PROSPECCIÓN ARQUEOLÓGICA BASADA EN PERCEPCIÓN REMOTA EN LA POLIGONAL DE PROTECCIÓN DE EL TAJÍN, VERACRUZ María de Guadalupe Zetina Gutiérrez Plan de Manejo de la Zona de Monumentos Arqueológicos El Tajín
[email protected] Mesa “Tecnología Aplicada a la Investigación”
ARTÍCULO PARA LA PUBLICACIÓN DE LAS MEMORIAS DEL VII CONGRESO INTERNO DE INVESTIGADORES DEL INAH 2013
INTRODUCCIÓN Una de las problemáticas clave en nuestro país es sin duda la conservación de nuestro patrimonio arqueológico en un entorno cada vez más globalizado, más acelerado y territorialmente más denso, que además sufre las consecuencias del cambio climático, los desastres naturales pero además también el saqueo y la destrucción parcial o total debido a las condiciones y conflictos socioeconómicos y políticos. Pero para conservar, primero hay que saber ¿qué se va a proteger? ¿De qué manera se puede acelerar el registro arqueológico para adelantarnos a la destrucción? La ciudad prehispánica de “El Tajín”, la ciudad del trueno, la zona arqueológica más importante del Norte de Veracruz y Patrimonio Mundial de la Humanidad se encuentra enclavada en la Costa del Golfo de México en la región conocida como Centro Norte del Estado de Veracruz. Una zona con destacada actividad de exploración y explotación petrolera conocida como el Paleocanal de Chicontepec, que cubre una extensión de aprox. 3,800 km2 y que se ubica en la porción Centro-Oeste de México, entre los paralelos 20°15´ y 21° 13´ de latitud Norte, –96° 58´ y -98°13´ de longitud Oeste, en una zona que comparten los estados de Veracruz y Puebla, abarcando un total de 14 municipios (Jiménez Meses y Sandoval Chávez. 2009:3). Por lo que además de los factores de riesgo ya enumerados, hay que agregar aquellos que resultan de un acelerado tránsito y migración humana que provocan cambios en el uso de suelo con la consecuente destrucción total o parcial, y saqueo de nuestro patrimonio cultural. 1
La poligonal de protección de “El Tajín” es un polígono irregular de 12.102 Km² y que comprende en su interior a las comunidades totonacas de San Antonio Ojital al noreste, Nuevo Ojital al noroeste, San Lorenzo Tajín al sureste y Tajín en la porción centro sur. Dicha poligonal nació de la necesidad de protección de la Zona Arqueológica del latente peligro de ser absorbida por la mancha urbana siendo un producto medular del Ordenamiento Territorial que implantó el “Plan de Manejo de la Zona de Monumentos Arqueológicos El Tajín” en 2010, bajo la dirección de la cDra. Patricia Castillo Peña y el Mtro. Daniel Nahmad Molinari. Del campo de manejo que corresponde a “Investigación”, bajo la dirección de la cDra. Castillo también surgió el “Proyecto de Mapeo Digital Tridimensional de El Tajín, Veracruz”, que durante 2011 obtuvo datos provenientes de tres sensores remotos: 1) una cámara térmica1, 2) ortofotos2, 3) LiDAR3 y durante 2012, 4) escáner terrestre (Castillo, Espinosa y Nahmad, 2010). El presente escrito se divide en dos partes: la primera centrada en los orígenes y principios técnicos de los sensores remotos y la percepción remota y su utilización en la Arqueología. La segunda parte, en el desarrollo de lo que yo he llamado “Prospección Arqueológica Remota” dentro de la poligonal de protección de la Zona de Monumentos Arqueológicos El Tajín, a dos años de hacerme cargo del procesamiento geomático4 de
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Para detectar daños estructurales a través de cambios en la temperatura basado en el principio de que todos los cuerpos absorben calor y que estas diferencias en las temperaturas muestran alteraciones en los cuerpos. La cámara termográfica puede determinar sin contacto fisico la cantidad de energía emitida. 2 Imágenes aéreas sin el error de la curvatura de la tierra. 3
