudio del con-
junto realizado desde la de Arqueología de la Arquitectura.
Cuadernos de Estudios Gallegos, LVI, N.º 122, enero-diciembre (2009), 33-65. ISSN 0210-847 X
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5Recientemente hemos publicado un artículo en el que se presenta nuestra experiencia de la docu-
mentación de otros espacios construidos empleando Láser Escáner y que complementa a este trabajo,
ver MAÑANA-BORRAZÁS et alii, 2008.
6Para el desarrollo de estas metodologías ver: MAÑANA et alii, 2002, BLANCO 2001 y 2005
7Este proyecto fue promovido por la Dirección Xeral de Patrimonio Cultural de la Consellería de
Cultura e Deporte de la Xunta de Galicia. Los resultados del mismo se pueden consultar en BLAN-
CO-ROTEA et alii, 2009a y b.
PATRICIA MAÑANA-BORRAZÁS; REBECA BLANCO ROTEA; ANXO RODRÍGUEZ PAZ
Para obtener un levantamiento con posición global, se establecieron una serie de
bases de referencia por medio de GPS, que posteriormente se densificó y extendió
con la Estación Total. En base a esta red de bases se unieron los distintos escaneos
realizados en todo el edificio, con lo que se obtuvo una nube completa de todos sus
espacios. Esta fue la solución más viable para conectar las distintas zonas de un edi-
ficio muy compartimentado y que comparte pocas zonas comunes, con un acceso
muy restringido a la planta baja (únicamente a través de 2 estrechas escaleras de
tres tramos y una ventana).
Fueron necesarios un total de 23 posicionamientos del escáner para barrer la
totalidad del edificio, 11 de ellos en la cripta y escaleras de acceso a la misma y 12
en la planta alta (5 para documentar el interior de la basílica y 7 para el exterior).
Una de las zonas más difíciles de documentar fueron las escaleras, muy estrechas
y angostas, y la parte exterior Sur, que se encuentra a una cota inferior que el terre-
no, y que está contenida por un muro de hasta 3 m de alto que apenas se separa 1,20
de las fachadas exteriores de la basílica. Además, en el interior del edificio tuvo que
emplearse iluminación artificial de manera que pudiéramos obtener unas fotografí-
as con el escáner que presentaran un color e iluminación lo más uniformes posible
en todas las estancias. Aunque este cuidado supuso un importante porcentaje del
tiempo de trabajo en el sitio, los resultados visuales son muy satisfactorios. La den-
sidad de captura de puntos también fue intensa, estableciendo por lo general la cap-
tura de 1 punto cada 5 mm en el extremo más alejado del elemento a registrar.
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Figura 9. Vista de la mitad N de la nube de puntos de la Basílica y O Forno.
LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA DEL LAPA EN GALICIA
Fueron necesarias un total de 54 horas de escaneado repartidas en 9 jornadas de
trabajo. Esta dilatación en el tiempo se debe tanto a condicionantes del proyecto en
sí mismo como al traslado del equipamiento al sitio y su colocación. Además, este
tiempo está limitado por la capacidad de alimentación de las baterías, a pesar de
disponer de un grupo electrógeno in situ.
La intensidad de este trabajo ha supuesto que el archivo de datos de este edifi-
cio esté compuesto por unos 102 millones de puntos, además de las fotografías
correspondientes desde cada posición. El archivo, de extensión propia del Cyclone,
es de unos 2 GB.
A partir de esta documentación se extrajeron directamente sobre la nube de pun-
tos, y con escaso trabajo de post-proceso, los contornos de la planta alta y baja,
alzados y secciones del conjunto, así como las ortoimágenes de la planta y alzados.
Estas ortoimágenes han servido como soporte para plasmar las UE (Unidades
Estratigráficas) identificadas durante la lectura estratigráfica del conjunto, pudien-
do emplearse esta información desde los primeros momentos del proyecto y en el
propio proceso de análisis del edificio.
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Figura 10. Ortoimagen de la “Piedra Formosa” de O Forno.
PATRICIA MAÑANA-BORRAZÁS; REBECA BLANCO ROTEA; ANXO RODRÍGUEZ PAZ
A partir de aquí, se procedió en un primer momento a dibujar en AutoCAD las
líneas definitorias del volumen del edificio, así como perfiles (10) de las zonas más
significativas del mismo. Esta fase supone un intenso trabajo manual sobre la nube
de puntos, lo que implicó en torno a unas 45 horas de trabajo de un técnico espe-
cializado. En estos momentos se está procediendo a aumentar el detalle de la zona
de la cripta, dibujando cada piedra de los alzados, para lo cual hemos estimado que
en total son necesarias unas 200 h de trabajo8.
De los resultados obtenidos cabe destacar, de cara al proyecto, varios aspectos:
por un lado, la posibilidad de visualizar tridimensionalmente la conexión real exis-
tente entre la basílica y la cripta, de forma que podíamos comparar los volúmenes
de ambas y reflejar la evolución espacial que había sufrido el edificio a lo largo del
tiempo; por otro, se recogió la geometría de las bóvedas y arcos fajones de la crip-
ta, lo cual nos ha servido para explicar algunos problemas de tipo estructural9que
Cuadernos de Estudios Gallegos, LVI, N.º 122, enero-diciembre (2009), 33-65. ISSN 0210-847 X
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8Esta ratio entre tiempo de captura de datos y el de post-procesado es algo inferior a la que habí-
amos estimado en MAÑANA-BORRAZÁS et alii 2008 para el escaneado de otro edificio, donde ade-
más se hizo una comparación entre éste y los otros métodos de registro que empleamos en ese sitio.
Creemos que esta reducción en el tiempo de post-procesado del detalle “piedra a piedra” se debe a que
la construcción de la Basílica y O Forno está realizada básicamente con sillares, lo que simplifica
mucho su dibujo frente a aquél, que presentaba un aparejo de mampostería irregular,.
