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Teledetección Aplicada a la Arqueología
Chapter · April 2016
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Teledetección aplicada a la arqueología
Juan Gregorio Rejas Ayuga
Francisco Burillo Mozota

Juan Gregorio Rejas Ayuga
Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)
Dpto. de Ingeniería y Morfología del Terreno, Universidad Politécnica de Madrid
(UPM),
Francisco Burillo Mozota
Facultad de Humanidades y Ciencias Sociales, Universidad de Zaragoza (UZ),

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1. Introducción
Teledetección, también llamada Percepción Remota, en su concepto general
y amplio se refiere a la ciencia de adquirir y procesar información a distancia
sobre la Tierra u otros cuerpos planetarios sin entrar en contacto directo con
los objetos medidos. ¿Por qué es de interés entonces la Teledetección en Ar-
queología? ¿Por qué contemplar la Teledetección en este área de conoci-
miento? El capítulo que se desarrolla a continuación se centra en este senti-
do, en una materia que supone una herramienta de diagnóstico, no
destructiva, útil y potente para el estudio y la investigación en Arqueología,
profundizando en la particularidad de la espectrometría de imagen, como
una de las técnicas de especial aplicación en exploración, prospección y regis-
tro remotos del terreno con fines arqueológicos dentro de la amplia gama de
acciones que abre esta tecnología (Deroin et al. 2012; Farjas et al. 2011; Re-
jas et al. 2009; 2010a; 2010b).
La distribución de la energía como un espectro sobre la longitud de
onda de la radiación electromagnética emitida por un objeto luminoso con-
tiene información que puede ser recibida a través de grandes distancias des-
de el Sol hasta finalmente la superficie de la Tierra. La Teledetección explo-
ta este hecho, es decir, que todos los materiales reflejan, absorben, transmiten
y emiten energía electromagnética, con longitudes de onda específicas, en
patrones distintivos relacionados con su composición molecular. Esta técni-

TELEDETECCIÓN APLICADA A LA ARQUEOLOGÍA
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ca proporciona información relacionada con las características superficiales de
los materiales que pueden ser explotadas para permitir una detección, carac-
terización e identificación automatizada de objetivos arqueológicos de interés,
en una gran variedad de aplicaciones. Como resultado de su alta resolución es-
pectral, los sensores de Teledetección proporcionan una cantidad significativa
de información sobre la composición física y química de los materiales que
ocupan la superficie del píxel de imagen, así como las características de la at-
mósfera entre el sensor y la superficie durante la recogida de datos.
Fig. 1. Fotografía satelital de 1967 de Tell Riff (Siria) tomada en el marco de la Guerra Fría, en la que quedaron
registrados los restos arqueológicos de la corola de la ciudad antigua (cortesía de National Geographic).
Inmediatamente después de la aparición de la fotografía, se comenzó a ex-
plorar su aplicación desde plataformas aéreas con fines arqueológicos. En las
últimas décadas (Scollar et al. 1990), al desarrollo de la fotografía digital se
une el desarrollo de nuevos sensores aéreos, cámaras y escáneres, que además
de tomar imágenes en el espectro electromagnético visible (VIS), permiten
adquirir datos en otras bandas “invisibles” al ojo humano como el infrarrojo

JUAN GREGORIO REJAS AYUGA / FRANCISCO BURILLO MOZOTA
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cercano e infrarrojo de onda corta del espectro reflectivo y bandas o imáge-
nes térmicas del espectro emisivo, donde superficies y elementos enterrados
o no pueden dar una respuesta diferenciada, ampliando potencialmente su
aplicación en prospección arqueológica.
Ello ha permito un creciente aprovechamiento de todo tipo de tecnologí-
as aeroportadas y satelitales de Teledetección en investigación arqueológica,
ya que permiten mejorar las capacidades en el registro, delimitación, repre-
sentación y estudio de las características y rasgos particulares de sitios con
presencia de patrimonio arqueológico en amplias coberturas del terreno. La
Teledetección en este sentido se viene posicionando en los últimos tiempos
como técnica no intrusiva de gran potencial de aplicación en prospección ar-
queológica, tal y como reflejan las correspondientes publicaciones y eventos
científicos (Belvedere et al. 2001; Emmolo et al. 2004; Weller 2006; Rejas et
al. 2006), ampliando las posibilidades en la identificación e investigación de
las características y rasgos particularizados en yacimientos arqueológicos.
En este capítulo vamos a ver cómo distintos métodos de prospección aé-
rea y espacial (o satelital) a partir de sistemas de Teledetección pueden ayu-
dar en la identificación de estructuras enterradas y apoyar a los procesos de
excavación en proyectos arqueológicos. Además se expondrá el tratamiento
adecuado y necesario de las imágenes de Teledetección para su integración y
análisis en Sistemas de Información Geográfica (Rodríguez y Rejas 2013), así
como para su modelado 3D (Farjas et al. 2011; Mostaza et al. 2010). Para ello
se expone un caso de estudio, correspondiente con el Área Arqueológica de
Segeda, situada en el centro-noreste de la península Ibérica. El caso de estu-
dio que se presenta supone una revisión sobre las distintas aproximaciones
llevadas a cabo mediante Teledetección para completar un estudio geoespa-
cial de la ciudad celtíbera de Segeda y dar soporte a nuevos procesos de ex-
cavación e investigación arqueológica.
2. Teledetección pasiva y activa. El espectro electromagnético
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas,
y transformarlas en variables eléctricas. Este capítulo se ocupa de sensores
imagen, es decir, dispositivos capaces de detectar la radiancia (L) electromag-
nética de la superficie como magnitud física fundamental, para transformar-
la en valores numéricos capaces de formar una imagen digital en un formato
ráster. La Teledetección combina dos modalidades ampliamente utilizadas en
proyectos de investigación: imagen pancromática y espectroscopía de ima-

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gen. Un sistema pancromático captura la imagen de una escena remotamen-
te en base a la distribución espacial de la irradiancia de la radiación electro-
magnética emitida (E) y/o reflejada integrada en alguna banda espectral, tí-
picamente en el espectro visible. Por otro lado, la espectrometría mide la
variación en irradiancia en una dimensión espectral (o longitud de onda, l),
que captura información relacionada con la composición química del mate-
rial en el ángulo de visión del sensor, o Field of View (FOV) del instrumento.
Ahora bien, dependiendo de la estrategia de registrar y adquirir la res-
puesta de la superficie en su interacción con la radiación electromagnética de
los sensores que forman imagen, se diferencian dos modalidades de detección
remota, que dan lugar a los términos Teledetección Pasiva y Activa. Hay que
introducir el concepto de Espectro Electromagnético y pararse brevemente
para diferenciar entonces estas dos modalidades. El espectro electromagné-
tico es una manera de organizar y expresar la radiación electromagnética en
función de características de propagación por longitud de onda. La percep-
ción del ser humano está limitada ya que únicamente somos sensibles, el ojo
humano, a una pequeña parte del espectro de la radiación electromagnética,
la que comprende longitudes de onda de 0.4 a 0.7 mm, porción denominada
espectro visible (VIS).
La región de los rayos cósmicos, rayos gamma y rayos X, así como la re-
gión ultravioleta (entre los 300 Å y los 0.4 mm) que le sigue, se ha utilizado
muy poco en Teledetección en Arqueología. Los intervalos de longitudes de
onda más utilizados son los correspondientes a la región óptica formada por
la radiación visible e infrarroja. La región infrarroja cubre desde los 0.7 mm
a los 100 mm, y puede dividirse en dos zonas basadas en las propiedades de la
radiación, la parte reflejada desde los 0.7 mm a los 3.5 mm, dividida a su vez
en Near Infrared-NIR, Short Wave Infrared-SWIR y Medium Wave Infrared-
MWIR (ver Figura 2) y la térmica de los 3.5 mm a los 14 mm, o Thermal In-
frared-TIR. En esta región juegan un papel importante los mecanismos de vi-
bración y rotación molecular de la materia, así como la excitación de los
electrones en sus distintos orbitales atómicos, como consecuencia de la inci-
dencia de la radiación electromagnética.
Fig. 2. Representación del espectro electromagnético en función de la longitud de onda.

