Estudos de caso

Mapeamento com drone descobre sítios arqueológicos prioritários em Doganella

Os investigadores da Universidade de Duke utilizaram recentemente o eBee X e a série MicaSense RedEdge-MX em Itália para mapear um grande sítio arqueológico.

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Share | 01/27/2022

Não muito longe de Roma, na província de Orbetello, encontra-se Doganella (séculos VII-III a.C.), onde se situa uma das mais ricas e importantes colónias etruscas da Etrúria. Aqui, o Professor Dr. Maurizio Forte da Universidade de Duke lidera uma equipa de arqueólogos que está a implementar um novo fluxo de trabalho totalmente digital para preservar sítios de escavação inteiros e os seus achados para uma maior acessibilidade em todo o mundo.

A história por detrás da transformação de Doganella reside nas estruturas e artefactos enterrados que aguardam a equipa logo abaixo da superfície. Utilizando uma combinação de registo de dados geoespaciais, deteção remota e fotogrametria por drone, o Dr. Forte e Antonio Lo Piano, um estudante de doutoramento em estudos clássicos, lideram uma equipa de investigação na criação de uma réplica em 3D de todo o local – e há muito terreno para cobrir.

Detalhes do projeto  
Tipo de missão: Arqueologia
Localização: Itália, Vulci (Montalto di Castro) e Doganella (Orbetello)
Área: 700 ha / 1.730 A
Drone: eBee X
GSD: 4,8 in/pixel a 60% de sobreposição
RTK/PPK: Nenhum
Voos: 20
Total de imagens: 15,000
Tempo de processamento: semanas
Processamento: Pix4D, Metashape
Saídas: Orthomosaic, DTM, NDVI, mapas multiespectrais, modelos 3D, nuvens de pontos
Dados por: Universidade de Duke

Novo campo, resultados mais rápidos

Doganella, juntamente com o seu sítio irmão Vulci, perto da cidade de Montalto di Castro, tem cerca de 700 hectares e apresenta um terreno que se assemelha a um campo agrícola dos tempos modernos. Ambos os sítios arqueológicos ainda não foram cartografados ou totalmente investigados e estima-se que 95% dos vestígios arqueológicos ainda estão enterrados e só são acessíveis através de deteção remota.

O sítio arqueológico de Doganella, na província de Orbetello, em Itália, tem todas as aparências de um campo agrícola moderno, em vez da florescente colónia etrusca que foi em tempos. Fotografia: Universidade de Duke

O Dr. Forte, um defensor de longa data da utilização de métodos digitais para o trabalho de campo arqueológico, sabia que um drone ajudaria a equipa a recolher dados e a identificar áreas de interesse, ao mesmo tempo que orientaria os esforços de proteção do local e de futuras escavações.

O principal objetivo da equipa, de junho a dezembro de 2021, foi a criação de mapas classificados da paisagem com uma identificação precisa das marcas de solo e das marcas de cultura. As marcas de solo e as marcas de cultura identificam geralmente o contorno de edifícios arqueológicos, sepulturas, estradas ou outras infra-estruturas.

Equipa de arqueologia da Universidade de Duke, (E-D) Nevio Danelon, especialista em fotogrametria, Dr. Maurizio Forte e Antonio LoPiano, Ph.D. Candidato no terreno com o eBee X.
Fotografia: Universidade de Duke

Os drones aéreos e especialmente os modelos de asa fixa de longo alcance, como o eBee X, podem cobrir rapidamente toda a superfície de um sítio arqueológico de grande escala. Em comparação, a quantidade de cobertura necessária para o projeto Doganella, por si só, exigiria semanas ou meses de levantamentos tradicionais no terreno.

 

“A utilização de drones multiespectrais na arqueologia etrusca é realmente rara e estes resultados são extraordinários. Num período de tempo relativamente curto, gerámos milhares de imagens e dados com uma precisão muito elevada e com vários resultados: modelos digitais de terreno, nuvens de pontos, ortomosaicos, cartografia espetral, modelos 3D. Em suma, a criação de uma paisagem arqueológica de múltiplas camadas nunca antes vista.”

Dr. Maurizio Forte, Universidade de Duke

 

Potencial de cartografia multiespectral

Outro desafio é que, no verão, a paisagem arqueológica é dominada pela vegetação e pelas culturas, o que torna difícil para a equipa reconhecer sítios e características arqueológicas apenas com imagens RGB.

A utilização de um sensor multiespectral de 5 bandas pode classificar a paisagem por infravermelhos e NDVI e identificar características arqueológicas relacionadas com a percentagem de humidade, a vegetação e o crescimento das culturas.

O Dr. Forte pilota drones há anos e, para satisfazer as exigências desta expedição, fez uma parceria com a senseFly (atualmente AgEagle) para utilizar um eBee X emparelhado com um sensor multiespectral RedEdge-MX da série MicaSense.

Durante algumas semanas, a equipa pilotou o eBee X 20 vezes, recolhendo 15 000 imagens com 60-70% de sobreposição e uma precisão de 4,8 in/pixel. As imagens foram depois processadas no Pix4D e no Metashape para criar uma variedade de resultados.