9En ARIAS et alii 2005 se da cuenta de un levantamiento fotogramétrico digital de la parte superior
del edificio (basílica) en cuyos resultados destacan la detección de problemas estructurales en el edificio.
Figura 11. Alzado E-W de O Forno, vista de la mitad N; arriba, de la nube de puntos y abajo,
del dibujo en AutoCAD.
LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA DEL LAPA EN GALICIA
se venían detectando en ambos elementos, como el desplazamiento de algunas
dovelas. Gracias al levantamiento hemos observado que las bóvedas presentan dife-
rencias formales, las tres bóvedas (la cripta está dividida en tres tramos) van
aumentando progresivamente de cota desde el E hacia el W, es decir, desde el ábsi-
de hacia el horno. Aunque en el proyecto inicial no estaba previsto, los tramos se
dividen posteriormente por arcos fajones que nacen en el suelo y que se adosan a
las bóvedas y los alzados y el espacio entre las bóvedas y los arcos (resultante del
aumento de cota) se rellena con pequeños mampuestos y mortero. Todo ello, unido
a la construcción de la basílica sobre la cripta, ha contribuido a que exista un des-
plazamiento en algunas partes de las bóvedas el cual, posiblemente, intentó sol-
ventarse mediante la disposición de arcos fajones. Finalmente, la bóveda que cubre
la estancia que antecede al horno, de medio punto, es de mayor altura que las de la
cripta y presenta también una geometría diferente a la de los restantes espacios.
DOCUMENTACIÓN DE ALTA RESOLUCIÓN DE UNA EXCAVACIÓN
ARQUEOLÓGICA: LA VÍA DE LA PLATA (LALÍN, PONTEVEDRA)
En el marco del proyecto de Control e Corrección de Impacto sobre o Patrimonio
Cultural do Corredor Norte-Noroeste de Alta Velocidade (Eixo: Ourense- Santiago;
Tramo: Abeleda - Baxán, Lalín) se localizó un tramo del Camino de Santiago Meri-
dional (Vía de la Plata) que iba a ser afectado por esta obra, por ello se decide llevar
a cabo su excavación en área10 con anterioridad a la realización de las obras que iban
a suponer su destrucción.
Bajo la capa de asfalto que cubría el trazado se documentaron tres momentos de
uso del camino, adscritos desde época reciente hasta época medieval (el momento
más antiguo podría ser altomedieval, como indica la presencia de materiales cerámi-
cos de ese período), destacando además la existencia de unos muros de piedra seca
de aproximadamente 0,50-0,70 m de alto en un tramo de 36 m de largo que delimi-
taban una de las fases del camino. Dado la extensión de la excavación (unos 170 m2)
y la premura de tiempo, se planteó realizar la documentación geométrica con el láser
escáner como un medio de registro óptimo y ágil de las 2 fases mejor definidas del
camino y, con ello, lograr un registro tridimensional de detalle y evitar el esfuerzo y
coste del dibujo manual de los pavimentos y de los alzados de los muros.
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10 ABOAL FERNÁNDEZ R., 2008. Excavación en área de un tramo del Camiño de Santiago
Meridional (Vía de la Plata), Lalín, Pontevedra. Informe Valorativo. Depositado en la Dirección Xeral
de Patrimonio Cultural, Consellería de Cultura e Deporte, Xunta de Galicia. LPPP (USC): Santiago
de Compostela.
PATRICIA MAÑANA-BORRAZÁS; REBECA BLANCO ROTEA; ANXO RODRÍGUEZ PAZ
La primera fase registrada con el escáner se corresponde con el momento de uso
más reciente, en el que se documentó un pavimento de tierra, losas y piedras media-
nas en el que además se identificaron unas roderas de tractor, lo cual lo vinculaba
con un uso reciente. El escaneado de esta superficie se hizo desde 4 posiciones en
6 horas, con una densidad de captura milimétrica (de 5 x 5 mm), lo que permite una
recuperación de la información hasta el detalle piedra a piedra. La nube de puntos,
una vez eliminada la información residual, es de casi 20 millones de puntos.
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Figura 12. Superficie del segundo momento del camino con el Láser Escáner posicionado
para su documentación geométrica.
Figura 13. Vista en Autocad de la nube de puntos del primer momento de uso,
con el dibujo de líneas extraído de ellas.
LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA DEL LAPA EN GALICIA
El segundo momento de uso, más antiguo, está definido por un empedrado rea-
lizado con mampuestos que oscilaban entre 25 y 1 cm de lado, perfectamente enca-
jadas entre sí y que ocupaban toda la caja del camino, y con el que se relaciona la
construcción de los muros que delimitan el camino. Como en el caso anterior, se
ubicó el escáner en 4 posiciones desde las que se registró la totalidad de la superfi-
cie del camino y los muros, para lo que se necesitaron 7 horas y media a la misma
densidad que en la ocasión anterior, obteniendo una nube de casi 25 millones de
puntos.
La exigencia de representación gráfica del proyecto se centraba en el dibujo de
los contornos de cada unidad estratigráfica y además, para la fase de uso más
reciente, fue necesario también dibujar los detalles de las roderas, las losas y las
piedras de la superficie del camino.
Para el trabajo de post-proceso, en primer lugar fue necesario unir los distintos
escaneados de cada momento de uso, lo que se hizo en relación al sistema de coor-
denadas UTM que también se empleó en las otras fases de registro de la interven-
ción. Una parte importante del procesado fue la limpieza de las nubes de puntos,
que supuso unas 8 horas de trabajo, mientras que el dibujo de líneas 3D en Auto-
CAD de las unidades estratigráficas y diversos perfiles supuso 11 horas más. Tam-
bién se extrajeron ortoimágenes de los alzados de los muretes que delimitaban el
camino como una representación con valor métrico.