LiDAR (Light detection and Ranging), es el más potente de los sensores remotos que permite conocer las características del paisaje: el medio físico y la arquitectura como un todo integrado aún bajo vegetación espesa o de difícil acceso. Su precisión y rapidez en la captura de los rasgos del terreno permite una reducción de tiempos con resultados de muy alta calidad y cuya confiabilidad verificada en campo, es muy alta. Tiene una gran potencial dentro de la investigación arqueológica: mapeo y cartografía en 3D, inventario, catalogación y conservación e investigación de los asentamientos arqueológicos (Parcak, 2009:76,77-80). 3 Fotografías aéreas cuyo error debido a la curvatura de la tierra es eliminado por medio de algoritmos. 4 La Tecnología Geoespacial o Geomática es una metodología integra los procesos de recolección de datos, captura, almacenamiento, integración, interpretación, análisis, producción y difusión de datos e información espacialmente referenciada para respaldar una toma de decisiones (Flores R. 1996:31). Es un concepto científico moderno que integra de manera sistemática métodos, técnicas y tecnologías para el manejo y soporte de información georeferenciada que provienen de la Geografía, Cartografía. Topografía, Ecología, Sistemas de Información Geográfica, Fotogrametría Digital, Teledetección, Informática, etc, entre otros. Incluye los procesos de recolección de datos, captura, almacenamiento, integración, interpretación, análisis, producción y difusión de datos georeferenciados (Flores R. 1996:31), que en este caso son relevantes para la investigación arqueológica. En el caso de El Tajín inlcuye: los sistemas de infirmaión geográfica, bases de datos y edición de imágenes.
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dichos datos para contribuir con el conocimiento y comprensión de la composición arquitectónica y natural al interior de esta área. 1.1.
PRINCIPIOS DE LA PERCEPCIÓN REMOTA O TELEDETECCIÓN
Percepción Remota o Teledetección puede definirse como el conjunto de técnicas por medio de la cuáles se pueden obtener datos de la superficie terrestre por medio de una variedad de dispositivos o “sensores” sin entrar en contacto con la superficie terrestre (Lillesand, Kiefer y Chipman, 2008:1). El término “sensor remoto” fue ideado a principios de la década de los 1960 para designar cualquier medio de observación remota, como la fotografía aérea, principal tecnología de aquel momento. Pero fue a partir de la Segunda Guerra Mundial cuando se produjo un notable desarrollo de las técnicas de teledetección a través del uso de los satélites espaciales y posteriormente todas éstas innovaciones se aplicaron a usos civiles (Parcak, 2009; Wiseman y El-Baz, 2007). La principal forma de clasificar a los sensores remotos es la que considera la procedencia de la energía con la que operan. En este sentido tenemos dos tipos de sensores (Parcak, 2009; Wiseman y El-Baz, 2007): 1.
Activos: cuando son capaces de emitir su propio haz de energía, que posteriormente reconcentra sobre la superficie que pretende observar. El equipo más común es el Radar y el LIDAR. Sus ventajas son que pueden operar de noche y que pueden penetrar las nubes.
2.
Pasivos: se limitan a recoger la energía electromagnética reflejada de los rayos solares o de su propia temperatura como los escáneres térmicos.
Otra propiedad importante de los sensores remotos es su resolución, que es la capacidad de registrar con detalle como resultado del efecto combinado de las diferentes clases de resolución que poseen, como (Parcak, 2009; Wiseman y El-Baz, 2007): 1. Resolución espacial: se refiere al nivel de detalle que ofrece en dicha imagen por cada una de las unidades espaciales más pequeñas que puede detectarse sobre una imagen: el pixel.