Este modelo digital de superfície mostra as variações de elevação no terreno.
Fotografia: Universidade de Duke

“A utilização de drones multiespectrais na arqueologia etrusca é realmente rara e estes resultados são extraordinários”, afirma o Dr. Forte. “Num período de tempo relativamente curto, gerámos milhares de imagens e dados com uma precisão muito elevada e com vários resultados: modelos digitais de terreno, nuvens de pontos, ortomosaicos, cartografia espetral, modelos 3D. Em suma, a criação de uma paisagem arqueológica multicamada nunca antes vista.”

Nesta encosta do terraço natural principal, podem ver-se as muralhas da cidade a sul e a nordeste, indicando o maior troço do circuito de muralhas e a porta principal da cidade. Fotografia: Universidade de Duke

Comuns nas primeiras povoações, os muros defensivos, visíveis na morfologia do terreno (lados N e E das imagens), serviam para proteger a colónia contra os forasteiros. Estes perímetros não podem ser vistos nas imagens RGB, mas são mais fáceis de identificar graças à combinação de imagens multiespectrais e modelos digitais de elevação.

Olhando para uma secção da muralha da cidade no nordeste, as áreas roxas escuras indicam montes e a área entre eles é a muralha da cidade roubada. Fotografia: Universidade de Duke

“O sensor RedEdge-MX da série MicaSense é de vanguarda e a inclusão de 5 bandas proporcionou resultados excepcionais”, afirma o Dr. Forte. “A nossa equipa conseguiu identificar numerosos túmulos individuais, estruturas e grandes secções da antiga rede de ruas ainda enterradas nos campos destes locais, graças às capacidades da câmara”.

Vários quarteirões de estruturas rectangulares a roxo podem ser vistos aqui, entre as ruas marcadas a amarelo. As regiões mais escuras do NDVI estão também relacionadas com a área mais densa de dispersão de artefactos à superfície, incluindo fragmentos de azulejos e de cerâmica. Fotografia: Universidade de Duke

Esta pequena região do povoado mostra uma grelha de edifícios todos na mesma orientação ou possivelmente um complexo maior. Com o tempo, futuras escavações revelarão o seu objetivo.

Dois sensores são melhores do que um

O Dr. Forte descobriu que uma combinação de sensores provou ser particularmente bem sucedida em vários locais de interesse. As imagens recolhidas pelo eBee X servirão de guia preciso para uma equipa secundária que utiliza um radar de penetração no solo (GPR). A deteção remota multimodal alargará a perspetiva da equipa sobre o local através da obtenção de um mapa de reflectância secundário.

No entanto, a elaboração de um mapa GPR de uma área total de 300 a 400 ha poderia demorar meses; com o eBee X, a equipa recolheu um mapa de todo o local num dia.

“O eBee-X é a melhor escolha para projectos de grande escala e para o sensor multiespectral devido à duração da bateria, à integração de software e hardware e à portabilidade do sistema”, acrescenta o Dr. Forte. “Devido às asas fixas e à câmara multiespectral, é ideal para mapear e classificar grandes sítios arqueológicos.”

O sítio arqueológico de Doganella, visto aqui no software de planeamento de voo eMotion, está 8 m acima do nível do mar. A equipa cartografou esta zona com o eBee X a 70 m ATO.
Fotografia: Universidade de Duke

“A integração do hardware com o software eMotion simplificou muito o planeamento do voo”, afirma o Dr. Forte. “Os mapas 3D e os dados meteorológicos e de vento integrados permitiram-nos tomar decisões mais informadas antes e durante os voos. É facilmente o melhor software de planeamento de voo com que já trabalhámos.”

A utilização de um drone antes de trazer outro equipamento tem vantagens em termos de poupança de tempo e de custos. O equipamento GPR é dispendioso de transportar e operar e ter um mapa multiespectral geral de todo o local a partir de um drone permite à equipa trazer o GPR numa escala muito pequena e obter imagens de áreas específicas de interesse com grande precisão.

Pistas ambientais e culturais

Outra caraterística interessante descoberta nas imagens multiespectrais é o facto de a orientação dos edifícios etruscos ser muito diferente da orientação dos campos agrícolas, o que significa que a organização do território era diferente do período medieval, tardo-romano. É muito provável que tenham sido os romanos a iniciar estas alterações e que a topografia tenha evoluído para a paisagem toscana que vemos atualmente.

Existem muito poucas características, como o solo escuro, que se pode ver na imagem RBG à direita, mas quando comparadas com imagens multiespectrais (esquerda) e uma banda azul (esquerda em baixo), tornam-se visíveis características como o edifício e a estrada marcados pela seta vermelha. Fotografia: Universidade de Duke

Graças aos resultados, a equipa do Dr. Forte pode planear futuras campanhas arqueológicas para escavações em áreas específicas identificadas pelo drone eBee X. Este trabalho continua a redefinir completamente estes sítios e, no caso de Doganella, a sua longa transformação urbana.

Este projeto é realizado ao abrigo da autorização e em colaboração com a Soprintendenza ABAP Siena Grosseto e Arezzo.

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