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Figura 14. Vista de la nube de puntos generada desde una única posición,
del segundo momento de uso del camino.
PATRICIA MAÑANA-BORRAZÁS; REBECA BLANCO ROTEA; ANXO RODRÍGUEZ PAZ
Aunque era posible alcanzar más detalle en la representación no se consideró
necesario en esta fase del proyecto, pero tenemos a nuestra disposición la informa-
ción tridimensional necesaria para, por ejemplo, dibujar cada piedra del muro o del
empedrado de la segunda fase11. Tener esta información disponible y, por lo tanto,
la posibilidad de representarla fidedignamente en un futuro, bien sea con dibujos en
líneas, por modelados o analíticas de esta superficie, etc., creemos que es un valor
que incrementa la eficiencia del láser escáner, sobre todo en sitios que ya han sido
destruidos.
REGISTRO DE ROCAS CON ARTE RUPESTRE
La documentación de Arte Rupestre con esta herramienta tiene un valor añadi-
do respecto a otros tipos de registro de este elemento arqueológico más habituales:
es una documentación que implica que no hay contacto directo con la superficie de
la roca. Por otra parte, el tipo de láser empleado no tiene intensidad para alterar la
roca, líquenes o pinturas si las tuviera. Además, es capaz de registrar el volumen
del soporte y los elementos gravados en él, permitiendo una representación bidi-
mensional sin grandes distorsiones, algo que sí ocurre con los calcos.
Con todo, existen otros tipos de escáner que alcanzan una mayor resolución en
las medidas (pueden documentar a un nivel de micras) y que son más apropiados
para documentar este tipo de representaciones, sobre todo cuando los surcos son
casi imperceptibles (ver p.ej. DIAZ-ANDREU et alii, 2006).
A Forneiriña (Campo Lameiro, Pontevedra)
A Forneiriña es un afloramiento de granito de forma irregular, redondeado, de
unos 2 m de diámetro y 0,60 m de alto que se encuentra grabado: en la parte supe-
rior está inscrita una combinación circular de 7 círculos concéntricos y una cazole-
ta y en la parte inferior y más inclinada presenta 3 cuadrúpedos que son difícil-
mente perceptibles a simple vista.
Planteamos llevar a cabo esta experiencia para comprobar la capacidad de regis-
tro del escáner y las posibilidades de representación que se podrían obtener en este
tipo de yacimientos. Se realizó un registro a la máxima resolución que permite este
modelo de escáner y que alcanza un máximo de resolución de 2 mm. Se dispuso el
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11 Estimamos que el dibujo en detalle de estos elementos podría suponer unas 300 horas más de
trabajo con los medios de los que actualmente disponemos.
LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA DEL LAPA EN GALICIA
escáner en dos posiciones complementarias, lo cual ha permitido obtener un regis-
tro completo de todo el bloque. En este trabajo se emplearon 3 horas, lo que inclu-
ye el posicionamiento del escáner, la captura de puntos y de las dianas de referen-
cia para unir las nubes de ambas posiciones.
Cuadernos de Estudios Gallegos, LVI, N.º 122, enero-diciembre (2009), 33-65. ISSN 0210-847 X
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Figura 15. Desde una de las posiciones de captura de datos en A Forneiriña, vista de la
composición de varias fotografías de alta resolución que realiza automáticamente el escáner.
Figura 16. Izquierda, vista de la nube de puntos de Forneiriña, abajo con parte de los
puntos con la imagen del calco rectificada Derecha, secciones de la nube.
PATRICIA MAÑANA-BORRAZÁS; REBECA BLANCO ROTEA; ANXO RODRÍGUEZ PAZ
La visualización directa de la nube de puntos permite observar sin problemas los
motivos que tienen una mayor profundidad de surco (en este caso la combinación
circular). En cambio, este sistema no permite aumentar la percepción de los moti-
vos más problemáticos y que se ven con dificultad a simple vista. A pesar de esto,
resulta interesante la definición con la que se registra la superficie del soporte y así
obtener su registro tridimensional.
Pero, sobre estos datos, se pueden aplicar algunas técnicas que permiten mejo-
rar la visualización de la roca y los motivos, e incluso aprovechar las posibilidades
de analítica de los datos. Para ello, realizamos una malla TIN, que posibilita iden-
tificar de forma más precisa la volumetría de la roca, incluyendo los grabados. Pos-
teriormente, importamos y rectificamos sobre la nube de puntos una imagen exter-
na al escáner, un calco de los motivos y grietas, lo que aumenta la representativi-
dad de los datos capturados con el escáner.
Laxe das Procesións - Auga da Laxe (Gondomar, Pontevedra)
Este petroglifo se localiza en el extremo Sur de un gran afloramiento batolítico de
formas redondeadas. Los motivos se encuentran grabados en un gran panel orientado al
Sur, con la superficie inclinada unos 45º y que llega hasta el suelo. Esta zona del aflo-
ramiento mide unos 17 m de largo por 7 m de alto y presenta una gran cantidad de moti-
vos inscritos que ocupan un área de 10,50 m por 4,80 m. Destaca además por tener unos
motivos de considerables dimensiones, fundamentalmente armas, como puñales y espa-
das, además de “escutiformes” y un posible idoliforme. El motivo de mayor tamaño y
de diseño más complejo es una espada.
El empleo del escáner para registrar topográficamente el petroglifo se enmarcó den-
tro del proyecto Delimitación de Bens de Interese Cultural para un conxunto de petro-
glifos situados na provincia de Pontevedra, Ano 2007, promovido por la Dirección
Xeral de Patrimonio Cultural, Consellería de Cultura e Deporte, Xunta de Galicia.