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Otra región del espectro de interés en Arqueología es la región de las mi-
croondas, de 1 mm (300 GHz de frecuencia) a 1.5 m, cada vez más utilizada
en investigación en general, principalmente en prospección espacial o sobre
el terreno (Rejas et al, 2008, 2009; Weller 2006). Gran parte de las experien-
cias han empleado la zona de las microondas como fuente complementaria
en el análisis en el visible, infrarrojo cercano y térmico. La exploración en es-
ta región se realiza por medio de radiómetros de microondas y sistemas ra-
dar. Por último, las bandas de radio cubren la región del espectro electro-
magnético de longitudes de onda mayores de 1.5 m. Esta región es usada por
sensores activos como los altímetros y radares de imagen.
Fig. 3. Ejemplo de dos de imágenes radar del sensor PALSAR sobre una misma zona de la Mosquitia en Hondu-
ras (centro e izquierda). A estas imágenes obtenidas sobre una misma zona en el terreno con solape y espacia-
das ligeramente en su órbita en el sensor del satélite, se las denomina “pares interferométricos” (Rejas et al.
2010), ya que posibilitan la aplicación de una de las técnicas más utilizadas en imágenes radar para la detec-
ción de movimientos en el terreno y patrones espaciales. A la derecha se observa la detección mediante radar
de unas estructuras geométricas ocultas bajo la selva de la Mosquitia, que podrían corresponderse con los res-
tos de la mítica ciudad “La Blanca”, coetánea de Teotihuacán.
Es fundamental entender los mecanismos y resultados de la interacción de
la materia con la energía electromagnética para estudiar su detección a par-
tir de sensores de Teledetección, que potencialmente permiten el registro de
la información y extender nuestro dominio de exploración a otras regiones
del espectro aparte del que pueden explorar nuestros ojos por sí solos. Debi-
do a que los mecanismos físicos de interacción de la radiación electromagné-
tica con la materia son diferentes en los distintos intervalos espectrales, po-
demos por tanto pensar que la Teledetección nos aportará informaciones
suplementarias sobre el estado de la materia superficial. La energía electro-
magnética es el medio por el cual esta información se transmite de un obje-
to observado hacia el sensor instalado en un satélite, avión o plataforma te-
rrestre. Esta información se propaga a la velocidad de la luz por radiación
electromagnética directamente desde la fuente a través del espacio libre o in-
directamente por reflexión, dispersión o reradiación. La interacción de las
ondas electromagnéticas con las superficies naturales depende fuertemente

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de la frecuencia de las ondas. Las ondas en las diferentes bandas espectrales
tienden a excitar los diferentes mecanismos de interacción electrónicos, mo-
leculares o conductivos, motivo por el que una forma de expresar el espectro
electromagnético sea en función de la longitud de onda y frecuencia de los
diferentes tipos de radiación. Esta característica es positiva a fines prospecti-
vos, y supone la principal ventaja para detectar y separa materiales o elemen-
tos arqueológicos de otros.
Existen diferentes clasificaciones de los sensores, en cuanto al origen de la
señal sensible, en cuanto a la filosofía o diseño de adquisición, o en función
de la plataforma. Se adopta como más relacionada con el objeto de este te-
ma, la clasificación de sensores que hace el estándar internacional ISO/TC
19130 y que atiende principalmente al origen de la energía electromagnética
registrada por el sensor y al diseño de la geometría de adquisición de la ima-
gen en el momento de captura del dato. Según esta clasificación tendríamos
los siguientes tipos de sensores: por un lado los Sensores Pasivos, si la fuen-
te de energía o iluminación es el Sol, y por otro los Sensores Activos si la
fuente de energía es el propio sensor.
Dejando aparte los sensores activos tipo Radar o Lidar, debido a sus ca-
racterísticas específicas que los diferencian de los pasivos, al hablar de senso-
res de Teledetección cabe hacer una distinción entre sensores matriciales, li-
neales y rotacionales. El principio geométrico de éstos puede apreciarse en la
Figura 4. Según esta clasificación en función de la geometría de adquisición
de la imagen tendremos: escáneres por espejo giratorio o whiskbroom, escáne-
res por empuje o pushbroom y cámaras matriciales o frame cameras (también
llamados staring sensors). Los sensores de prisma o espejo giratorio han de-
mostrado su utilidad cubriendo del visible hasta el infrarrojo de onda corta
(0.4 a 2.5 µm de longitud de onda), región espectral dominada por la refle-
xión solar, y el infrarrojo medio (2.0 a 5.2 µm) e infrarrojo de onda larga o
térmico (7.8 a 13.5 µm) regiones del espectro dominadas por la emisión tér-
mica. Estos tres tipos a su vez pueden clasificarse en función del número de
bandas o imágenes bidimensionales por longitud de onda que adquieran,
dando lugar a sensores pancromáticos con una única banda, multiespectrales
si tienen entre 3 y 20 bandas (Farjas et al. 2003), e hiperespectrales o espec-
trómetros de imagen, típicamente mayor de 50 de bandas (Belvedere et al.
2001; Rejas et al. 2006; Traviglia 2006).

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3. Fundamentos de teledetección
La utilización de las ondas electromagnéticas como soporte de la informa-
ción se traduce, en la mayoría de las veces, en la medida de la intensidad de
estas por medio de sensores específicos que pueden transformarla en un pa-
rámetro que permita la formación de imágenes digitales. Es necesario por lo
tanto, describir brevemente las magnitudes físicas básicas que intervienen en
el proceso, su concepto y significado, en definitiva los parámetros biofísicos
que medimos primero en los sensores y utilizamos cuantitativamente después
(en forma de imagen digital, es decir, matrices numéricas bidimensionales) en
la investigación arqueológica.
En Teledetección hay que considerar los principios básicos que rigen la
radiación, la transferencia de energía electromagnética a través de los cuer-
pos, la interacción de la radiación con la materia y los parámetros básicos que
podemos medir remotamente mediante sensores y espectrómetros de ima-
gen. El conocimiento de los procesos de transferencia de la energía electro-
magnética en Teledetección es un factor crítico a la hora de afrontar el aná-
lisis. A partir de estas propiedades se estudia la interacción de la radiación
electromagnética con la materia con la finalidad de caracterizar o detectar
Fig. 4. Principio de adquisición de imagen de los sensores pasivos rotacionales (a), lineales (b) y
matriciales (c).

