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di Curt Hopkins
L'USO DEL LiDAR RIVOLUZIONA L'ARCHEOLOGIA



Un sistema completo di LIDAR.


"È un cambiamento di paradigma," afferma l’archeologo Chris Fisher. "Proprio come l'avvento del radiocarbonio, il LiDAR avrà lo stesso impatto".
LiDAR, o "light detection and ranging," agisce come una sorta di radar con luce, colpisce l'area di destinazione con il laser e registra il tempo necessario per riflettere il raggio, perché ritorni agli strumenti.
Archeologo specializzato in Messico occidentale, Fisher studia il modo in cui gli ambienti influenzano e cambiano le culture. LiDAR lo ha aiutato a delineare meglio il quadro del Messico antico, portandolo a conoscere l'Impero Purepecha, prima poco conosciuto.
Nel campo una volta non tecnologico dell’antropologia, strumenti di alta tecnologia stanno permettendo nuove scoperte quasi ogni giorno. Diversi anni fa, Fisher iniziò con robusti computer palmari e alcuni ricevitori GPS per mappare la città recentemente scoperta di Sacapu Angamuco nel Messico occidentale, occupata all’incirca dal 1000 al 1350 d.C. I Purepechan o Tarasco si erano dimostrati più difficili da individuare archeologicamente dei loro contemporanei e rivali, gli Aztechi. Ma i dati raccolti e la georeferenziazione hanno consentito a Fisher d'identificare con precisione la città che in un momento importante fu sede del loro Impero e di farlo in una frazione del tempo che ci sarebbe voluto con rilevazioni topografiche al suolo. Eppure, non c'era altro da fare.
L'anno scorso, il LiDAR ha permesso a Fisher creare una vera e propria immagine dettagliata dell’importante capitale mesoamericana. Questo comprendeva la scoperta di diverse piramidi, complessi cerimoniali e migliaia di residenze e altri edifici che nessuno sapeva fossero esistiti nella città. Si sa molto dei Purepecha al momento del contatto con gli europei nel XVI secolo, ma poco era stato scoperto sulle loro origini.


Queste tre immagini illustrano come gli scienziati possono visualizzare informazioni LiDAR, in tre modi.
L'immagine superiore è una restituzione di LiDAR non filtrata, la seconda è filtrata per visualizzare le caratteristiche superficiali e preistoriche a terra, e l'ultima è filtrata ancora di più per mostrare le antiche strutture che rimangono.
Chris Fisher


"Abbiamo usato il sistema LiDAR volando sopra l'antica città lo scorso gennaio e siamo stati in grado di utilizzare i dati dell'estate scorsa" ha detto Fisher. "Siamo stati in grado di analizzare e modificare i dati di un bel po' da allora. Wow! Ciò che rende unico il nostro uso di LiDAR è la densità di punti e i livelli di alta precisione. I nostri dati sono come la scena in Avatar, dove si ha la visione tridimensionale per progettare l'assalto alla struttura della casa."

LiDAR, abbreviazione di "light detection and ranging," è una tecnologia di rilevamento remota. Analogamente al radar, una matrice LiDAR emette luce su un obiettivo, spesso tramite laser. La luce può essere nel campo visibile dello spettro, nei raggi ultravioletti o nel vicino infrarosso. Si misura il tempo che necessario perché la luce ritorni riflessa indietro allo scanner, con ogni misurazione registrata come un punto. In archeologia, i dati così raccolti sono utilizzati per tracciare le differenze nell'elevazione e forma; da questa nube di dati, è costruita un'immagine dell'area osservata.
Oltre all'archeologia, LiDAR ha usi in geologia, silvicoltura, usi agricoli, militari e meteorologici; esso è abbastanza accurato per ambienti urbani, per esempio, per tracciare un grafico e per tracciare linee di trasmissione elettrica sulla mappa. Come dare agli scienziati una foto di ciò che si trova sotto di loro su (e sotto) il suolo, LiDAR può anche misurare pioggia e prodotti chimici.
Anche se spesso distribuito su aerei che volano lungo piani di volo appositamente registrati, coprendo un'area con copertura strisce e sovrapposti, LiDAR può essere impiegato anche su veicoli terrestri ed è anche usato in dispositivi fissi fare scansioni 3D di vani costruiti e oggetti.