Dentro de este proyecto, se procedió a documentar pormenorizadamente este petrogli-
fo, obteniendo un registro detallado tanto de los motivos como del propio soporte.
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Figura 17. Malla TIN realizada a partir de la nube de puntos de A Forneiriña;
derecha, rectificación del calco sobre la malla.
LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA DEL LAPA EN GALICIA
En dicho proyecto se aplicó un proceso de documentación de los petroglifos
(detallado en SEOANE, 2005) que permite mejorar la visualización y registro de
los distintos motivos (por medio de diversos métodos de observación e identifica-
ción de los grabados, fotografía, calcos), por el cual se procede a pintar los surcos
de los grabados presentes en la roca sin alterarlos, ya que se usan productos que no
son agresivos con el soporte y que son fácilmente reversibles.El hecho de que los
motivos estuvieran remarcados en el momento de realizar el escaneado ha mejora-
do substancialmente la capacidad de visualización de los grabados en la nube de
puntos frente a la experiencia que presentamos para el caso de A Forneiriña.Aquí
es posible situar en el soporte con total precisión motivos que no se pueden identi-
ficar en la nube de puntos por la escasa profundidad de los surcos que los forman.
En Laxe das Procesións limitamos la captura de información a la parte del
soporte donde se encuentran los grabados. Debido a la amplitud del panel, estable-
cimos 2 posiciones del aparato en los extremos de la roca, con lo que además, al
combinar ambas posiciones que son oblicuas respecto a la superficie, pretendíamos
ampliar la información volumétrica del soporte y de los grabados.
Como en el caso anterior, la resolución de la captura de puntos fue la máxima que
permite el escáner, adquiriendo entre las dos posiciones un total de 10,5 millones de
puntos, de los cuales casi 10 se corresponden a la superficie grabada del batolito. Se
emplearon en este proceso de captura de datos un total de 3,5 horas, incluyendo el
posicionamiento del aparato, la captura de puntos a máxima densidad y el registro de
las dianas de control que ha permitido unir con precisión ambos escaneos.
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Figura 18. Nube de puntos de Laxe das Procesións visto en AutoCad,
con el dibujo en líneas 3D de parte de las figuras.
PATRICIA MAÑANA-BORRAZÁS; REBECA BLANCO ROTEA; ANXO RODRÍGUEZ PAZ
El procesado de esta información fue sencillo, empezando con una limpieza de
la nube de puntos, siendo la parte de trabajo más intensa el dibujo en 3D de los con-
tornos de los grabados. Para ello se empleó el trabajo de 1 técnico durante 1 día,
incluyendo la triangulación de la nube de puntos limpia para obtener el detalle de
la superficie de la roca y de los motivos.
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Figura 19. Detalle de la nube de puntos de varias figuras; derecha-arriba, vista en oblicuo
de uno de los motivos, abajo, sección sobre nube de puntos con malla de 1 x 1 cm.
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Figura 20. Superficie triangulada por medio de una “malla TIN”.
Arriba: vista ortoimagen en planta con malla de 1 x 1 m de referencia.
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VALORACIONES FINALES
La intención de este artículo era, por una parte, presentar la herramienta Láser
Escáner Terrestre y las características concretas del modelo que hemos empleado
para llevar a cabo la documentación de varios elementos arqueológicos y arquitec-
tónicos; por otro lado, también se traían a colación algunas de las áreas de discu-
sión que sobre el Láser Escáner nos parecían más clarificadoras. Para ello, se han
indicado los condicionantes y problemas generales que presenta la captura de datos,
así como el proceso de trabajo, que se derivan de nuestra experiencia concreta.
Pero nuestro objetivo fundamental era presentar y valorar varios casos concre-
tos de registro, con una selección de los proyectos que hemos realizado, con la pre-
sentando una serie de ejemplos variados con los cuales ilustrar algunos ámbitos de
trabajo en los que se puede aplicar como técnica de registro fundamental el Láser
Escáner Terrestre. La selección tenía como propósito, como decíamos, mostrar
cierta variedad en los contextos registrados, que exigían resoluciones distintas. Cre-
emos que, aunque algunos presentan cierta problemática, en general, el resultado es
bastante aceptable.
Aun así, nos parece importante incidir en la problemática detectada en los ejem-
plos registrados. El primer problema que hemos detectado viene dado por la pre-
sencia de vegetación en el caso de realizar un levantamiento topográfico en un yaci-
miento localizado en una zona de monte. La vegetación, como se ha puesto de
manifiesto más arriba, genera gran cantidad de residuos y la eliminación manual
del archivo digital de estos puntos supone un importante esfuerzo respecto a la tota-
lidad del trabajo. Este condicionante debe tenerse muy en cuenta a la hora de regis-
trar elementos pequeños, en los que esta vegetación puede ocultar gran parte del
sitio a registrar. Por otro lado, si el elemento se encuentra en una zona de monte alto
la presencia de árboles podría ocultar también importantes zonas del ámbito de cap-
tura. Finalmente, si el elemento que queremos digitalizar presenta una superficie
amplia, posiblemente supondrá la necesidad de establecer un gran número de posi-
ciones hasta completar toda la superficie a capturar.
Sin embargo, si el objetivo es documentar elementos de gran tamaño con una
representación de escala amplia, como ha sido el caso del Castro de Castrolandín,
en los que la superficie esté cubierta de monte bajo, nuestra experiencia nos lleva a
afirmar que, a pesar de esta distorsión (que puede suponer en algunas zonas que la
cota real está aproximadamente 1 m por debajo de la nube de puntos registrada), el
registro de estos datos aporta información suficiente y válida para representar las
pendientes generales del castro o la forma del monte en el que se emplaza; es decir,
podemos representar el objeto a una escala general. En este caso, la captura de
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LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA DEL LAPA EN GALICIA
datos con el Láser Escáner se puede hacer con gran regularidad y densidad de pun-
tos, sin dejar zonas vacías. Si comparamos este sistema, por ejemplo, con un levan-
tamiento hecho con un GPS, puede suponer, frente a la captura mediante escáner,
un gran número de horas de trabajo debido a la amplitud de superficie a cubrir,
sobre todo si el objetivo es hacerlo con una densidad alta.