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mediante el reconocimiento de algún patrón el cuerpo objeto de estudio. El
modo en que la radiación electromagnética interacciona con la materia de-
pende del rango del espectro que se esté considerando. Puesto que el objeto
de interés en Arqueología radica en la interacción de la energía solar con la
atmósfera, superficies y materiales arqueológicos, y cómo esta puede produ-
cir respuestas diferenciadas, posibilitando su análisis y detección a partir de
los datos que capta un sensor o espectrómetro de imagen, nos centraremos
en la radiación reflejada en el intervalo espectral de 0.3 a 3.0 mm, y la radia-
ción emitida entre 3 y 12 mm.
Cuando la luz interactúa con la materia, la luz de ciertas longitudes de on-
da es preferentemente absorbida mientras que en otras longitudes de onda es
transmitida en la sustancia. La reflectancia es definida como el ratio de inten-
sidad de la luz relejada de una muestra en relación con la intensidad de la luz
incidente en ella. Los espectros de reflectancia han sido usados durante mu-
chos años para obtener información sobre la composición de la superficie de
la Tierra o de fenómenos o efectos que en ella se producen. De forma simi-
lar, se ha mostrado cómo la reflectancia espectral en el visible e infrarrojo
cercano ofrece una técnica de bajo coste y rápida para determinar la minera-
logía de muestras y obtener información de la composición química de los
materiales. En la función de distribución de reflectancia bidireccional
(BRDF), la reflectancia R es definida por R = L1/E, en función de la irradian-
cia solar (E) y de la radiancia de la superficie (L) en las direcciones de inci-
dencia y dispersión, pudiendo ser notada como R(qo,fo,q1,f1) en función de
los ángulos cenital y acimutal de iluminación (subíndice 0) y observación (su-
bíndice 1).
Dos casos extremos de dispersión superficial pueden ser definidos, super-
ficie perfecta lisa (superficie Especular) y superficie perfecta de rugosidad
(superficie Lambertiana). La hipótesis habitualmente admitida en Teledetec-
ción es la del comportamiento Lambertiano de las superficies, si bien, las su-
perficies reflejarán muchas veces especularmente la energía electromagnéti-
ca, siendo lo más común el comportamiento intermedio entre los extremos,
es decir, el no lambertiano. Si la reflexión es especular, en el límite entre dos
medios de índice de refracción distinto, sigue las Leyes de Fresnel. Es posible
también que tal reflexión se produzca tras cierta penetración en el material,
como consecuencia de la retrodispersión por sus componentes elementales.
Una superficie Lambertiana perfecta dispersará toda la radiación incidente
de tal manera que la emitancia radiante M es igual a la irradiancia E.

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La radiación térmica, también denominada radiación de temperatura, es-
tá constituida por un conjunto de ondas electromagnéticas de diferentes lon-
gitudes de onda. Los cuerpos sólidos emiten radiación por su superficie en
todas las direcciones. Los sistemas radiativos naturales no se comportan co-
mo cuerpos negros perfectos, de modo que la energía radiante emitida y su
distribución espectral no se ajustan a las de un cuerpo negro a su misma tem-
peratura. Es posible relacionar ambas distribuciones mediante la Ley de Kir-
choff considerando que la emitancia M de cualquier cuerpo a una temperatu-
ra T, puede escribirse en función de la del cuerpo negro, M0
, según la
Fig. 6. Efectos en superficie sobre la vegetación de elementos enterrados (izquierda) y firmas espectrales o es-
pectros de materiales típicos terrestres (derecha). La respuesta en superficie de los materiales en su interac-
ción con la radiación electromagnética que podemos medir con Teledetección y obtener mediante, por ejem-
plo, sus espectros o firmas espectrales, es uno de los fundamentos que permiten detectar, caracterizar y
separar elementos arqueológicos en o bajo superficie.
Fig. 5. Distorsión radiométrica y geométrica en
imagen aérea ATM (Airborne Thematic Mapper)
de Recópolis (Zorita de los Canes, Guadalajara).

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siguiente expresión M(T) = eM0
(T), donde e es la emisividad del cuerpo y to-
ma siempre valores inferiores a la unidad. Ello supone uno de los fundamen-
tos físicos que permite detectar elementos arqueológicos, en o bajo superfi-
cie, a partir no sólo de la radiación reflejada de los materiales, sino de la
emitida, eso sí, habiendo sido registrada por sensores térmicos.
4. Proceso de datos de teledetección
En Teledetección, los métodos y algoritmos de detección se pueden desarro-
llar utilizando enfoques estadísticos, físicos o heurísticos. Independiente-
mente del enfoque de diseño del método, sin embargo, el rendimiento y eva-
luación de cualquier método de proceso y análisis debe hacerse utilizando
criterios estadísticos. Técnicas de inferencia estadística para distribuciones
normales han sido ampliamente estudiadas y se utilizan debido a que son ma-
temáticamente tratables y ofrecen un buen rendimiento en muchas situacio-
nes prácticas. El software y los algoritmos de Teledetección asumen habitual-
mente el modelo multivariante de distribución normal en las imágenes. Si
bien estos datos con frecuencia violan el supuesto de normalidad, los méto-
dos y algoritmos de los programas de Teledetección funcionan bien en mu-
chas aplicaciones prácticas, incluida la Arqueología.
Existen programas comerciales de Teledetección que nos van a permitir
realizar un proceso y análisis completo en arqueología de los datos adquiri-
dos. Entre ellos está ENVI/IDL (www.exelisvis.com), ERDAS Imagine y
ERDAS ER Mapper (www.hexagongeospatial.com), PCI Geomatics
(www.pcigeomatics.com), o el ampliamente utilizado en procesado de ima-
gen MATLAB (www.mathworks.es/products/matlab). Otros programas son
de uso libre y han sido desarrollados por universidades u organismos guber-
namentales, o agencias espaciales. Caben destacar entre estos los programas
Multiespec, desarrollado por la Universidad de Purdue (https://enginee-
ring.purdue.edu/~biehl/MultiSpec), Hypercube (www.erdc.usace.army.mil)
por el Cuerpo de Ingenieros de la Marina de EE.UU., SPRING
(www.dpi.inpe.br/spring/) desarrollado por el Instituto Nacional de Pesqui-
sas Espaciais de Brasil, o el gran número de aplicaciones y paquetes de soft-
ware puestos a acceso público por las agencias espaciales como ESA o NA-
SA, muchos de los cuales son desarrollos específicos para determinados
instrumentos o programas espaciales.
Todos ellos permiten acometer dos grandes grupos de tareas: a) Preproce-
so, encaminadas a calibrar los datos, corregir los errores radiométricos y geo-
métricos y georreferenciar las imágenes, y b) Análisis, encaminadas a extraer

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y evaluar la información arqueológica a partir de las imágenes. En el primer
grupo se encuentran las distintas tareas que tienen como objetivo minimizar
las distorsiones en la radiancia registrada por el sensor para cada píxel de ima-
gen en la superficie. Estas distorsiones radiométricas, que de no corregirlas
conducirán a error en los resultados, se deben fundamentalmente a dos cau-
sas, a saber, las producidas por el aporte de la atmósfera terrestre en la radian-
cia del píxel en superficie, y las producidas por el ruido del instrumento o por
algún tipo de efecto asociado con el funcionamiento interno del sensor.
4.1 Calibración atmosférica
Una fuente adicional de variabilidad espectral en la imagen es la producida
por el aporte de la atmósfera terrestre a la radiancia de la superficie registra-
da por el sensor de teledetección. Existen diferentes métodos para corregir
de este efecto a las imágenes, métodos que podemos clasificar en dos grandes
grupos: empíricos, basados en algún tipo de valor real medido, y modelos de
transferencia radiativa, basados en la física de interacción atmosférica.
Otro método de corrección atmosférica es el ampliamente conocido
ACORN, implementado en muchos programas de Teledetección, que utiliza
como parámetros de entrada la fecha y la hora de captura de la imagen, la ele-
vación media dentro de la imagen, la visibilidad atmosférica y la altitud de ad-
quisición de la imagen con el fin de determinar la presión atmosférica.
ACORN realiza una conversión basada en el modelo atmosférico de radia-
ción de reflectancia de la superficie aparente, mediante la transferencia de ra-
diación que no requiere una firma espectral conocida como entrada.
Fig. 7. Imagen del satélite francés SPOT 5 en combinación de color real RGB 3,2,1 (izquierda) del yacimiento ar-
queológico de Lancia (León). En la figura de la derecha, imagen SPOT 5 corregida radiométrica y geométrica-
mente y georreferenciada en combinación de infrarrojo color o falso infrarrojo, superpuesta a un modelo digi-
tal del terreno de paso de malla de 10 m (Rejas et al. 2013).

