Los sistemas de información geográfica: la informática al servicio de la arqueología

ARQUEOLOGÍA ARQUEOLOGÍA PROTOHISTÓRICA

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La Los Edadsistemas del Bronce la “Tierra degeográfica: Barros”: nuevos deen información La ARQUEOLOGÍA PROTOHISTÓRICA hallazgos en el Cerro Castillo (Badajoz)* informática al del servicio dede laAlange arqueología Álvaro Sánchez Climent Alumno de doctorado Universidad de Castilla-La Mancha. Resumen: Los Sistemas de Información Geográfica surgieron para resolver problemas a los geógrafos. Hoy día, los SIGs, adquieren importancia en la propia investigación arqueológica, de tal manera que se han convertido en una herramienta de primera necesidad para el trabajo de los arqueólogos. En este estudio, destaco las principales utilidades de los Sistemas de Información Geográfica en la arqueología. Palabras clave: SIG, arqueología, territorio Abstract: Geographic Information Systems emerged to solve geographers´ problems. Today, GIS, are getting more important in archaeological research, so they are a very useful tool for the work of archaeologists. In this work, I highlight the main utilities of GIS in archaeology. Keywords: GIS, archaeology, territory. INTRODUCCIÓN: ¿QUÉ SON LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA? Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) o Geographic Information System (GIS) son un conjunto de herramientas utilizadas, principalmente, por geógrafos que permiten llevar a cabo distintas operaciones a través de cartografías digitales. Son empleadas básicamente para estadísticas poblacionales, perfiles orográficos y geográficos, etc. También han resultado muy útiles para la investigación arqueológica, especialmente en lo que se refiere a la Arqueología del Paisaje, además de otros apartados que especificaremos más adelante. Las primeras noticias sobre los Sistemas de Información Geográfica las tenemos en los años sesenta cuando el Departamento de Agricultura de Canadá creó lo que se viene considerando el primer sistema de información geográfica orientado a la planificación del territorio y a la gestión de sus recursos naturales. En dicho momento ya se plantearon algunos aspectos fundamentales de los SIG como la estructura y la organización de las bases de datos, así como la captación de información. Será poco tiempo más adelante cuando el Harvard Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis de la Universidad de Harvard elabore uno de los primeros productos de la cartografía automática, cuya evolución posterior basada en la integración explicita de la tipología de los objetos cartográficos en la estructura de la información espacial dio lugar al nacimiento de un SIG tipo vectorial constituido sobre la idea de una estructura de datos tipológicos “arco-nodo”. Este tipo de modelo de SIG vectorial se ha convertido en uno de los sistemas de información geográfica más empleados hoy día. Será, por tanto, en los años sesenta y setenta cuando los SIG comiencen a adquirir importancia; empiezan a aparecer SIG de carácter más específico ligado a situaciones muy concretas normalmente a las administraciones públicas. Ya en los años ochenta su uso se ha potenciado con la aparición de los primeros productos comercializados. Y en los años noventa asistimos a una verdadera expansión de los Sistemas de Información Geográfica a otros ámbitos. Será en dicha década cuando los SIG comiencen a adquirir importancia dentro del ámbito de la propia investigación arqueológica.