En cuanto al levantamiento en edificios, un aspecto que dificulta la captura está
directamente relacionado con la división espacial interna o la existencia de varias
plantas en altura, sobre todo si a ello sumamos que la conexión entre ellas se reali-
ce por un número escaso de vanos, y más si, como en el caso que expusimos, éstos
son angostos. Si esta situación se produce supondrá la necesidad de establecer un
mayor número de posiciones del Láser Escáner, con el consiguiente aumento del
tiempo de captura en campo y de postproceso. En el caso del escaneado del edifi-
cio que aquí presentamos, valoramos muy positivamente el tiempo empleado en
campo para la iluminación artificial de sitio, lo cual nos permitió obtener un regis-
tro fotográfico con el Láser Escáner de buena calidad y mejorar la identificación de
los distintos componentes del edificio, lo que agilizó el tratamiento de los datos,
como, por ejemplo, la extracción automática de ortoimágenes12. El detalle del
registro también ha permitido identificar con gran precisión las deformaciones y
alteraciones de los arcos y bóvedas, como ya comentamos, u otros aspectos como
las marcas de cantero.
En cuanto al resultado del registro de una excavación arqueológica, el tiempo
empleado en campo fue bastante amplio en relación con la superficie registrada, ya
que era necesario un nivel de detalle milimétrico que permitiera la digitalización de
los restos arqueológicos, así como recuperar el volumen de cada piedra. Con estos
planteamientos, hubo que realizar un registro muy denso que, aunque no ha sido
necesario explotar en su totalidad, nos ha permitido obtener un archivo digital de
un sitio que ya ha sido destruido y sobre el que podremos ampliar el trabajo en un
futuro.
Respecto a la documentación de rocas con Arte Rupestre, una de las ventajas
principales frente a otros tipos de registro es que el uso del Láser Escáner permite
documentar tridimensionalmente el soporte, el cual constituye una información pri-
mordial en este tipo de sitios arqueológicos. Además, se evitan las deformaciones
que suelen conllevar la documentación de los grabados a través de calco y que están
aparejadas a la necesidad de convertir una superficie tridimensional, como la roca,
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12 Con todo, las ortoimágenes extraídas sobre nubes de puntos tienen una calidad que alcanza poco
detalle (los puntos se visualizan como píxeles). Este aspecto se puede mejorar si estas ortoimágenes
se obtienen de una malla (ver MAÑANA et alii, 2008).
PATRICIA MAÑANA-BORRAZÁS; REBECA BLANCO ROTEA; ANXO RODRÍGUEZ PAZ
en una superficie bidimensional, el plástico que se extiende sobre esta superficie.
Como contraposición a esta ventaja, debe indicarse que la aplicación de este tipo
de Láser Escáner no permite identificar los motivos que no se ven a simple vista ya
que, debido a las limitaciones del aparato empleado, los surcos que no superen
varios milímetros de profundidad no se pueden identificar en la nube de puntos. Por
ello, para los grabados es más apropiado emplear un aparato con una capacidad de
registro submilimétrico.
La digitalización por medio del láser escáner tiene como principal virtud la
obtención de una documentación y un archivo digital de calidad y detalle en un
momento concreto de la vida de un elemento patrimonial, lo cual posibilita la pre-
servación digital de ese elemento. Creemos que este aspecto es importante sobre
todo para sitios con riesgos de deformación o alteración o que van a ser excavados
y/o destruidos. A pesar de ello, el archivo generado es denso, su manejo es labo-
rioso y faltan programas que permitan una automatización de la extracción de infor-
mación manejable en otros formatos, sobre todo la creación de dibujos de líneas y
de mallas coherentes y fáciles de manejar.
Para finalizar, también nos parece importante reseñar que la generalización de
la aplicación de este sistema de registro se encuentra limitada principalmente por el
coste del aparato y de los programas que permiten manejar y editar las nubes de
puntos; del mismo modo, es necesario personal especializado para su manejo. Con
todo, su coste ha disminuido en los últimos años y se ha extendido su aplicación en
el ámbito del Patrimonio Cultural, un proceso similar al que siguió la fotogrametría
hasta ser, en la actualidad, un sistema más accesible y que permite obtener resulta-
dos de gran calidad y precisión.
Nuestra experiencia nos dice que no se puede pretender que esta herramienta
ofrezca una solución a todos los problemas de registro, ni siquiera creemos que sea
la herramienta ideal para todos los casos en los que la hemos aplicado. Hemos
constatado que el uso combinado de varias técnicas e instrumentos se muestra
como la mejor opción (también lo proponen así LAMBERS et alli, 2007; o YAS-
TIKLY, 2007 con la fotogrametría). En relación con los datos obtenidos con el
Láser Escáner, su combinación con otros sistemas de registro mejoran la capacidad
de representación de los datos digitalizados, como, por ejemplo, con la rectificación
de fotografía modificada o calcos sobre la nube de puntos, que permite visualizar
sobre ella y ubicar tridimensionalmente elementos (como grabados) que no es posi-
ble reconocer directamente en la nube. El apoyo de otros instrumentos agiliza la
edición posterior de datos, como el uso de la Estación Total para la toma de los
datos de las dianas de referencia, que asegura una correlación precisa de la digita-
lización de, por ejemplo, los datos de distintas estancias de un edificio.