14
4.2 Calibración geométrica y georreferenciación de las imágenes
Con el nombre de corrección geométrica se engloban las técnicas que per-
miten minimizar las distorsiones que producen las principales fuentes de
error en el momento de la adquisición de la imagen, como son el cabeceo
(pitch), alabeo (roll), giro lateral (yaw) y las provocadas por la trayectoria, al-
tura y velocidad de la plataforma que sustenta al sensor. A estas hay que aña-
dir los efectos del relieve y de la esfericidad terrestre. Así mismo, se incluyen
en estas técnicas las de georeferenciación, es decir, las de asignar una posi-
ción geográfica en algún sistema de coordenadas terreno a los píxeles de
nuestra imagen.
En uno de los métodos de corrección de geométrica más habituales, los
parámetros de transformación entre el sistema de referencia imagen y el sis-
tema de referencia terreno se deducen a partir de puntos de control, es decir,
a partir de puntos con coordenadas conocidas en el sistema de referencia te-
rreno (X,Y ó Latitud, Longitud) y en el sistema imagen (columna, línea).
Otro de los métodos, implementado en las últimas décadas con éxito y que
ha permitido la operatividad y alta precisión particularmente de los sistemas
aeroportados como aviones y drones (Rejas et al. 2006; 2013), es el de Geo-
rreferenciación Directa (GD). Se trata de una técnica que utilizando los pa-
rámetros de orientación externa, posición y actitud, medidos por un sistema
inercial formado por un receptor GPS (Global Positioning System) o GNSS
(Global Navigation System of Sytems) y una IMU (Inertial Measurement Unit)
posibilita la rectificación y georreferenciación de las imágenes adquiridas por
distintos sensores ópticos (cámaras matriciales, escáneres lineales de empuje
y escáneres lineales de espejo giratorio) y no ópticos (Radar, Lídar) en un
proceso automatizado.
5. Análisis de datos de teledetección
Una vez se han eliminado los efectos instrumentales de distorsión más seve-
ros, se ha realizado una corrección de la contribución atmosférica en la ima-
gen y se ha suprimido el ruido aleatorio, se puede iniciar este análisis y con-
secuentemente, el análisis de la información arqueológica real a la que nos
puede conducir la Teledetección. Nos encontramos en este sentido con dos
variantes, supervisada o no supervisada. En análisis y detección supervisados
de objetivos, los algoritmos se apoyan en conocimientos previos, tales como
la firma espectral del objeto arqueológico. El proceso de detección por coin-
cidencia (“matching”) de firmas espectrales no es sencillo debido a las compli-

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caciones de convertir datos de sensores adquiridos en el espacio en espectros
de materiales en la superficie. Esto podría ser más complicado por el gran nú-
mero de posibles objetos de interés, así como la incertidumbre en cuanto a la
reflexión o emisión espectral de estos objetos. Por ejemplo, la superficie de
un objeto de interés puede consistir en varios materiales, y su espectro pue-
de estar afectado por el fondo o por procesos de desgaste, o por el desorden
de fondo a escala imagen (Stein et al. 2002).
La estrategia no supervisada de análisis asume ningún conocimiento pre-
vio sobre el objetivo arqueológico o las características estadísticas de los da-
tos, lo que hace que la única opción sea la búsqueda de objetos o materiales
que se diferencian respecto del fondo. Este análisis en general, se utiliza co-
mo paso previo y exploratorio, en condiciones donde los modelos disponibles
no son ni objetivos ni confiables, o cuando los datos considerados “reales” no
están disponibles, o cuando se sabe poco sobre el tamaño y forma de los ma-
teriales o elementos arqueológicos a detectar, resultando un método muy po-
tente en exploración.
Fig. 8. Anomalías térmicas calculadas a partir de imágenes del sensor aeroportado ATM (Airborne The-
matic Mapper) en el yacimiento de Recópolis (Zorita de los Canes, Guadalajara), indicativas de restos
y lineamientos de edificaciones enterrados (Farjas et al. 2003).

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En el siguiente apartado vamos a tratar, a partir del caso de estudio, tres
de las técnicas, para cada una de las variantes de análisis mencionadas, más
habituales y de aplicación de Teledetección quizás más efectivas en Arqueo-
logía, como son los denominados: Análisis de Componentes Principales /
Mezcla Espectral (supervisado), Análisis Térmico (no supervisado) y Detec-
ción de Anomalías Espectrales (no supervisado).
Fig. 9. Combinación de color (izquierda) de Componentes Principales (CPs) analizados a partir de imágenes AS-
TER correspondientes a la zona arqueológica de Jesús de Otoro en Honduras (Rejas et al. 2009). Se muestra el
resultado de aplicación de la Técnica de Crosta que permite caracterizar mineralógicamente a partir de las imá-
genes de teledetección un área extensa, y subsecuentemente, correlacionar la mineralogía con elementos y
materiales arqueológicos. En la fotografía de la izquierda se muestra la tipología habitual en forma de montícu-
los de los restos arqueológicos (coetáneos a los Mayas) en el Valle de Jesús de Otoro.
6. Caso de estudio. El yacimiento arqueológico de Segeda
El caso que se expone de estudio se corresponde con el Área Arqueológica de
Segeda, una de cuyas fases se corresponde con la ciudad estado celtíbera de
Segeda (Zaragoza). Está situada en el interior de la península Ibérica, apro-
ximadamente en su tercio Nor-Este, y ha sido seleccionada e identificada co-
mo una área de test de especial interés para el desarrollo de metodologías de
Teledetección.
Como antecedentes históricos, puede calificarse de trascendental el en-
frentamiento que en el siglo II a. C. mantuvo la ciudad celtibérica de Segeda
(localizada en los términos municipales de Mara y Belmonte de Gracián)
contra la todopoderosa Roma, pues como consecuencia directa de aquel con-
flicto el calendario romano fue modificado para que el inicio oficial del año
fuese el 1 de enero, en lugar del 15 de marzo, como ocurría hasta entonces,
quedando así fijado hasta nuestros días. La guerra que Roma declaró a Sege-

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da en el 154 a.C. y que culminaría en el 133 a. C. con la caída de Numancia
es denominada por Polibio, como “la guerra que los romanos hicieron con-
tra los celtíberos y vacceos”. Dicha declaración de guerra tuvo como conse-
cuencia un hecho importante para nuestra sociedad actual, como es el de mo-
dificar el comienzo del año, vinculado a la elección de los cónsules. Hasta
entonces los cónsules romanos se elegían el 15 de marzo. El adelantar la fe-
cha pudo estar motivado por la necesidad de ganar tiempo y llegar ante Se-
geda a inicios de verano y no en otoño, lo que implicaría realizar la guerra en
invierno. El conocimiento que los romanos tenían de estas tierras del inte-
rior les llevó a valorar las penurias de los fríos invernales. No debe olvidarse
la importancia dada por Roma a esta ciudad, dado que llegó a movilizar y des-
plazar unos 30.000 hombres (Burillo 2006).
El desarrollo alcanzado por Segeda, a partir del pacto de Graco, que cul-
mina con un incremento notable de su población, fue la causa tomada por
Roma para declarar la guerra a esta ciudad en el año 154 a.C. Apiano de Ale-
jandría, autor de las Guerras de España, nos da una descripción precisa de es-
tos acontecimientos.
Fig. 10. Localización en la península Ibérica (superior) del yacimiento arqueológico de Segeda (Mara-Belmon-
te de Gracián, Zaragoza). En la figura izquierda se muestra una combinación de color de la imagen hiperespec-
tral AHS utilizada en la investigación arqueológica superpuesta a un interferograma radar calculado a partir de
un par de imágenes ASAR del programa ENVISAT de la Agencia Espacial Europea (ESA). En la figura de la de-
recha se muestra una fotografía aérea de la ciudad celtibérica de Segeda (Segeda I) y las áreas de excavación.