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N N Podríamos empezar diciendo que los Sistemas de Información Geográfica son un conjunto de herramientas que permiten operar con cartografía digital. Los últimos años este tipo de programas han adquirido una gran importancia dentro de la investigación arqueológica. Según la National Center for Geographic Information and Analysis (EEUU) se trata de un “sistema de hardware, software y procedimientos elaborados para facilitar la obtención, gestión, manipulación, análisis, modelado, representación y salida de datos espacialmente referenciados para resolver problemas complejos de planificación y gestión”. La definición que nos aporta Jordi Guimet (1992:45) sobre Sistema de Información Geográfica es la de “conjunto de instrumentos y métodos especialmente dispuestos para capturar, almacenar, analizar, transformar y presentar información territorial georreferenciada del mundo real”. Sobre la base de estas definiciones podemos decir que los Sistemas de Información Geográfica engloban dos aspectos fundamentales: en primer lugar, tratándose de la parte principal de estas herramientas, tratan con datos referenciados espacialmente, es decir, con coordenadas geográficas, o lo que es lo mismo un sistema geográfico. En segundo lugar, podemos realizar toda una serie de operaciones por medio de la captura y almacenamiento de datos, es decir, un sistema de información. Según el IGN(1), normalmente se emplean tres acepciones del término SIG: · “SIG como disciplina. Se ocupa de la aplicación de las tecnologías de la información a la gestión de la información geográfica.” · “SIG como proyecto. Se refiere a cada una de las aplicaciones prácticas de la disciplina SIG, a cada instalación existente.” · “SIG como software. Las casas comerciales llaman SIG al programa o programas integrados para el establecimiento de un SIG proyecto.” Un SIG es algo más que un sistema de almacenamiento de mapas digitales. En realidad se trata más de una herramienta informatizada de resolución de problemas con un componente geográfico. En dicho sentido un Sistema de Información Geográfica nos permite la realización de las siguientes tareas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Entrada y captura de datos. Edición, corrección, integración y geoprocesamiento de los datos. Consulta espacial. Organización de los datos. Análisis espacial. Previsión. Creación de modelos. Producción de mapas, tablas y estadísticas.

En cuanto a los modelos de Sistemas de Información Geográfica podemos encontrar dos tipos (Fig.1): El modelo vectorial lleva a cabo la representación de los datos por medio de elementos bien definidos como son el punto, la línea o el polígono, que se encuentran representados en el SIG por medio de coordenadas UTM (Universal Transversal Mercator), siendo estas coordenadas representadas en un eje cartesiano (x, y). ____________________ (1) Fuente: IV curso on-line de Sistemas de Información Geográfica. Instituto Geográfico Nacional

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Fig. 1: Esquema comparativo entre el modelo vectorial y el modelo ráster. Fuente: www.cartesia.com

El modelo ráster, por su parte, se caracteriza por que la representación de la información no se realiza por medio de puntos o líneas, sino por celdillas o píxeles. Por tanto el empleo de un modelo u otro dependerá de las necesidades que tengamos, por ejemplo, el uso del modelo ráster es muy útil a la hora de tratar datos geográficos en imágenes de satélite o fotografías cuando queramos representar densidades y gradientes. Sin embargo el principal problema a la hora de usar el modelo ráster lo vamos a encontrar cuando usamos computadores y tarjetas gráficas que operan a baja resolución ya que para poder usar dicho modelo sin pérdida de definición se requiere computadoras potentes: a menor resolución el píxel se distorsiona con la consiguiente pérdida de información; eso sí, a mayor resolución, mayor peso y por tanto mayor ralentización si no contamos con los equipos adecuados. La principal diferencia entre ambos modelos se encuentra en la forma de representación de los propios datos (puntos y líneas para el modelo vectorial y píxeles para el modelo ráster). Los modelos ráster y vectorial presentan toda una serie de ventajas e inconvenientes que los podemos resumir en los siguientes cuadros (Fig. 2):

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Fig. 2: Tabla de ventajas e inconvenientes de los dos modelos de sistemas de información geográfica. Fuente: 4º curso on-line de Sistemas de Información Geográfica. Instituto Geográfico Nacional.

En tercer lugar podemos encontrar un modelo híbrido entre el modelo vectorial y el modelo ráster. Se trata del denominado MDT-Modelos Digitales del Terreno (Fig. 3). Dicho modelo consiste en la representación tridimensional de la topografía de un territorio. Según el IGN son “modelos de datos numéricos que describen la distribución espacial de una característica cuantitativa y continua del territorio.” La principal característica de dicho modelo es la representación del dato por medio de tres coordenadas geográficas, (x, y, z), siendo x e y la representación del punto en un eje de coordenadas cartesiano y z la altitud o elevación que posee el punto en el espacio. La distribución de dicho punto sigue dos modelos principales atendiendo a la estructura del propio dato:

· Modelo de triángulos irregulares (TIN): es un modelo que se basa en la creación o formación de modelos de triángulos irregulares a partir de datos obtenidos originalmente en el propio terreno, los nodos representan los valores altitudinales. · Modelo de mallas regulares: dichos modelos consisten en la formación de rejillas formadas por la representación de formas geométricas, tales como, triángulos, rectángulos, cuadrados o hexágonos de las cuales se conoce la altitud de sus propios nodos. Los MDT permiten, además de la obtención de una forma realista el propio paisaje, representar toda una serie de datos relativos a pendientes, iluminación, visibilidad, etc.