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LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE ELEMENTOS PATRIMONIALES CON LÁSER
ESCÁNER TERRESTRE. LA EXPERIENCIA DEL LAPA EN GALICIA
La aplicación o grado de preeminencia de distintas técnicas y su posterior com-
binación dependerá del tipo de representación gráfica que se quiera obtener del ele-
mento a registrar, pero también del propio tipo de elemento patrimonial, de las posi-
bilidades de acceder en un futuro a ese registro o de su fragilidad.
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PATRICIA MAÑANA-BORRAZÁS; REBECA BLANCO ROTEA; ANXO RODRÍGUEZ PAZ
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Más información sobre las publicaciones de los autores y de este Instituto en el Repositorio
Institucional de CSIC de acceso abierto: DIGITAL CSIC http://digital.csic.es/
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... The methodology to apply depends on the size, distribution and geometry of the object to be surveyed [49,50]. For the Tower of Belém a Faro Focus 3D X330 terrestrial laser scanner [51] was used. ...
Article
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The Tower of Belém, an early 16th century defense tower located at the mouth of the Tagus river, is the iconic symbol of Lisbon. It belongs to the Belém complex, classified since 1983 as a World Heritage Site by the UNESCO, and it is the second most visited monument in Portugal. On November 1st, 1755, there was a heavy earthquake in Lisbon followed by a tsunami, causing between 60,000 and 100,000 deaths. There is a possibility of a repetition of such a catastrophe, which could bring about the collapse of the structure. This was the reasoning behind the decision to evaluate the Tower of Belém by means of surveys using Terrestrial Laser Scanning and photogrammetry. Until now, there was no high-resolution 3D model of the interior and exterior of the tower. A complete 3D documentation of the state of the Tower was achieved with a cloud of more than 6,200 million 3D points in the ETRS89 PT-TM06 coordinate system. Additionally, measurements were made using a hyperspectral camera and a spectroradiometer to characterize the stone material used in the Tower. The result is a digital 3D representation of the Tower of Belém, and the identification of the quarries that may have been used to extract its stone. The work carried out combines geometrical and material analysis. The methods used may constitute a guide when documenting and intervening in similar heritage elements. Finally, the information contained therein will allow an eventual reconstruction of the Tower in the case of another catastrophe.
... El láser escáner terrestre es una técnica que permite obtener la geometría real, de un elemento o infraestructura, con alto nivel de detalle. Hay muchos ejemplos donde se emplea el escáner láser terrestre para la documentación del patrimonio y el análisis geométrico desde un punto de vista patológico [2][3][4]. Cuando se pretende analizar el estado estructural de una infraestructura de fábrica, la calidad de la geometría obtenida es fundamental en la precisión del cálculo [5,6]. En este caso se ha realizado un levantamiento geométrico con un escáner láser terrestre FARO Focus 3D X330, [7]. ...
Chapter
Buildings and other infrastructures suffer degradation over time and rehabilitation work to make improvements or for a change in use poses different challenges than those that are built anew. Appropriate measures must be taken to ensure that surrounding buildings and infrastructures are not altered. This paper studies the pathologies found in the parish church of San Ildefonso in Salorino (Cáceres) during remodeling work carried out in 2005 on the square surrounding it. The study uses geometric auscultation of the building using the comparison of geomatic techniques (terrestrial laser scanner, short-range scanner, high precision levelling and fissurometer) to assess the dynamic of the pathology. Geomatic measurements were first taken (November 2016 and April 2017) and later applied to the restoration work (July 2018). No significant movements were detected.
... The terrestrial laser scanner is a technique that allows to obtain the real geometry, of an element or infrastructure, with high level of detail. There are many examples where terrestrial laser scanners are used for heritage documentation and geometric analysis from a pathological point of view [6][7][8]. ...
Chapter
Heritage management and conservation is one of the challenges facing society today. The management and conservation model has evolved in recent years thanks to technological evolution. When carrying out a heritage conservation project, there are fundamental elements for a correct development, one is the geometry of the element and the other is the conceptualization of the project from the geometry. In the last decade, techniques have been developed that allow architectural surveys of buildings and infrastructures with a high level of detail. Among the techniques mentioned are terrestrial photogrammetry and terrestrial laser scanners, both with the ability to generate a high-precision, high-resolution 3D metric model. The 3D model obtained sows the geometric base for the development of a conservation or intervention project using the Building Information Modeling (BIM) methodology. By means of the execution of a project the management of the information of the data obtained with terrestrial laser scanner is studied for its later modeling in the software BIM Autodeskt Revit®, applied to the mode-side of two cloths of wall in the cities of Cáceres and Badajoz for the management and conservation of the patrimony.
... Desde esta perspectiva, y sobre todo a partir del cambio de siglo, se han sucedido los trabajos centrados en el desarrollo de diferentes técnicas que permiten implementar, de un modo eficiente, la gestión de modelos arqueológicos en 3D (Malzbender et al., 2000;Earl et al., 2010). En la Comunidad Gallega (noroeste de la Península Ibérica) la Arqueología sólo se ha sumado a este desarrollo en la última década, con trabajos de índole muy diversa (Mañana Borrazás et al., 2009;Ortiz et al., 2010;Riveiro, et al., 2011) pero que tienen en común la incorporación de los últimos avances informáticos. Así, los métodos de investigación tradicionales son combinados con las nuevas tecnologías para la prospección de los yacimientos en los montes gallegos -caso del fenómeno megalítico (véase p. e. Carrero Pazos et al., 2014), los campamentos romanos (por ejemplo Costa García, 2015)-o el registro del arte rupestre (véase p. e. Ortiz et al., 2010;Carrero Pazos et al., 2015;Vilas Estévez et al., 2015b), entre otros. ...