18
La zona arqueológica de Segeda (Burillo 2006) está integrada por dos fa-
ses no superpuestas. Especial relevancia arqueológica tiene la ciudad celtíbe-
ra (Segeda I), mientras que la fase celtiberorromana (ver Figura 10) se des-
plazó a una nueva ubicación (Segeda II). Se trata de un área experimental de
especial interés para el desarrollo de metodologías de Teledetección, debido
fundamentalmente a su accesibilidad, a la constatación y tipología de restos
y a los procesos estacionales de excavación que se llevan a cabo. A este nivel
de la investigación arqueológica en Segeda, en el que se pretende encontrar
indicios de estructuras enterradas y formaciones creadas por el hombre, la
respuesta de las superficies en longitudes de onda adecuadas del espectro re-
flectivo (VIS-SWIR) y emisivo (TIR) puede aportar información relevante
que sirva de apoyo en la prospección arqueológica del área abarcado por el
proyecto I+D de Segeda.
Siguiendo este planteamiento, se ha venido realizando desde 2005 una
aproximación investigadora con el objetivo de aplicar técnicas de Teledetec-
ción activas y pasivas en Segeda. El estudio llevado a cabo se ha focalizado en
las bandas térmicas, por ser aquí donde en principio y en base a experiencias
previas (Belvedere et al. 2001; Farjas et al. 2003) se pueden discriminar fenó-
menos que afecten a estructuras arqueológicas enterradas, y en su integración
con el espectro reflectivo y las microondas.
7. Campañas de adquisición de datos de teledetección en Segeda
En la aplicación de Teledetección en el área arqueológica de Segeda se ha se-
guido una estrategia de trabajo multiescala, micro, media y macro escala, afec-
tando a los hallazgos y artefactos, al yacimiento y a la región, respectivamen-
te. Los datos con los que se ha trabajado responden a este planteamiento. De
esta manera, se ha dispuesto de un conjunto de imágenes de distintos senso-
res, adquiridas desde distintas plataformas que se relacionan en la Tabla 1.
En julio de 2005 fueron adquiridos los datos con un sensor aeroportado
de tipo hiperespectral llamado AHS (Airborne Hyperspectral Scanner). Se tra-
ta de un barredor mecánico de los denominados whiskbroom. El AHS regis-
tra datos en 12 bits dentro de las ventanas atmosféricas del visible al infrarro-
jo térmico y divide la radiación incidente en 5 espectrómetros o “puertos”
individuales. Dispone de dos cuerpos negros como fuentes de referencia,
controlables en temperatura en un rango de –15º C a +25º C con respecto a
la temperatura de la cabeza sensora. El FOV (Field of View) y el IFOV (In-
stantaneous Field of View) del AHS son 89º y 2.5 mrad respectivamente. Estos
datos junto a la velocidad de barrido, que oscila entre 6.25 y 35 Hz, especifi-

19
can su orientación interna y la cobertura y resoluciones espaciales a las que
puede registrar un dato, de tal manera que el AHS permite obtener resolu-
ciones que van de 2.4 a 13.7 m para alturas típicas de vuelo.
Como sistema auxiliar de navegación y posicionamiento se ha dispuesto de
un sistema inercial POS/AV 410 de Applanix. Consta de un receptor GPS de
doble frecuencia (L1 y L2) y de una plataforma inercial IMU. La integración
de un sistema de esta naturaleza con los sensores de teledetección, permite re-
gistrar datos de posición geográfica y ángulos de actitud del sensor durante la
adquisición de imágenes con alta precisión. Así mismo se ha utilizado un siste-
ma de posicionamiento global (GPS), que registra datos en fase y código cada
1-0.5 sg, y proporciona correcciones diferenciales, lo que ha permitido su ope-
ración como estación de referencia permanente en las campañas.
En junio de 2006 se adquirieron datos con un sistema radar de apertura sin-
tética (SAR) sobre el mismo eje de vuelo diseñado en la campaña hiperespectral,
tanto de un sistema SAR prototipo desarrollado en el INTA como del sensor
ASAR del programa ENVISAT de la Agencia Espacial Europea. Se trata de sis-
temas radar en banda L, que permiten obtener imágenes del terreno sin que le
afecte la cobertura nubosa ni de la vegetación. Además de la campaña aeropor-
tada y satelital, se realizó una campaña de radiometría de campo con el espec-
trorradiómetro GER 1500 como caracterización espectral de superficies dentro
del yacimiento arqueológico. A estas medidas en campo se han añadido unas
medidas radiométricas realizadas en laboratorio con el espectrorradiómetro
ASD para la caracterización espectral de muestras de minerales recogidas en el
yacimiento arqueológico y obtención de firmas espectrales de las superficies
medidas, que luego se utilizarán como patrón de búsqueda en las imágenes.
Dato Sensor Plataforma Año
Multiespectral ETM+ Lansat 7 2002
Hiperespectral AHS Aérea 2005
SAR ASAR ENVISAT 2004-2006
SAR Prototipo-INTA Aérea (*) 2006
Térmico Thermacam Terrestre 2006
Láser ·D Trimble GX 3D Trípode 2007
Fotografía Nikkon D70 Terrestre 2007
Fotografía Cámara digital UAV 2008
Tabla 1.-Datos de teledetección espacial, aérea y de rango corto (terrestre) utilizados en la investiga-
ción arqueológica de Segeda.