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2. Resolución espectral: Indica el número y ancho de las bandas que puede percibir el sensor. 3. Resolución radiométrica: Se refiere a la sensibilidad del sensor, a su capacidad para detectar variaciones en la radianción espectral que recibe. 4. Resolución temporal: Es la frecuencia de cobertura del sensor, en otras palabras, la periodicidad con la que éste adquiere imágenes de la misma porción de superficie. Entre los sensores remotos más importantes figuran (Campana y Forte, 2006; Lilliesand, Kiefer y Chipman, 2008; Parcak, 2009: 41-80; Wiseman y EL-Baz, 2007:1,2; Villa, 2011: 147-155): Fotografía Aérea. Aunque al principio ésta consistió en simples fotos desde globos aerostáticos, dirigibles y aeroplanos con el tiempo también se ha desarrollado, además de la fotografía vertical, para obtención de datos en planta, la fotografía aérea oblicua que proporciona datos en perspectiva de la superficie de la tierra, las ortofotos. Éstas últimas tienen la ventaja de combinar el detalle de una fotografía aérea con las propiedades geométricas de un dibujo en planta además de que su naturaleza digital facilita su uso, transporte, almacenamiento y manipulación. La ortofotogrametría es el resultado de un conjunto de imágenes aéreas, tomadas desde un avión o satélite, que han sido corregidas digitalmente para representar una proyección ortogonal sin efectos de perspectiva con la que es posible realizar mediciones exactas. Imágenes Satelitales. Han sido una importante herramienta en la obtención de imágenes de gran cobertura desde plataformas espaciales. Una de sus principales características es su capacidad de monitoreo debido a que se encuentran en órbita por periodos muy largos, además de su amplia cobertura, las imágenes resultan ser las más económicas a diferencia de otros sensores remotos. Funcionan enviando ondas de energía sobre el terreno al mismo tiempo que registra la energía reflejada para determinar distancias y características de la superficie terrestre y lo que ahí se encuentra a través del espectro 4
electromagnético, invisible para el ojo humano. Existen pancromáticas, multiespectrales e hiperespectrales, éstas últimas detectan diferencias muy sutiles. Algunos de los satélites que han proporcionado imágenes más importantes son: SPOT (10 m.), LANDSAT TM (30 m), LANDSAT Ikonos (1m), etc. LiDAR (Light detection and Ranging). Como el más potente de los sensores remotos es una tecnología que permite conocer las características del paisaje, el medio físico y la arquitectura como un todo integrado aún bajo vegetación espesa o de difícil acceso. Su precisión y rapidez en la captura de los rasgos del terreno permite una reducción de tiempos con resultados de muy alta calidad y cuya confiabilidad verificada en campo, es muy alta. Su funcionamiento se basa en la determinar la distancia desde un emisor láser a un objeto o superficie utilizando un haz láser pulsado de hasta 20-100,000 pulsaciones por segundo. Esto nos permite hacer reconstrucciones en tercera dimensión del paisaje con gran rapidez y precisión. Su ventaja más destacada es que puede identificar lo más pequeños cambios en el paisaje por su gran resolución espacial por pixel (hasta 3 cm) aunque su costo elevado puede ser su desventaja y limitar su uso. En resumen, la cualidad fundamental de las imágenes de los sensores remotos, en general, es la rapidez con que se trasmite una elevada cantidad y variedad de datos: síntesis y velocidad son las características principales aunado a su precisión geográfica. 1.2.
PROSPECCIÓN ARQUEOLÓGICA CON TELEDETECCIÓN O PERCEPCIÓN REMOTA.
El origen de la prospección arqueológica se remonta a principios del S. XX, donde la excavación fue por excelencia el “trabajo de campo arqueológico” y el objetivo de la prospección identificaba los lugares más adecuados para hacerlo. Se convirtió entonces en la fase inicial de todo diseño de investigación arqueológica (García San Juan, 2003: 1; Gallardo y Cornejo, 1986-409).Durante la década 1960-1970, la Nueva Arqueología dio un nuevo impulso a nuestra disciplina con la adopción de tecnología de otras ciencias (como por ejemplo, con tecnología geofísica y la fotografía aérea) mientras que 5
desde la perspectiva teórica, la Ecología Cultural, proveyó una nueva forma de ver y entender a los asentamientos del pasado. Por ello, en esa década se desarrollaron las bases teóricas y metodológicas que le dieron fundamento a la prospección en Arqueología (García San Juan, 2003: 2).En resumen, la manera tradicional de realizar una prospección arqueológica incluye: 1.
Partir de los recursos económicos y humanos con que se dispone
2.