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Fig. 3 Ejemplo de modelado digital de terreno (MDT) aplicado al yacimiento paleolítico de Axlor. Fuente: www.harpea.org.

APLICACIÓN ARQUEOLÓGICA DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA. Como hemos visto anteriormente, los Sistemas de Información Geográfica son una herramienta más propia de la geografía. Sin embargo, poseen una importante utilidad desde el punto de vista de la arqueología. Podemos destacar las siguientes aplicaciones: · · · ·

Análisis de captación económica. Estudios de visibilidad. Gestión y análisis de excavaciones arqueológicas. Gestión y análisis del Patrimonio Histórico (elaboración de Cartas de Riesgo). Análisis de captación económica:

La base de estos estudios radica en una relación indirecta entre distancia y beneficio entre sus miembros. Podemos establecer una relación directa entre función y localización de los propios asentamientos. Otra forma de análisis consiste en la evaluación cuantitativa de los propios recursos contenidos dentro del área de captación: cálculo del potencial arqueológico del suelo y las clases litológicas, complementándose, recientemente, con los análisis de visibilidad. Las críticas metodológicas de este modelo de captación económica han sido varias: · La aplicación de términos de mercado de las sociedades capitalistas en sociedades de contexto o carácter precapitalista.

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N N · Mala utilización de los datos ambientales presentes, extrapolándolos al pasado sin ningún tipo de crítica previa, de igual manera se emplean toda una serie de clases agrológicas sin contextualizar aquéllas en el desarrollo tecnológico de las fuerzas de producción pretéritas. · Estudio de los recursos de un yacimiento en una zona determinada sin estudiar lo que hay fuera de ese lugar o la comparativa entre algunos asentamientos. El propósito general del análisis locacional es la explicación de las actividades agrarias mediante la especificación de los factores que lo determinan. La aplicación del área de captación económica se lleva a cabo por medio del modelo ráster de datos, generalmente lo que se denomina como superficie de fricción y que varía en función del entorno (relieve, vegetación, tipo de superficie, etc.). Análisis de visibilidad: Los estudios o análisis de visibilidad parten de la idea de que todas las sociedades se articulan en torno a unos patrones de territorialidad y estructuras visuales dependiendo de modelos de asentamiento, así como las propias relaciones con el medio. Los análisis de visibilidad nos permiten dilucidar si el yacimiento jugó un papel importante a la hora de la elección del emplazamiento (Blanco González, 2008: 57). Estos estudios de visibilidad adquieren una gran importancia a partir de dos aspectos fundamentales o dos vías de análisis (García Sanjuán, 2006): ·

Estudios a nivel intergrupal: control visual para garantizar la seguridad de la propia comunidad.

·

Control de los propios recursos como una manera de mantener la jerarquización interna. El control visual actúa como refuerzo de unos recursos controlados sobre la base de unas relaciones de poder y desigualdad social: visibilidad como prestigio.