20
8. Proceso de datos y tratamiento de las imágenes
Antes de empezar a analizar las imágenes y datos auxiliares asociados, es ne-
cesario llevar a cabo una serie de tareas encaminadas a corregir dos tipos de
distorsiones que se producen en el momento de la adquisición de los datos,
las distorsiones radiométricas y geométricas. Así mismo, ha sido necesario
transformar los parámetros de las imágenes a una escala absoluta, tanto espa-
cial como espectral, de tal manera que podamos referir las medidas extraídas
a otras procedentes de los distintos sensores o tomadas en distintas fechas. El
objetivo es preparar el conjunto de los datos para posteriores análisis que per-
mitan correlacionar espacialmente los elementos de interés arqueológico
(muros, superficies, estructuras, restos de origen orgánico, etc.) con la reflec-
tancia y la temperatura superficial a la que han sido registrados y otros pará-
metros biofísicos extraídos mediante técnicas de tratamiento de imagen.
El primer paso que se ha seguido en las tareas de preproceso ha sido la es-
timación del ruido presente en la imagen hiperespectral. De esta manera se
han desechado los canales 55 a 64 y canal 70 por presentar una relación se-
ñal/ruido elevada. Se ha aplicado un algoritmo MNF (Minimum Noise Frac-
tion) que permite reducir el ruido en la imagen a través de una transforma-
ción de ejes de la misma.
En el caso de las bandas reflectivas del sensor (hasta los 2.5 mm) los nive-
les digitales originales se han calibrado a radiancias mediante coeficientes de
calibración obtenidos utilizando la “esfera integradora” de calibración USS
400 (http://www.labsphere.com/) cubierta con Spectraflect. Para las bandas
térmicas se ha aplicado una interpolación lineal utilizando el nivel digital re-
gistrado y la temperatura asignada a los cuerpos negros de referencia (10º C
y 50º C) situados antes y después de cada línea escaneada.
Para convertir los valores de radiancia en el sensor a valores de reflectividad
en el terreno, parámetro este indicativo del estado de los materiales y compa-
rable con otras firmas espectrales procedentes de librerías, se ha empleado un
método empírico en el que se han utilizado las medidas radiométricas realiza-
das en campo y las tomadas en el laboratorio. Con este método se consiguen
dos objetivos en un solo paso, por un lado se transforma de radiancia en el sen-
sor a reflectancia del terreno, y por otro lado se corrige la distorsión radiomé-
trica producida por la atmósfera, que absorbe y dispersa parte de la radiación
que llega a la superficie. Se ha aplicado al puerto 1 del AHS un método empí-
rico de regresión lineal (Rejas et al. 2006) mediante firmas espectrales de super-
ficies “brillantes” y “oscuras” dentro de la zona de estudio, adquiridas en la
campaña de espectrorradiometría de campo coincidiendo con el vuelo.

21
El otro gran conjunto de tareas que hay que abordar en el preproceso de
los datos concierne a las correcciones geométricas y a la georreferenciación
de las imágenes hiperespectrales. Las imágenes hiperespectrales han sido ge-
orreferenciadas directamente a partir de datos de posición y orientación me-
didos por un sistema inercial GPS/IMU en el momento de adquisición. Pa-
ra el cálculo y proceso de los datos registrados por el sistema inercial se ha
empleado el software POSPAC (http://www.applanix.com/), y se ha calcula-
do la trayectoria resolviendo un posicionamiento diferencial cinemático en
modo bifrecuencia L1/L2. Como estación GPS de referencia se ha utilizado
la instalada en la EUITTO (ftp://ftp.geodesia.ign.es) situada a 295 Km. de
distancia del área de estudio. Una vez calculada la trayectoria de vuelo se han
corregido geométricamente las imágenes empleando un software de geoco-
dificación directa llamado PARGE (http://www.rese.ch/products.html). La
georreferenciación de las imágenes mediante este método se realiza automá-
ticamente utilizando como datos de entrada los parámetros de orientación
externa (posición y orientación) calculados del sistema inercial y un modelo
digital del terreno. El MDT utilizado en el proceso de georreferenciación ha
sido rasterizado a partir de la altimetría de las hojas del Instituto Geográfico
Nacional (IGN) con paso de malla de 25 metros y remuestreado a 2.5 me-
tros.
Fig. 11. Imagen cubo (izquierda) del sensor hiperespectral AHS correspondiente a Segeda I, fase celtibérica del
yacimiento. En primer término se muestra una combinación RGB en color de los canales 7,11,3 del sensor AHS,
y en perspectiva se muestran las 80 bandas espectrales del sensor, desde el visible hasta el infrarrojo térmico.
La figura derecha muestra la imagen total AHS, superpuesta a un modelo digital del terreno de paso de malla
de 10 m, corregida geométricamente y georreferenciada mediante el método de Georreferenciación Directa
(GD) utilizando los datos de posición y orientación medidos por un sistema inercial GPS/IMU en el mismo mo-
mento de la adquisición de la imagen.

22
Un último paso en el preproceso de las imágenes ha sido su fusión con fo-
tografía aérea. Las 80 bandas de imagen AHS de resolución espacial de 3.6
m se han fusionado con fotografía aérea, de resolución 0.5 m. Esta metodo-
logía permite disponer de imágenes de mejor resolución espacial que la ori-
ginal, manteniendo la riqueza de la información espectral registrada por el
instrumento (Rejas et al. 2006). Para ello se ha empleado el algoritmo “Im-
gefus” implementado en el software de tratamiento de imágenes PCI. Las
imágenes resultado de la fusión se han utilizado en los procesos posteriores
de clasificación y análisis textural.
Se han adquirido dos pases ascendentes ASAR (ENVISAT), correspon-
dientes a las fechas del 31-08-2004 y 05-09-2006. Las escenas abarcan un
área de 100 x 100 km, centradas aproximadamente en la ciudad de Calatayud.
Se han procesado con el programa RAT (http://srv-43-200.bv.tu-
berlin.de/rat/), transformándolas a formato Simple Look Complex y posterior-
mente a imágenes de amplitud. Se ha georreferenciado la escena de 2004 por
método polinómico a partir de 55 GCP’s, corregistrando a su resultado la co-
rrespondiente al año 2006.
9. Análisis de imagen
El objetivo de las correcciones aplicadas en el preproceso es disponer de unas
imágenes a mejor resolución espacial manteniendo la información radiomé-
trica de las imágenes originales convertidas en porcentajes de reflectancia y
emitancia, y perfectamente georreferenciadas. Estas transformaciones nos
van a permitir por un lado detectar anomalías térmicas y aplicar un clasifica-
dor basado en el ángulo espectral, y por otro lado dimensionar y extraer las
coordenadas de los elementos detectados.
Se han seguido dos técnicas distintas en el análisis. En primer lugar se han
calculado anomalías, es decir, elementos que responden significativamente
diferentes respecto de su entorno, mediante diversos métodos píxel y subpí-
xel (Rejas et al. 2013) aplicando una convolución por filtro de mediana, para
posteriormente establecer un índice térmico (Rejas et al. 2009) basado en la
separabilidad de clases que presentan los canales 76 y 80 del AHS. El resul-
tado es una imagen en la que se resaltan los píxeles detectados como posibles
anomalías.
Se ha observado como una de las anomalías calculadas presenta un dispo-
sición circular concéntrica, pudiéndose tratar de algún tipo de estructura en-
terrada no producida por la geomorfología del terreno. En 2008 se confirmó

23
mediante prospección arqueológica su correspondencia con un yacimiento
de cronología romano alto imperial, tratándose de una villa con restos de
área de alta producción cerámica. Las concentraciones más altas de algunos
materiales y tipologías del terreno (paredes de barro, piedras, zanjas, cavida-
des del terreno, etc.), una vez reducido al mínimo las fuentes de error de las
imágenes AHS en Segeda, se correlacionan con las anomalías globales en el
rango del VNIR (Figura 12), sin diferencias significativas entre los distintos
métodos de detección de anomalías aplicados.
En Segeda se han podido separar dos tipos de patrones asociados con ano-
malías espectrales detectadas (Figura 12). Uno de ellos es el que correspon-
de a las anomalías espectrales en el espectro VNIR y SWIR asociado con pa-
trones geométricos en la vegetación y en los suelos. Por otra parte, las
anomalías térmicas, detectadas con precisión mediante el método DAFT,
Detector de Anomalías de Fondo Térmico (Rejas et al. 2013), están asocia-
das con patrones de formas irregulares y más altos contenidos de humedad
por debajo del suelo.
Fig. 12. En la imagen de la izquieda se observa las anomalías térmicas detectadas en Segeda II (en tonos roji-
zos claros) indicativas de presencia de restos de la muralla de época romana, y del cardus y decumanus máxi-
mus. En la figura de la derecha vemos anomalías en el visible e infrarrojo cercano (magenta) y térmicas (ama-
rillo) obtenidas en Segeda I. Los recuadros azules representan anomalías detectadas con presencia de restos
arqueológicos: (1) núcleo de la ciudad de Segeda y restos de lagar, (2) villa romana, (3) restos de casas de ado-
be, (4) restos de muralla, muros de roca y material de forja, (5) restos de la muralla celtíbera de la ciudad y (6)
restos de la muralla destruida.