La ejecución de un diseño de muestreo dependiendo de la escala del área y además el tiempo proyectado a partir del punto anterior,
3.
La definición de las variables que afectan la prospección como: la facilidad o dificultad del acceso al área de estudio, el riesgo al que pudieran someterse los arqueólogos por conflictos de diversa índole, las condiciones ecológicas o medio ambientales como áreas sujetas a inundación, desgaje de cerros, el grado de sedimentación dependiendo de la pendiente y los tipos de suelos, etc.
Se puede decir que la transición de la prospección arqueológica tradicional a aquella que se apoyó en los sensores remotos fue en la primera mitad de la década de los 1960, cuando se estableció dentro de nuestra disciplina un subcampo denominado “Arqueología Aérea”. Ésta se basó en el uso, principalmente de la fotografía aérea para cubrir áreas extensas o de difícil acceso tomando en cuenta escalas, sombras e intervalos de registro (Parcak, 2009:13,14). Posteriormente, también se incorporó la tecnología satelital con el uso de la película infrarroja, surgida en la década de 1940 (Villa, 2011:147) siendo las primeras imágenes de satelitales empleadas con fines arqueológicos, un conjunto de imágenes conocidas como CORONA (realizadas por un satélite espía norteamericano con dos cámaras que produjeron 800,000 fotos estereoscópicas de alta resolución de la porción NE de Estados Unidos (Villa, 2011:147). En el Área Maya, por medio de una combinación de imágenes satelitales y fotografía aérea, se cubrió un área de más de 250,000 km2para una mejor comprensión de la distribución de los asentamientos y su relación con vestigios de agricultura intensiva en Belice y Guatemala. No obstante, la completa integración del uso de los Sistemas de Información Geográfica y los datos de sensores
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remotos no se dio sino hasta la década de 1990; y fue entonces que se empezó a hablar de una “Arqueología Satelital”. Por último, cabe mencionar por su importancia en las investigaciones arqueológicas actuales el LiDAR, del que ya se habló, El primer reporte de su uso es de Stonehenge, en Reino Unido donde se usó para mapear con precisión (con un margen de error de 15 cm) todos los rasgos arqueológicos presentes (Holden et.al.,2002; Shell, 2002 citados en Parcak, 2009:77). En Brittany, Francia se empleó para visualizar el paisaje que rodeaba a los asentamientos de Carnac (Roughley, 2001, 2002, 2004 citado en Parcak, 2009:77). En Mesoamérica, se ha aplicado en el sitio maya de Caracol en Belice (Chase et al., 2011:387-398) y en el Occidente de México, en el sitio purépecha de Angamuco en la Cuenca del Lago de Pátzcuaro (Fisher, http://resilientworld.com, 2012) para cartografiar a través de la vegetación y registrar en detalle el paisaje natural y construido incluyendo rasgos naturales y arquitectura pública y doméstica, e identificar modificaciones en el paisaje, como campos de cultivo, etc. El uso de la percepción remota en arqueología ha sido un fenómeno creciente a la par del desarrollo de las tecnologías de los sensores remotos. La búsqueda de una perspectiva diferente a la visión humana ha sido, básicamente uno de los principales objetivos de esta tecnología que además ha permitido obtener ventajas para nuestros objetivos de rápida identificación y registro con imágenes de amplia cobertura, que además nos permiten cuidar al mismo tiempo el recursos humano y patrimonial. Por tanto, y de acuerdo a todo lo anterior, puedo afirmar que cuando hacemos prospección arqueológica a través de los datos de los sensores remotos, haciendo teledetección o percepción remota estamos hablando de “Prospección Arqueológica Remota”.
2.1.
LA PROSPECCIÓN ARQUEOLÓGICA REMOTA EN EL TAJÍN, VER.