En los últimos años la arqueología española y europea trabajan en distintos estudios que han venido abordando el análisis del factor visibilidad desde y entre lugares de asentamiento, tanto en lo que se refiere a sociedades prehistóricas como históricas precisamente para determinar pautas de control del territorio, los recursos y las vías de paso. (García Sanjuán y otros, 2006: 182). El estudio del paisaje nos permite estudiar de manera exhaustiva muchos factores que globalmente interactúan en los procesos de cambios culturales evaluando la importancia de los distintos comportamientos de las sociedades antes y después de ese cambio cultural. Estas transformaciones son complejas y derivan de intereses contradictorios que son inherentes a la naturaleza de toda sociedad. (González Álvarez, 1993: 269). Estos estudios de visibilidad serán, por lo tanto, uno de los elementos que más ha interesado a la Arqueología del Paisaje. La visibilidad es un factor que contribuye a subrayar la monumentalidad, rango y perceptibilidad de los lugares sagrados y/o monumentales y que conlleva a un mensaje ideológico de presencia, apropiación y poder (Fig. 4). Para este tipo de análisis se emplea el modelo SIG de Modelo Digital del Terreno (MDT). Este tipo de modelo usa algunos algoritmos que permiten llevar a cabo pautas de análisis de visibilidad (cálculos de visibilidad-línea de visibilidad). El principal problema que vamos a encontrar viene de la propia naturaleza del MDT y del detalle (cambios en la topografía, definición de los límites de visión, etc.). Para el uso del MDT en los análisis de visibilidad es factor importante, como se ha visto anteriormente, la necesidad de disponer de una coordenada Z, ya que la principal característica del MDT es el trabajo en las tres dimensiones.

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Fig. 4: Sistema de información geográfica con los yacimientos arqueológicos del Bronce final en la provincia de Ciudad Real. (Sánchez Climent, 2009: e.p.)

Gestión y análisis de las excavaciones arqueológicas. Durante las excavaciones arqueológicas, siempre se han llevado a cabo dos procesos de gran importancia a la hora de poder emprender una excavación. Se trata de la recogida de información y el análisis de esa información, dos procesos a priori distintos pero claramente relacionados. Para la excavación arqueológica se hace completamente necesario el análisis de objetos resultantes de la excavación, la realización de dibujos de planta del yacimiento y de objetos arqueológicos, los análisis medioambientales, etc. Hoy día con las nuevas tecnologías y los modelos de portátiles se puede llevar a cabo todo este proceso de informatización de los datos in situ (Conolly y Lake, 2009: 62). La aplicación de tecnologías a nuestro alcance, como por ejemplo la fotografía digital, la topografía, los SIG, nos permite una integración sencilla y eficaz de todos los datos y elementos disponibles: · Restos materiales tridimensionales durante la excavación. · Restos registrados únicamente en base a la cuadrícula de excavación. · Datos relativos a categorías analíticas surgidas de los diversos análisis técnicos de laboratorio. Podemos acometer los siguientes análisis: 1. 2. 3.

Reconocimiento de patrones espaciales. Asignación de significación organizativa a los “cluster” delimitados estadísticamente. Búsqueda y delimitación de las áreas de actividad.

En dicho sentido los SIG nos plantean importantes soluciones a la hora de poder desarrollar con éxito una excavación arqueológica, aunque su uso requiere una considerable capacidad de planificación y de previsión (Conolly y Lake, 2009: 62). Por medio de los SIG es posible poder digitalizar los restos arqueológicos en el mismo yacimiento con coordenadas UTM, una posibilidad que se complementa con el uso de otras tecnologías como GPS, tabletas digitalizadoras, PDA, etc. Esto permite volcar la información al SIG y poder establecer conclusiones casi en el acto de recogida de información, con la ventaja de que todos los datos quedan completamente digitalizados y recogidos, con lo cual nos ahorra mucho tiempo.