24
Así mismo, se ha realizado un análisis de componentes principales (ACP)
focalizado para los canales térmicos del AHS fusionados con fotografía aérea
(Rejas et al. 2009a; 2009b). Experiencias previas (Traviglia 2006) han mostrado
resultados satisfactorios de aplicar ACP (PCA en sus siglas en inglés) en datos
hiperespectrales para arqueología. En nuestro caso, los cuatro primeros PC
han permitido detectar y extraer una alineación que presenta en un punto de
inflexión del terreno un giro brusco en dirección SW, pudiéndose correspon-
der con algún tipo de estructura enterrada, muro de fortificación u otra.
Fig. 13. Ejemplo de aplicación de la Técnica de Crosta mediante análisis de componentes principales (ACP) di-
ferenciados en grupos de cuatro bandas diagnóstico, dos de reflexión y dos de absorción, para detectar y ais-
lar materiales minerales. Se observa el resultado para materiales arcillosos (izquierda), combinación de color
entre componentes principales (centro) y óxidos de hierro (derecha), variables obtenidas que se han correla-
cionado con elementos arqueológicos como alfares y minería celtíbera.
Seguidamente se ha aplicado el algoritmo de clasificación digital SAM
(Spectral Angle Mapper) de ENVI. Este método trata al espectro como un vec-
tor en el espacio con dimensionalidad igual al número de bandas, y determi-
na la similitud espectral entre dos espectros, uno adoptado como referencia
correspondiente a un miembro puro y el correspondiente al píxel a clasificar,
en base al ángulo n-dimensional entre ellos. El píxel se asignará a la clase cu-
yo ángulo espectral sea menor, ya que habrá mayor correlación con el espec-
tro de referencia cuando este ángulo sea más pequeño.
La precisión de la clasificación obtenida fue testeada aplicando el método
de la matriz de error, obteniendo un parámetro a de 0.78. Como valor real
de las clases se han empleado los espectros medidos en campo sobre 15 pun-
tos de chequeo. El margen de precisión de la clasificación ha resultado ma-
yor del 79 %. El porcentaje de píxeles no clasificados ha sido del 2 %, pará-
metro éste muy dependiente de las clases y del entrenamiento aplicado.
Spectral Angle Mapper presenta resultados satisfactorios en la clasificación de
esta área. Discrimina satisfactoriamente distintos tipos de cubiertas naturales
con resultados esperados según otros trabajos, si bien el interés especial re-
sulta de la identificación en la clasificación de unos límites lineales que pu-
dieran ser indicativos de la presencia de restos de muralla celtíbera.

25
Por otro lado, con el objetivo principal de obtener información arqueoló-
gica en el camino o área entre Segeda y su ciudad hermana Numancia, se
procesaron las imágenes radar adquiridas para la investigación. Se generó un
par interferométrico a partir de las imágenes ASAR de 2004 y 2006, obte-
niéndose una baja coherencia. Los datos SAR están siendo analizados e inte-
grados en un SIG, junto con el resto de capas de información generadas, con
el objetivo de explorar las capacidades para su interconexión con posibles ca-
minos en la ruta entre las ciudades celtibéricas de Segeda y Numancia.
Fig. 14. La figura de la izquierda muestra una anomalía espectral superpuesta a fotografía área de Segeda I, de-
tectada en las imágenes hiperespectrales que presenta un patrón curvo muy acusado, como se indica en la lí-
nea punteada azul. Se trata de los restos de la muralla celtibérica que dio lugar a la declaración de guerra por
parte de Roma. En la figura de la derecha se osberva la misma anomalía espectral pero en una representación
tridimensional, en ella se comprueba que el “codo” de los restos de la muralla se corresponde con el punto de
inflexión en el terreno, con la zona geomorfológica más débil.
10. Teledetección de rango corto en Segeda
Las técnicas de teledetección hiperespectral desarrolladas en Segeda necesi-
tan de su contraste y validación por métodos complementarios a nivel de te-
rreno. Para ello se ha llevado a cabo una toma de datos sobre distintas áreas
del yacimiento de Segeda con una cámara fotogramétrica, un sensor térmico
Thermacam y un barredor láser 3D (Farjas et al. 2008; Mostaza et al. 2010;
Rejas et al. 2008), en una adquisición que se denomina de rango corto por
producirse a distancias comparativamente pequeñas (desde unos centímetros
hasta unas decenas de metros) respecto de otros sistemas de teledetección es-
paciales o aéreos.
La campaña de teledetección y fotogrametría de objeto cercano ha con-
sistido en adquirir, sobre una plataforma terrestre (grúa) y a alturas de 10 y
15 m, imágenes en el espectro térmico y fotográficas solapadas secuencial-

26
mente un 20% de tal manera que se cubriera la excavación de 2007 en el Área
4 de Segeda. Así mismo, se han tomado otro conjunto de imágenes térmicas,
sin seguir un patrón espacial concreto, correspondientes al Poyo de Mara y a
los alrededores de Segeda I. Con esta actuación se pretendía por un lado ca-
racterizar de forma completa a lo largo del espectro electromagnético reflec-
tivo y emisivo las cubiertas más representativas que aparecen en Segeda, y
por otro, contrastar las posibles estructuras detectadas como anomalías tér-
micas y las que se deducían en base a la clasificación por el ángulo espectral
de las imágenes hiperespectrales aéreas y satelitales.
Fig. 15. Ejemplo de datos de teledetección de rango corto adquiridos en Segeda, a la izquierda imagen térmica
en nivel de gris de un hogar celtíbero, a la derecha imagen térmica en escala de temperaturas en la que apa-
recen un hogar y una forja celtíbera de una misma vivienda. En el centro, combinación en color de ortoimagen
térmica adquirida en rango corto correspodiente al Área 4 de excavación de Segeda I.
Thermacam es un sensor pasivo que registra la radiación procedente de
las superficies en longitudes de onda que van desde 7.5 a 134 m. Su campo
de visión horizontal (FOVh) es de 24º por 18º de campo de visión vertical
(FOVv), siendo para ambos la resolución espacial de 1.3 mrad (IFOV). La
sensibilidad térmica de esta cámara permite registrar datos en un rango de
temperaturas entre 0.08º C a 30ºC, en una secuencia de imágenes máxima de
50 por segundo. Las especificaciones ambientales del sensor ThermaCAM
son: humedad operacional entre 10 % y 95%, y rango de temperatura ope-
racional entre -15ºC y 50ºC. Bajo estas condiciones permite generar imáge-
nes matriciales de 320 x 240 píxeles, codificando la radiación en el infrarrojo
térmico en 14 bit con una precisión en la medida de +/- 2ºC.
Una de las particularidades que hace especialmente interesante este sen-
sor para aplicaciones de teledetección de objeto cercano (o rango corto) es
que posibilita el cálculo de las emisividades de las superficies medidas gracias
a los 3 cuerpos de calibración interna de que dispone. Permite por tanto ca-
racterizar en una toma de medidas no compleja, distintos cuerpos en el infra-
rrojo térmico mediante el parámetro de emisividad. Con este fin se han em-
pleado velas de 3 cm de diámetro a modo de referencia térmica y a efectos de
puntos de control para georreferenciar las imágenes.