Article
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Vázquez‐Martínez, A.; Carrero‐Pazos, M. & Vilas‐Estévez, B. (2017) Nuevas tecnologías para la investigación de los grabados rupestres al aire libre en Galicia. IN: GARCÊS, S.; GOMES, H., MARTINS, A. & OOSTERBEEK, L., A Arte das Sociedades Pré-Históricas (Actas do IV Congresso de Doutorandos e Pós-Doutorandos, 26-29 Novembro, Mação, 2015) Techne 3 (1): 1‐7.
... Unfortunately the work was never published and it did not have continuity for unknown reasons. It would have to wait until 2009 before finding another 3D model of a petroglyph that was made through the use of a laser scanner, getting a high-precision model of great quality of the rock station, and avoiding the deformations that the documentation of the petroglyphs used to carry in the traditional tracing (Mañana Borrazás, Blanco-Rotea, & Rodríguez Paz, 2009). Also in 2009, the set of engravings of a megalithic orthostat were recorded through the use of a laser scanner comparing the results with a traditional tracing made with natural light at different hours of the day. ...
Chapter
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In this chapter a revision of the traditional tracing methods over petroglyphs through the employment of three dimensional models is proposed. The different techniques suggested here are: Radiance Scaling and Algebraic Point Set Surfaces (APSS). Radiance Scaling is a shader that adjusts reflected light intensities in a way dependent on both surface curvature and material characteristics. While APSS allows the colorization of the vertices of a mesh or point set using the curvature of the underlying surface. These methods applied to 3D models allow a better visualisation, comprehension, and objectification of the open-air rock art carvings, improving the researches over a more reliable database, but also for issues related to management and conservation.
... Photogrammetry and 3D laser scanning have already been applied to Rock Art for some time (i.e. Delluc and Delluc, 1984;Buchón Moragues et al., 2002;Muzquiz Pérez-Seoane and Saura Ramos, 2003;Díaz-Andreu et al., 2006;Chandler et al., 2007;Mañana-Borrazás et al., 2009). They are capable of producing three-dimensional models, which, in the case of 3D laser scanning, have sub-millimetric accuracy. ...
Article
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In spite of a long-standing research tradition, the study of Late Bronze Age Iberian stelae has been severely limited by a very fundamental shortcoming: the inaccuracy of the methods and techniques that have been employed to record, examine and reproduce these stones and their engravings. This paper will describe the recent application of two innovative techniques, namely Reflectance Transformation Imaging and 3D laser scanning, to record various Late Bronze Age stelae found in the South of the Iberian Peninsula. It will then comment on the preliminary results of this undertaking and their implications for current research on Late Bronze Age Iberian stelae. Finally, it will assess the potentials and limitations of these techniques for recording and interpreting Late Bronze Age Iberian stelae in particular, and prehistoric Rock Art in general.
Article
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This work aims to present a new methodological approximation to enhance and depict details in 3D models, named AsTrend. It is based on the extraction of las points from a tridimensional model, which are processed with the most common LiDAR visualisation techniques. It is being revealed as an accurate method to study the grooves of the carvings in inscriptions or petroglyphs, as it is proposed here.
Article
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Drawing is a fundamental activity in all archaeological praxis. The emergence and spread of the Massive Data Acquisition Systems (MDAS) have completely revolutionized this documentation area, so that someone has announced his “death”. Not surprisingly the MDAS have radically changed the concept that we have about archaeological drawing. But this change has been made without planning or without a discussion of what should be his objectives. In this article we try to explain the problems and advantages of using MDAS and above all to reflect on what role they can play in archaeology in order to make them really useful and effective.
Article
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El campo de la topografía cuenta actualmente con herramientas de gran precisión que han permitido agilizar los procesos de recogida de datos, maximizar la información proporcionada por estos y obtener resultados que aportan una representación cada vez más fiel del objeto. Este es el caso del Levantamiento de Alta Definición mediante Láser Escáner 3D. En este artículo se presenta nuestra experiencia en la aplicación de esta herramienta concreta al conjunto monumental de Santa Eulalia de Bóveda (Lugo) y la iglesia de San Fiz de Solivio (Santiago de Compostela), cuyos resultados han aportado una información muy valiosa tanto desde el punto de vista de la representación, el análisis del objeto arqueológico y arquitectónico, la propia interpretación o la generación de resultados, como en las reconstrucciones tridimensionales de las distintas fases documentadas en uno de los edificios analizados.
Article
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The studies about recording of Galician rock art have developed little in the last century, which has brought the absence of a general methodology and codification for every reproductions. In this paper, we propose the method what we consider the most appropriate for Galicia case, and suggest a protocol for the use in the field and the laboratory. Also, we make a description about the phases of the work. En el último siglo los estudios sobre reproducción de arte rupestre gallego han evolucionado de una manera muy poco dinámica, provocando la falta de una metodología y codificación generales para los calcos. En este artículo proponemos el método que consideramos más adecuado para el caso gallego y un protocolo para su uso tanto en campo como en gabinete, al mismo tiempo que se hace una descripción de las fases de trabajo.
Article
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There is a crisis in the publication and archiving of archaeological field data in Europe. Computerized data are more fragile than paper archives but also more accessible via the Internet. This article explores the role of the Archaeology Data Service and examines some of the issues raised by the collection of digital data and their dissemination online and the implications for the future of archaeological publication. It discusses approaches to digital data preservation, the development of archival standards and ways of encouraging reuse. It explores the development of distributed online catalogues and archives and the need for metadata standards for cataloguing resources. Finally, it considers the role of XML as an emergent technology and introduces the European ARENA project which is developing a digital preservation and access infrastructure.