La Prospección Arqueológica Remota en “El Tajín” requirió de un procesamiento previo dentro de un Sistemas de Información Geográfica (SIG5) desarrollado para tal objetivo. 5
Un sistema de Información Geográfica o SIG es un sistema de captura, almacenamiento, integración, manipulación, análisis y despliegue de datos espacialmente georeferenciados que producen mapas y datos tabulares (Fazal, 2008:7). Es una de las tecnologías de la información que ha transformado muchas disciplinas y en el caso
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En el caso de “El Tajín”, durante la construcción de este SIG, definido dentro del datum WGS846 y usando como unidad territorial la cuenca hidrográfica7, las diferentes capas temáticas fueron almacenadas en una geodatabase8 que incluye hasta el momento:
Curvas de nivel cada 100 m, 50 m, 20 m, 10 m, 5 m, 1 m y 0.50 m
Subcuencas de la Cuenca del Río Tecolutla (RH27B)
Vías de comunicación (caminos, carreteras, veredas, terracería, asentamientos humanos, cuerpos de agua, corrientes de agua, etc.)
Datos de sensores remotos (termografía, ortofotos, mosaico de datos de LiDAR e imágenes satelitales pancromáticas y multiespectrales)
Datos arqueológicos previos (sitios previos en la región de El Tajín, sitios con arquitectura formal del proyecto regional, mapa de Krotser de “El Tajín”. (19691970) ya georeferenciado9 y el polígono del área declarada Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO.
Una vez ya integrados los datos en este SIG inició la prospección arqueológica remota con el análisis de las imágenes satelitales SPOT, que son las capas de información con menos resolución. Primeramente con las pancromáticas (blanco y escala de grises con resolución de 2.5 m) para analizar la presencia de rasgos que destaquen en el paisaje y la distribución de éstas). Posteriormente, toca el turno de las imágenes satelitales con una resolución de 2.5 m en el caso de las imágenes con falso color y la multiespectral con una resolución de 10 m. Con éstas últimas fue posible destacar las formas artificiales del entorno natural, como se observa en la Figura 1.
arqueológico ha sido revolucionario, debido a que facilita el trabajo desde la etapa previa, durante y posterior al campo. 6 WGS84son las siglas en inglés deWorldGeodetic System84(que significa Sistema Geodésico Mundial 1984). Se estima un error de cálculo menor a 2 cm. Y consiste en un patrón matemático de tres dimensiones que representa la tierra por medio de un elipsoide, un cuerpo geométrico más regular que la Tierra. 7 Que no se debe confundir con la cuenca o subcuenca hidrológica la cual se refieren a unidades territoriales que además de sus elementos superficiales abarcan también la estructura hidrogeológica. En otras palabras, el concepto de cuenca hidrográfica hace referencia a la zona de escurrimiento superficial de las precipitaciones, mientras que el de cuenca hidrológica incluye también a las aguas subterráneas. Dependiendo de la geología del sitio, estas cuencas pueden ser diferentes, ya que en muchos sitioses normal que el agua subterránea se mueva en direcciones diferentes que la superficial y aflore en sitios diferentes a la de la cuenca donde cayeron las precipitaciones que la alimentan. (Ley de Aguas Nacionales - DOF 18-04-2008). En este caso, sólo nos enfocaremos en las corrientes superficiales y por ende en las cuencas y subcuencas hidrográficas. 8 Una geodatabase es una colección de datasets o conjuntos de datos geográficos de varios tipos contenida en una carpeta de sistema de archivos común. 9 La georeferenciación es refiere al posicionamiento de un objeto en el espacio dentro de un SIG (representado mediante punto, vector, área, volumen) con un sistema de coordenadas y datum o modelo de proyección definido
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Como paso siguiente, toca el turno de analizar el Modelo Digital de Elevación o MDE derivado de LiDAR que es un modelo digital donde se aprecian la topografía en un falso 3D como se observa en la siguiente Figura a la que se le ha sobrepuesto el Último mapa elaborado de El Tajín, con el objeto de saber qué fue lo último que se registró Krotser (1969-1970, Figura 2) y poder determinar lo nuevo.
Figura 1. Imágenes satelitales: pancromática (abajo), multiespectral (abajo izquierda) y con Falso Color (arriba derecha).
