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  Address: OCEAN4FUTURE

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

Reading Time: 5 minutes

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

 

La ricerca archeologica con termocamere montate su droni aerei è sempre più promettente ed i sistemi di rilevamento consentono oggi di poter scoprire artefatti sotterranei in aree di vaste dimensioni ed in breve tempo.
Sebbene i dati sperimentali mostrino che le immagini termiche aeree possano rivelare una vasta gamma di caratteristiche archeologiche, sia superficiali che sotterranee, esistono problemi tecnici e metodologici che limitano un uso più diffuso di questo metodo di prospezione. Recenti progressi nella sofisticazione delle termocamere, la maggiore affidabilità e disponibilità di mezzi aerei e droni 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.

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è droni-con-camere-termiche-1024x802.gif

Uno studio del Dormuth College, pubblicato dalla Cambrigde University Press, fornisce un’interessante panoramica della teoria alla base delle attuali tecniche di termografia aerea impiegate in archeologia, nonché i metodi sviluppati dagli autori per ottimizzare i sondaggi archeologici.

una 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

Nello studio gli autori, riassumendo le loro indagini effettuate in diversi siti archeologici nord americani, mediterranei ed orientali (nel vicino Oriente), illustrano alcuni contesti in cui la termografia aerea è risultata molto efficace. Di contro evidenziano come la “copertura della fascia esplorata”, la composizione del suolo e la profondità dei manufatti antichi possano essere ancora delle sfide.

Sulla base delle esperienze acquisite nelle loro ricerche, gli autori suggeriscono nuovi approcci per filtrare il rumore causato dalla vegetazione nonché metodi per ottimizzare i risultati, utilizzando anche sofisticate immagini termiche radiometriche. In estrema sintesi lo studio dimostra come le immagini termiche aeree, ottenute con i sistemi di nuova generazione, stiano trasformando il modo di fare archeologia ed i risultati sembrano confermarlo.

Vediamo di comprendere meglio
Gli archeologi hanno a lungo utilizzato immagini a infrarossi termici per localizzare l’artefatti sepolti ed 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, come il field walking, hanno consentito agli archeologi di esplorare, nel migliore dei casi, un ettaro al giorno. Grazie alla termografia aerea è ora possibile raccogliere dati in un’area molto più ampia ed in un tempo molto più breve.

La nuova tecnica di termofotogrammetria 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 sempre più accurata ed accessibile anche a piccoli gruppi di ricercatori. Il merging di più immagini aeree (mosaico) è diventato più facile grazie ai nuovi software fotogrammetrici che consentono di allineare automaticamente le immagini, offrendo funzionalità di orto-immagine e correggendole per uniformare la scala.

L’utilizzo di droni aerei (UAV o SAPR Sistemi Aerei a Pilotaggio Remoto) sono stati una vera e propria rivoluzione per una pluralità di settori. Di fatto da diversi anni 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 tridimensionale (3D) e fare delle modellazioni dei siti all’interno dei quali si trovano i monumenti d’interesse storico-archeologico, sviluppando ogni punto sulla base delle coordinate acquisite.

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 di loro, rendendo il quadro di situazione più evidente. Inoltre, sono disponibili camere termiche leggerissime e sempre più performanti nella risoluzione e accuratezza dei dati raccolti.

Come funziona?
La tecnologia termografica misura le radiazioni nella banda dell’infrarosso emesse dai corpi quando sottoposti a sollecitazione termica. Per la raccolta dei dati utilizza una termocamera a raggi infrarossi che permette di individuare e stabilire situazioni termiche anomale, in base alle differenze di temperatura 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 sn) e all’infrarosso (immagine a ds). 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 quindi possibile ottenere informazioni sullo stato delle strutture dei siti archeologici in modo rapido ed estremamente sicuro. I dati raccolti vengono integrati da quelli dei sistemi di georeferenziazione per poterli rappresentare nei sistemi GIS. Per ottenere una 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.

Lo stato dell’arte è in continuo sviluppo e le applicazioni di termografia aerea potranno fornire ai ricercatori strumenti sempre più accurati, consentendo l’ottimizzazione delle ricerche sia in termini di scoperta che di precisione con ricadute sui costi globali.

Andrea Mucedola

 

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Andrea Mucedola
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