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N N Gestión y análisis del patrimonio histórico. La incorporación de los SIG a la tutela del Patrimonio Arqueológico (Fig. 5) trae consigo, además de la rapidez y la agilidad del tratamiento de grandes cantidades de datos, las siguientes ventajas (García Sanjuán, 2005: 154-156): 1. Almacenamiento y consulta de los datos introducidos. 2. Integración de fuentes de datos: fotografía aérea, MDT, etc. 3. Cualificación de la representación cartográfica: a. Incremento de la ubicación de las entidades arqueológicas de acuerdo con sistemas de coordenadas convencionales. b. Mejora de la calidad de los mapas arqueológicos en cuanto a su diseño y composición gráfica. c. Representaciones cartográficas novedosas como la aparición de los llamados MDT. 4. Análisis y planificación: permite la creación de modelos predictivos de la distribución de los yacimientos en el análisis del riesgo patrimonial en el espacio (Blanco González, 2008: 55). Estos modelos predictivos, a su vez, permiten la elaboración de las llamadas Cartas de Riesgo donde se recogen lugares que son susceptibles de contener restos arqueológicos. Así se pueden programar con anticipación las distintas obras e intervenciones en el patrimonio histórico de tal manera que se pueden evitar todo tipo de daños y riesgo con el consiguiente ahorro económico. Dicho riesgo depende de la relación de tres partes: 1. El valor del patrimonio. 2. Su comportamiento frente a los daños (vulnerabilidad). 3. Posibilidades de ser dañado. Para llevar a cabo los modelos predictivos se debe hacer por medio de la conjugación de toda una serie de variables que luego en el SIG son marcados como posibles puntos donde se cumplen dichas variables. Una de estos variables es la influencia de los factores medioambientales (Fernández Cacho, 2004a): · La influencia de los factores medioambientales es inversamente proporcional a la escala de análisis. A menor escala espacial, mayor es su incidencia. · La influencia de factores medioambientales es mayor cuanto menor es el desarrollo tecnológico. Los avances tecnológicos han permitido la domesticación del medio y la adaptación a lugares con condiciones ambientales previamente insospechados. En cuanto a las variables de análisis podemos destacar fundamentalmente tres (Fernández Cacho, 2004b; Márquez Pérez y Vallejo Villalta, 2005; Muñoz Reyes, Rodrigo Cámara, Fernández Cacho, 2004). · Variables ambientales de carácter selectivo: relación entre algunas variables naturales (hidrografía, litología, altimetría) y la distribución de entidades arqueológicas del entorno. · Variables de perdurabilidad: delimitación de zonas en las que se presupone un mayor riesgo de deterioro. Se calculan a partir del Mapa de Usos y Coberturas Vegetales de los Suelos y los Mapas de Pérdida de Suelos y se elaboran a partir de parámetros de erosividad, erodibilidad, pendiente y grado de protección ofrecido por la vegetación. · Variables culturales y de conocimiento: patrones de asentamiento conocidos en función de los periodos históricos y las zonas geográficas, características geográficas más idóneas para la localización de sitios arqueológicos asociados a tipologías concretas, distancia entre los asentamientos, etc.

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N N El uso de los Sistemas de Información Geográfica y su aplicación a la arqueología no está exento de problemas y críticas. La principal crítica que se le ha achacado al uso de los SIG es principalmente por cuestiones anacrónicas, es decir, son herramientas-programas cuya funcionalidad actual es para obtener resultados de rentabilidad y eficiencia que son completamente inadecuados para el estudio de sociedades pretéritas en una etapa cuando tales conceptos no existían. Tras estas críticas actualmente se tiende a usar los SIG de manera más cautelosa y reflexiva sobre pequeñas regiones y en concepto amplio del registro arqueológico. Para concluir, los Sistemas de Información Geográfica son una herramienta muy interesante desde el punto de vista de la investigación, puesto que sus posibilidades son infinitas desde la gestión del patrimonio y la creación de bases de datos en cartografías digitales hasta el cálculo de la intervisibilidad entre los yacimientos. “Son una interpretación virtual de la geografía del terreno en el que nos situemos, y todo ello ha de ser visto desde un punto de vista arqueológico” (García Lorca, 1999: 12). La verdadera utilidad de los SIG estriba en que permite integrar en el análisis histórico grandes cantidades de datos y someter todos ellos a un mismo análisis uniformizando y automatizando las tareas (Blanco González, 2008: 58). Sus resultados son empleados para hallar diferencias no apreciables a simple vista.

Fig. 5: Sistema de información geográfica con el inventario de bienes arqueológicos de la cuenca del ued Nun (Marruecos). Estado de conservación. Proyecto: plan director de gestión del patrimonio arqueológico de la cuenca del ued Nun: inventario de bienes y formulación. Investigadores principales: Jorge Onrubia Pintado y Youssef Bokbot. Imagen: Julio Plaza Tabasco.

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