Il progetto di Fisher e dei suoi studenti è dedicato alla comprensione del cambiamento del paesaggio nel tempo, nella storia, e può servire in definitiva a intendere il nostro futuro. Fisher e il suo team cercano di capire come l'ambiente ha permesso lo sviluppo di un popolo, che fu capace di limitare l'espansione azteca.
La scienza pura non è la sola logica per l'uso di LiDAR e altre tecnologie. In stretto tempo economico, permette di risparmiare sui fondi della ricerca accademica, quindi tutto ciò che può risparmiare denaro è il benvenuto.apA "La tecnologia LiDAR (aiuta) a mappare non solo l'architettura antica," Fisher ha scritto, "ma"il paesaggio sottostante in modo più conveniente di quanto non si riesca a fare con una tradizionale indagine archeologica.
Inoltre, la qualità dei dati è migliore di qualsiasi metodo precedente.
"LiDAR è stato da un po' (dagli anni 80) ampiamente usato per l'archeologia nel Regno Unito e altri luoghi in Europa," ha detto Fisher. "Ma solo di recente la sua risoluzione è diventata abbastanza alta per vedere le singole parti archeologiche. Ogni punto che abbiamo ha una gamma di più/meno di 2,5 cm — circa le dimensioni di un cubo di Rubik. Così ora noi possiamo usarlo per indagare non solo antiche città, ma il panorama più ampio e connessioni tra queste caratteristiche sul paesaggio. Per la prima volta siamo in grado di registrare il mondo nello stesso modo in cui lo sperimentiamo — in tre dimensioni. "


Gli aerei con il sistema LIDAR mappano in "strisce" che sono ricucite insieme dal computer.
Topoflight

Una rivoluzione geospaziale
Il solo altro uso analogo di LiDAR, dal momento che ha aumentato la densità dei dati, era stato effettuato da Arlen e Diana Chase, nel sito archeologico di Caracol in Belize. In quattro giorni di voli con strumentazione LiDAR nel 2009, erano state raccolte più informazioni rispetto ai 25 anni precedenti di indagini in quel sito, compiendo una mappatura di 80 miglia quadrate di città e dei suoi dintorni.
Arlen Chase ha brevemente risposto alle nostre inchieste. ("Io sono attualmente a Caracol con un BlackBerry che a mala pena trasmette l'invio tramite una torre delle cellule del Guatemala," ha scritto). Ha concordato con la descrizione di Fisher di LiDAR. "LiDAR è una svolta paradigmatica per l'archeologia," ha scritto. In realtà, lui, Diane Chase e Fisher hanno pubblicato insieme una carta ancora pubblicato che rende quel caso: "la rivoluzione Geospaziale in archeologia: LiDAR, indagine regionale e la protezione e la ricostruzione delle società antiche."
In che cosa esattamente consiste questa rivoluzione? Velocità. Costo. Complessità. LiDAR e la sua tecnologia correlata hanno compresso la raccolta dei dati, nello stesso modo in cui il calcolo stesso ha aumentato la velocità di elaborazione di calcoli numerici di informazioni. Un paesaggio, con i suoi manufatti architettonici e agricoli, può essere mappato in dettaglio straordinario in una frazione del tempo che era necessaria prima per prendere tutte le misure e per un prezzo molto ridotto. In questo modo gli archeologi possono spendere più del loro tempo per modellare, ragionare e teorizzare, utilizzando i dati, piuttosto che per la semplice raccolta degli stessi dati.
Inoltre, le informazioni raccolte sono plausibilmente immuni dai danni del tempo, o almeno più resistenti a deperire rispetto a molte delle prime informazioni di archeologia.
"I dati sono indelebili," Fisher ha detto, "non come una fotografia; [che] si degrada. Essi rappresentano anche una nuvola di punti, piuttosto che un'immagine statica. Noi, come archeologi, combattiamo una battaglia già persa per preservare il patrimonio culturale di fronte a un mondo in continua espansione. LiDAR congela il paesaggio - tutto in quel paesaggio; vegetazione, animali, ecc - in questo momento. Immaginate se avessimo immagini LiDAR per siti archeologici rovinati da un centinaio di anni fa. Ci auguriamo che fra cento anni da oggi i ricercatori saranno in grado di utilizzare i nostri dati LiDAR per indagare Angamuco in un modo che noi non possiamo concepire ancora".

Immagini cortesemente concesse da OpTech

Fonte: Ars Technica, 10 marzo 2012.


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