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Fotogrammetria termica: si aprono nuove frontiere nell’analisi dei siti archeologici

livello elementare
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ARGOMENTO: ARCHEOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: na
parole chiave: termofotogrammetria 

 

 

La tecnologia avanza e i sistemi di rilevamento consentono di ricavare informazioni un tempo nascoste da ostacoli fisici 
Sebbene i dati sperimentali mostrano che le immagini termiche aeree possano rivelare una vasta gamma di caratteristiche archeologiche sia superficiali che sotterranee, ostacoli tecnologici e metodologici hanno in passato limitato un uso più diffuso di questo promettente metodo di prospezione. Recenti progressi nella sofisticazione delle termocamere, la sempre maggiore affidabilità e disponibilità di mezzi aerei e droni commerciali e la crescente potenza dei pacchetti software fotogrammetrici stanno di fatto rivoluzionando la capacità degli archeologi di raccogliere, elaborare e analizzare le immagini termiche dal cielo.

Uno studio del Dormuth College fornisce un’interessante panoramica della teoria alla base della termografia aerea in archeologia, nonché una discussione di un insieme emergente di metodi sviluppati dagli autori per intraprendere dei sondaggi archeologici di successo.

Dormuth College. Figura 4: un blocco di camera dell’era Chaco (LA 170609) a Blue J, NM come appare in: (a) immagine termica 5:18; (b) piano architettonico prodotto da scavi di prova; (c) un’immagine a colori e immagini termiche da (d) 6:18; (e) 7:18; e (f) 9:58 pm. Credito Le immagini sono di Jesse Casana, John Kanter, Adam Wiewel e Jackson Cothren. 2014 da Termografia aerea archeologica: un caso di studio presso la Chaco-Era Blue J Community, New Mexico. Journal of Archaeological Science. 45: 207-219

Gli autori (Casana et alii), riassumendo le loro indagini effettuate in diversi siti archeologici nord americani, mediterranei  ed orientali (Vicino Oriente), illustrano alcuni contesti in cui la termografia aerea è risultata molto efficace, evidenziando come la copertura della fascia esplorata, la composizione del suolo, la profondità dei manufatti antichi possono essere ancora delle sfide. Inoltre, sulla base delle esperienze acquisite nelle loro ricerche, evidenziano nuovi approcci per filtrare il rumore causato dalla vegetazione nonché metodi per migliorare i risultati, utilizzando anche delle sofisticate immagini termiche radiometriche. Lo studio dimostra come le ultime immagini termiche aeree stiano trasformando il modo di fare archeologia utilizzando i nuovi mezzi tecnologici. Oggigiorno la disponibilità di moderne telecamere termiche, di droni low cost commerciali e sofisticati software GIS per la correlazione fotogrammetrica hanno di fatto introdotto nuove possibilità gli archeologi.

In sintesi i risultati, pubblicati in Advances in Archaeological Practice offrono un valido strumento per gli studiosi su come usare la termografia aerea anche in campo archeologico.

Vediamo di comprendere meglio
Gli archeologi hanno a lungo utilizzato immagini a infrarossi termici per localizzare l’architettura sepolta e altri elementi del paesaggio culturale. La radiazione termica infrarossa associata a tali caratteristiche archeologiche dipende da diverse variabili, tra cui la composizione del suolo, il suo contenuto di umidità e la copertura vegetale. I metodi convenzionali di geofisica, come il field walking, hanno consentito agli archeologi di ottenere, nel migliore dei casi, dati per un ettaro al giorno. Grazie alla termografia aerea è possibile raccogliere dati sul campo in un’area molto più ampia ed in un tempo molto più breve.

La nuova termografia aerea ha anche altri vantaggi
Le fotocamere precedenti non erano in grado di registrare dati di spettro completo o dati di temperatura per ogni pixel di un’immagine. Le telecamere termiche radiometriche odierne, abbinate a piccoli droni economici e facili da pilotare, controllabili da smartphone o tablet, hanno reso la termografia aerea più accurata, completa e accessibile.
La mappatura del merging di più immagini aeree (mosaico) è diventata anche più facile grazie ai nuovi software fotogrammetrici, che consentono di allineare automaticamente le immagini, offrendo funzionalità di orto-immagine, e correggono le immagini per uniformare la scala.

L’utilizzo di mezzi aerei a pilotaggio remoto (UAV o SAPR Sistemi Aerei a Pilotaggio Remoto) sono stati una vera e propria rivoluzione per una pluralità di settori. Da diversi anni, infatti, le tecnologie che hanno portato alla nascita dei droni operanti nelle tre dimensioni hanno permesso di sviluppare sistemi sempre più avanzati e specifici. Applicando le tecniche fotogrammetriche alle immagini termiche raccolte con i droni è possibile ottenere un rilievo 3D e fare delle modellazioni tridimensionali dei siti all’interno dei quali si trovano i monumenti d’interesse storico-archeologico, sviluppando ogni punto sulla base delle coordinate acquisite (Est, Nord e Quota).

DJI Phantom 3 Professional, drone dotato di videocamera stabilizzata tramite gimbal a 3 assi dotata di sensore da 12MP e obiettivo con angolo di campo di 94° e apertura focale di f/2.8. Riprese aeree in qualità  video 4K e alla profondità dei colori che la videocamera è in grado di catturare.

Questi sistemi possono montare diversi sensori che possono dare informazioni correlabili fa loro rendendo il quadro di situazione più evidente. La tecnologia avanza e sono disponibili camere termiche leggerissime e sempre più performanti nella risoluzione e accuratezza dei dati raccolti.

La tecnologia termografica misura le radiazioni nella banda dell’infrarosso emesse dai corpi sottoposti a sollecitazione termica. Per la raccolta dei dati utilizza una termocamera a raggi infrarossi che permette di individuare e stabilire situazioni anomale, in base a differenze di temperatura, esistenti e rilevabili nella zona o nel punto che si sta analizzando.

 

Nei termogrammi una barra laterale indica la suddivisione dei colori in base alle temperature rilevate nella zona in esame, le zone più fredde sono contraddistinte con colori scuri, tendenti al blu, le zone più calde vanno dal colore rosso arancio fino al bianco. Attraverso l’interpretazione dei colori si può stabilire la distribuzione della temperatura in un determinato punto in cui si sta effettuando l’indagine.

Chiesa Collegiata di Santa Maria Maggiore nella Rabatana di Tursi (MT). Particolari della facciata est. Confronto tra immagine al visibile (immagine a dx) e all’infrarosso (immagine a sx). È ben visibile nell’immagine infrarosso la disomogeneità termica prodotta dai materiali costituenti l’arco di scarico della volta originaria non più presente. Esempio tratto dal: GNGTS – Atti del 22° Convegno Nazionale. E. Geraldi, F. T. Gizzi e N. Masini Istituto per i Beni Archeologici e Monumentali – Sezione di Studi Federiciani – Potenza

 

Attraverso la termografia aerea con sistemi SAPR è possibile dunque ottenere informazioni sullo stato di strutture, siti archeologici in modo rapido ed estremamente sicuro. I dati raccolti vengono integrati in sistemi di georeferenziazione a fini GIS. Per ottenere la massima accuratezza in termini di coordinate geografiche, i dati vengono quindi correlati tramite sofisticati sistemi topografici GNSS (GEOMAX) in grado di produrre modelli matematici basati su coordinate geografiche con precisione cinematica orizzontale dell’ordine del centimetro.

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