Posteriormente, se llevó a cabo el análisis alternado de las imágenes de las diferentes capas de información: ortofotos (con una resolución de 0.05 m) y el modelo derivado de LiDAR (con 0.20 m de resolución) e imágenes generadas con herramientas RGB para transformar las ortofotos en imágenes multiespectrales para la detección de distintas características de materiales (piedra, minerales, agua, etc.), como se observa en la Figura 3 y 4. Para esto, los criterios para la prospección arqueológica remota son los mismos que se aplican en campo respecto a los lugares con distintos grados de potencial arqueológico, con la ventaja de cubrir un área más extensa que nos permite detectar patrones espaciales y arquitectónicos. Igualmente se determinan los grupos
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Figura 2. Mapa de Krotser sobrepuesto al modelo digital de elevación derivado de LiDAR del Polígono de Portección de El Tajín.
arquitectónicos hasta ahora bajo el principio básico de proximidad, así como el uso de los espacios y la arquitectura para delimitar accesos y barreras que clarifican la asociación o no de los edificios identificados para la determinación de los Grupos o complejos arquitectónicos.
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Figura 3. Distintos arreglos en colores RGB de los cuadrantes de LiDAR para identificación de vestigios arqueológicos en la porción Norte del Polígono de Protección de El Tajín..
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Figura 4. Muestra un comparativo de imágenes procedentes de LiDAR (izq.), ortofoto en blanco y negro con curvas de nivel sobrepuestas y (centro) y ortofoto en color RGB (der.)
Seguidamente, se procede al registro de las características de cada una de las estructuras en las cédulas de la base de datos y obtener estos datos de las imágenes en 2D y 3D (Figura 5).Los mismos pasos se repiten para cada una de las estructuras. Lo que corresponde ahora es la verificación en campo de lo identificado en la interfaz digital. Para esto, tanto en la etapa previa como en el campo se usan mapas digitales e impresos para obtener coordenadas para ubicar los edificios, los caminos, carreteras y accesos hacia estas estructuras mediante un geoposicionador satelital. Y ya en el campo se toman datos del recorrido mediante su grabación en tiempo real con el mismo dispositivo geoposicionador, se toman fotografías y se hacen las anotaciones pertinentes. De vuelta en gabinete se adjunta la nueva información en la base de datos y se crean modelos 3D de los edificios más significativos como se observa en la Figura 5, finalizando así la prospección arqueológica remota que se concreta en un inventario y tipificación de estructuras arqueológicas ya verificadas desde superficie en campo. Hasta este momento podemos decir que tenemos mayor claridad sobre lo que vemos en el terreno semioculto y a tener una mejor comprensión de la distribución y naturaleza de los edificios y rasgos arqueológicos.
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Figura 5. Algunos ejemplos de edificios en 3D derivados de los datos de LiDAR.
3. 1. COMENTARIOS FINALES En concreto, en un área de poco más de 3 km2, al norte de la poligonal, se han registrado
hasta
ahora
91
nuevas
estructuras,
en
cinco
nuevos
conjuntos
arquitectónicos y 40 rasgos y estructuras arqueológicas nuevas en la porción Norte del gran Complejo de las Columnas. Esto significa un avance asombroso si se piensa que un año se avanzó casi un tercio del polígono, y la investigación que podría llevarse 10 años se completaría en sólo tres. Hoy en día se puede decir, que la prospección arqueológica remota, es decir, aquella que se basa en la teledetección o prospección remota como primer acercamiento es más precisa, más rápida y más eficiente que nunca sobre todo porque permiten identificar y analizar, sin perturbar. Al no ser una técnica intrusiva. Y más allá los datos obtenidos nos permiten hacer inferencias cuantitativas que nos permiten determinar distancias preventivas para proteger los sitios conocidos desde la superficie con base en las distancias que se observan en los mapas; o seleccionar con mejores criterios las áreas a excavar, algo mucho mejor que hacerlo a juicio o de manera intuitiva, sobre todo cuando se poseen datos de LiDAR, el más potente de los sensores remotos. Las 13
herramientas y la forma de hacer arqueología están cambiando y adaptándose a los avances tecnológicos y a la rapidez de acción que exigen los tiempos en que ahora vivimos, ya que la velocidad de los riesgos y la potencial destrucción así lo exige. BIBLIOGRAFÍA
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