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This article describes the recording of stone 11 of the Castlerigg stone circle in Cumbria through two different non-contact techniques: laser scanning and ground-based remote sensing. Despite the unproblematic recording of modern graffiti, neither technique was able to document the spiral photographed and rubbed in 1995. It is concluded that the spiral was most probably painted and has since faded away due to natural events. The discovery and loss of the spiral motif in Castlerigg is seen as a cautionary tale. In particular, it seems to suggest that it is time to take advantage of the novel technologies based on the digitisation of 3D surfaces with millimetre and submillimetre accuracy such as laser scanning and ground-based remote sensing. They offer many advantages to the recording of prehistoric carvings. In addition to avoiding direct contact with the rock surface eliminating the preservation concerns raised by other techniques, both produce high quality images (laser scanning offering a greater potential for this, but at higher cost) having a much higher level of objectivity, and precision and accuracy far beyond those of traditional recording methods such as wax rubbings and scale drawings.
Article
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A new algorithm for deriving skeletons and segmentations from point cloud data in O(n) time is explained in this publication. This skeleton is represented as a graph, which can be embedded into the point cloud. The CAMPINO method, (C)ollapsing (A)nd (M)erging (P)rocedures (IN) (O)ctree-graphs, is based on cycle elimination in a graph as derived from an octree based space division procedure. The algorithm is able to extract the skeleton from point clouds generated from either one or multiple viewpoints. The correspondence between the vertices of the graph and the original points of the point cloud is used to derive an initial segmentation of these points. The principle of the algorithm is demonstrated on a synthetic point cloud consisting of 3 connected tori. Initially this algorithm was developed to obtain skeletons from point clouds representing natural trees, measured with the terrestrial laser scanner IMAGER 5003 of Zoller+Fröhlich. The results show that CAMPINO is able to automatically derive realistic skeletons that fit the original point cloud well and are suited as a basis for e.g. further automatic feature extraction or skeleton-based registration.
Article
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Capturing and modelling 3D information of the built environment is a big challenge. A number of techniques and technologies are now in use. These include EDM, GPS, and photogrammetric application and also remote sensing applications. In this paper, we discussed 3D laser scanning technology, which can acquire high density point data in an accurate, fast way. Besides, the scanner can digitize all the 3D information concerned with a real world object such as buildings, trees and terrain down to millimetre detail Therefore, it can provide benefits for refurbishment process in regeneration in the Built Environment.A series of scans externally and internally allows an accurate 3D model of the building to be produced. This model can be sliced through different planes to produce accurate 2D plans and elevations. This novel technology improves the efficiency and quality of construction projects such as maintenance of buildings or group of building that are going to be renovated for new services in the Built Environment. In addition, the laser scanner technology can be used in integration with differential GPS for terrain modelling for the analysis and inspection of terrain structure accurately.In this paper, two case studies are introduced to demonstrate the use of laser scanner technology in Built Environment. These case studies are the Jactin House Building in East Manchester and the Peel building in the campus of University Salford. Through these case studies, while use of laser scanners are explained, the integration of it with various technologies and systems are also explored for professionals in both Built and Natural Environment.
Article
Precise documentation of cultural heritage status is essential for its protection and scientific studies carried out during the restoration and renovation process. The close range photogrammetry has been used successfully for documentation of cultural heritage. With recent developments in computer and information technologies, this well-known traditional method has been replaced with digital close-range photogrammetry. This new method offers us new opportunities such as automatic orientation and measurement procedures, generation of 3D vector data, digital ortho-image and digital surface model. Terrestrial laser scanning is another technology that in recent years has become increasingly popular for documentation which provides very dense 3D points on an object surface with high accuracy. In addition, the D model and digital ortho-image can be easily generated using generated D point cloud and recorded digital images.
Article
The use of Terrestrial Laser Scanning (TLS) data for deformation measurement is gaining increasing interest. This paper is focused on a new procedure for land deformation monitoring based on repeated TLS scans. The kernel of the procedure is the least squares 3D surface matching proposed by Gruen and Akca [Gruen, A., Akca, D., 2005. Least squares 3D surface and curve matching. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 59 (3), 151−174]. This paper describes the three main steps of the procedure, namely the acquisition of the TLS data, the global co-registration of the point clouds, and the estimation of the deformation parameters using local surface matchings. The paper briefly outlines the key advantages of the proposed approach, such as the capability to exploit the available high data redundancy using advanced analysis tools, the flexibility of the proposed solution, and the capability of providing fully 3D deformation measurements, including displacement vectors and rotations. Furthermore, it illustrates the performance of the proposed procedure with a validation experiment where a deformation measurement scenario was simulated and TLS and topographic data were acquired. From the analysis of this experiment, interesting features are highlighted: the validation errors below 1 cm in the displacements and below 1 gon in the rotations of small targets measured at a distance of 134 m; the increase by factor two of the errors when the same scene is measured from a distance of 225 m; and the importance of an accurate global co-registration in order to avoid systematic errors in the estimated deformation parameters. It is interesting to note that the above results were achieved under non-optimal conditions, e.g. using non-calibrated data and sub-optimal targets from the matching viewpoint. Besides the simulation experiment, the validation results achieved on landslide test site are briefly discussed.
Article
This paper describes the 3D modelling of Pinchango Alto, Peru, based on a combination of image and range data. Digital photogrammetry and laser scanning allow archaeological sites to be recorded efficiently and in detail even under unfavourable conditions. In 2004 we documented Pinchango Alto, a typical site of the hitherto poorly studied Late Intermediate Period on the south coast of Peru, with the aim of conducting spatial archaeological analyses at different scales. The combined use of a mini helicopter and a terrestrial laser scanner, both equipped with a camera, allowed a fast yet accurate recording of the site and its stone architecture. In this paper we describe the research background, the 3D modelling based on different image and range data sets, and the resulting products that will serve as a basis for archaeological analysis.