27
Se adquirieron imágenes fotográficas con dos tipos de cámara distintas.
Por un lado, con una cámara digital previamente calibrada modelo Nikkon
D70, y por otro con una cámara métrica Zeiss de pequeño formato. La cá-
mara Nikkon D70 permite obtener imágenes de 3008 columnas por 2000 fi-
las, mientras que la cámara Zeiss forma la imagen en película fotográfica con-
vencional. La zona se preseñalizó previamente para posibilitar la
ortorectificación posterior de las imágenes. Para ello se han utilizado dianas
de puntería de 3 cm de diámetro, diseñadas al efecto. De esta manera se han
adquirido fotogramas de 0.5 cm y de 0.7 cm de resolución espacial corres-
pondientes a las alturas de la plataforma de 10 y 15 m, respectivamente.
Fig. 16. Fichero multifuente (láser escáner 3D, fotografía digital y termografía) integrado, georreferenciado y
completo del Área 4 de excavación de Segeda I, obtenido por teledetección de rango corto, que permite la co-
rrelación de temperaturas, patrones espectarles y situación espacial de los materiales arqueológicos.

28
Los distintos procesos aplicados a los datos originalmente adquiridos en
rango corto tienen como principal función generar un fichero único multi-
fuente perfectamente corregistrado. Se pretende con ello realizar un poste-
rior análisis encaminado a correlacionar espacialmente los elementos de in-
terés arqueológico (muros, superficies, estructuras, restos de origen orgánico
etc) con la temperatura superficial a la que han sido registrados. En función
de las características de los objetos a medir por el láser 3D se establecieron
previamente diferentes resoluciones. Se han procesado los datos láser 3D a
resoluciones que van desde los 2 mm para las esferas, dada su importancia pa-
ra la unión de las diferentes tomas, hasta los 50 mm en zonas menos críticas
(Mostaza et al. 2010). Objetos como las tahonas o la fragua se han levantado
con una resolución espacial de 5 mm en horizontal y vertical, y otros objetos
cada 9 mm, procesando en total un número de 2.500.000 puntos, aproxima-
damente.
Además de estas tareas geométricas, las termografías se han exportado a
Matlab para calcular desde este programa de tratamiento matricial emisivi-
dades de los materiales y corregirlas de posibles patrones de distorsión tér-
mica. Para ello se emplearon las velas, consideradas en esta tarea como cuer-
pos de referencia térmica, y las medidas de temperatura ambiental adquiridas
in situ mediante sensores de termopares.
Utilizando el fichero con las capas de información de fotografía de rango
corto y termografía, se han realizado diversos perfiles radiométricos para de-
tectar variabilidad espectral y establecer correlaciones espaciales entre los
elementos característicos que han aflorado en la excavación. Podemos obser-
var cómo las estructuras más calientes se corresponden con muros de adobe,
material constructivo utilizado por los celtíberos. Este tipo de muro se pue-
de discriminar térmicamente de los muros confeccionados con material ro-
coso. Mismo tipo de estructura con una componente lineal acusada, la pode-
mos separar fácilmente según su distinta composición formativa.
Los materiales refractarios utilizados por los celtíberos de Segeda apareci-
dos en los hogares del Área 4 de excavación, presentan una respuesta muy ba-
ja en las termografías, mientras que los materiales aparecidos próximos a la
fragua, resultan de los más calientes. Estas respuestas esperables suponen una
ventaja para la identificación como viviendas o edificaciones diferentes a me-
dida que se puedan ir detectando en futuras ampliaciones de la zona excavada.

29
11. Conclusiones
El capítulo presentado supone una introducción teórica de la Teledetección
aplicada a la Arqueología, particularizando en el caso de estudio del Área Ar-
queológica de Segeda, en Mara-Belmonte de Gracián (Zaragoza). Se han ex-
puesto técnicas y metodologías de Teledetección de aplicación en el estudio
y caracterización de yacimientos arqueológicos y otros lugares de valor patri-
monial, revisando las características y estrategias de adquisición remota de
datos medidos en zonas del espectro reflectivo, emisivo y en la región de las
microondas.
Las experiencias mostradas y otras previas, demuestran el gran potencial
de los datos hiperespectrales y multiespectrales térmicos para la detección
de alineamientos y estructuras enterradas, así como las capacidades de la in-
terferometría y polarimetría diferencial SAR para el cálculo de evidencias y
restos de estructura antrópicas en regiones caracterizadas por cobertura fo-
restal o de otro tipo de vegetación. Estas experiencias en su conjunto permi-
ten comprobar cómo la conjunción de varias tecnologías espaciales, aéreas y
de rango corto, algunas de ellas de bajo coste, posibilitan el registro y actua-
lización de datos arqueológicos con alta precisión espacial y espectral en un
proceso multitemporal y multiescala.
Se han mostrado las tareas básicas a acometer con los datos e imágenes de
Teledetección para su integración en Sistemas de Información Geográfica
que posibiliten el análisis geoespacial posterior de amplias regiones del terri-
torio y la interconexión entre sus distintos procesos, naturales e históricos.
En el capítulo se ha presentado igualmente el caso particular de aplicación
de Teledetección en el estudio arqueológico de Segeda. Se han revisado las
características de los datos hiperespectrales para la detección y clasificación
digital en el yacimiento, comprobándose su gran potencial para la detección
de estructuras enterradas. Las imágenes hiperespectrales permiten discrimi-
nar entre un gran número de materiales diferentes. Se considera necesario no
obstante, la integración de la Teledetección con otras disciplinas geoespacia-
les, incluyendo capas de información como modelos digitales del terreno,
elementos lineales, etc. que mediante una integración adecuada y rigurosa
permitan separar superficies conformadas por los mismos o similares mate-
riales, pero que presenten una distribución espacial diferente.
Finalmente, se han revisado propiedades y capacidades del espectro térmi-
co que apunten a su gran potencial de utilización para el cálculo de anomalí-
as térmicas, por ejemplo mediante el método Detector de Anomalías de Fon-

30
do Térmico (DAFT) descrito, que puedan ser indicativas de la presencia de
estructuras enterradas, con el evidente interés que ello tiene en Arqueología.
Agradecimientos
Los autores agradecen a los organismos Instituto Nacional de Técnica Aero-
espacial (INTA) de España, Agencia Espacial Europea (ESA) y a NASA y Jet
Propulsion Laboratory (JPL) de EE.UU. por la disponibilidad de los datos e
imágenes utilizadas para confeccionar este capítulo.
Así mismo, agradecen a la Sociedad Española de Cartografía, Fotograme-
tría y Teledetección (SECFT), y a las diversas comisiones de la International
Society of Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS) por su asesoramiento y
acceso a bases de datos y publicación científica.
Finalmente, agradecen a los proyectos I+D: HAR2008-04118/HIST “Se-
geda y Celtiberia Septentrional: investigación científica, desarrollo rural sostenible y
nuevas tecnologías” , financiado por el MEC y los fondos FEDER; al proyec-
to I+D “Serranía Celtibérica” financiado por el MEC y los fondos FEDER; al
proyecto A/002008/08 de la AECID “Desarrollo de nuevas tecnologías para la
protección del Patrimonio Cultural y Natural en Honduras” y al proyecto de Co-
operación de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) “Sostenibilidad y
Arraigo del Patrimonio Natural y Cultural en el Corredor Mesoamericano”, que
han permitido desarrollar la investigación de Teledetección aplicada a la Ar-
queología, gran parte de la cual ha sido considerada en este capítulo.
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