Dispositivos periféricos.

Dentro de los dispositivos periféricos que generan datos espaciales están los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS), las estaciones totales, los sensores geofísicos y los sensores remotos generadores de mapas de bits, aunque estos últimos los analizaremos de acuerdo a los datos que generan: los datos espaciales de entrada. En lo que respecta a los insumos mencionados, estos datos espaciales de entrada, nos referimos a mapas digitales de diferentes tipos, fotografías aéreas y fotografías satelitales (CONOLLY; LAKE, 2006).

Los GPS son dispositivos capaces de captar señales satelitales de radio y así obtener una ubicación geográfica determinada en términos absolutos. Sus comienzos se remontan a la Segunda Guerra Mundial, a manos del Departamento de Defensa de EEUU. Luego de algunos intentos fallidos, se logra afinar el sistema de posicionamiento global, y a partir de fines de los 70´ se ponen en órbita una constelación de satélites necesarias para poder realizar la triangulación que proporciona la ubicación geográfica (AMADO, 1999).

Los GPS reciben las señales de los satélites, quienes les envían información sobre su ubicación y el tiempo exacto en que se emite la señal. Con estos datos proveídos por varios satélites al mismo tiempo, es posible que el receptor GPS calcule su localización en cualquier parte del planeta. Si se cuanta con datos de tres satélites es posible establecer una medición de dos dimensiones, y con cuatro, de tres dimensiones. La información sobre la ubicación que reciben los GPS siempre presenta algún grado de error que puede ser de varios metros (aunque en ocasiones puede ser milimétrico si se cuenta con la tecnología adecuada), debido a imprecisiones del satélite o del receptor, y a distorsiones en la propagación de la señal (AMADO, 1999).

Las estaciones totales son capaces de obtener la ubicación exacta en tres dimensiones (XYZ) con una precisión que puede estar sin problemas por debajo del milímetro. A diferencia del GPS, los datos espaciales presentan coordenadas relativas (referidas a la ubicación de la base, en este caso la estación total). Su funcionamiento no difiere en esencia de los teodolitos o niveles que se utilizaron y que aún se utilizan en Arqueología para llevar a cabo el levantamiento de la ubicación tridimensional de las piezas arqueológicas en las excavaciones. La principal diferencia es que el levantamiento de datos es mucho más ágil ya que se realiza de forma digital gracias a la utilización de óptica láser mediante el cual los datos generados son almacenados automáticamente en la estación total (CONOLLY; LAKE, 2006).

Estos datos pueden luego volcarse en el ordenador y formar parte de la base de datos espacial. Para que los datos estén georreferenciados, es necesario georreferenciar la estación total de modo que posteriormente sea posible determinar las ubicaciones absolutas de todos los datos tomados con la estación total (CONOLLY; LAKE, 2006).

Los sensores geofísicos se utilizan para generar imágenes del subsuelo terrestre. Los datos que se obtienen no están georreferenciados pero esta operación pude realizarse con el GPS. En el caso de la arqueología se utiliza para identificar elementos arqueológicos en subsuperficie, ya sea artefactos o estructuras. Se puede optar por métodos activos, que funcionan en base a la introducción de señales en el subsuelo y midiéndose las distorsiones de la misma, o por los pasivos, en los cuales se miden señales que emiten los materiales bajo el sustrato (GARCÍA SANJUÁN, 2005).

También existen otros sensores, como es el caso del escáner 3D (o escáner láser), el cual genera imágenes en tres dimensiones de los objetos, ya sea mueble o inmueble.

En lo que respecta a sensores remotos, éstos son capaces de captar información de la superficie terrestre por parte de sensores ubicados en plataformas aéreas y espaciales. Los sensores aéreos son utilizados para la toma de fotografías aéreas y los satelitales para la toma de fotografías satelitales, en base a las cuales se realiza la teledetección11. Si bien la fotografía aérea tiene orígenes más remotos que la teledetección, ambas tienen un origen vinculado a objetivos bélicos, en donde el control territorial en base a plataformas remotas cumplió un rol fundamental (GARCÍA SANJUÁN, 2005).

La fotografía aérea tiene sus orígenes a fines del siglo XIX, utilizando como plataformas globos aerostáticos, pero se desarrolla fuertemente en la Primera Guerra Mundial con la expansión de la aviación. Esto resulta particularmente interesante en Arqueología ya que la utilización de fotografías aéreas y toda la metodología de análisis que más adelante se consolida, se da en gran parte porque existieron arqueólogos que tuvieron experiencia como pilotos de guerra. Luego de la Segunda Guerra Mundial, el uso de la fotografía aérea en Arqueología fue instituido en diversas Universidades, constituyéndose en pilar de la prospección arqueológica (GARCÍA SANJUÁN, 2005).

La toma de fotografías aéreas se realiza con un sensor fotográfico, el cual capta la luz en una película fotosensible o en un sistema digital que lo emula. Según el ángulo de toma de las fotografías, se pueden distinguir dos grandes tipos de fotografías aéreas: la vertical y la oblicua. La primera se utiliza más que nada con fines fotogramétricos (elaboración de mediciones precisas, más que nada para elaborar cartografía) y consiste en un barrido sistemático de fotografías tomadas con un ángulo de 90º, las cuales se solapan en al menos un 60%, lo cual permite la realización de observaciones estereoscópicas (visualización desde dos perspectivas de un punto que se solapa en dos fotografías, para generar una imagen tridimensional). Posteriormente la imágenes son analizadas y los elementos visibles convertidos en símbolos cartográficos (GARCÍA SANJUÁN, 2005).

La fotografía oblicua es muy útil para identificar elementos particulares del paisaje. Consiste en la captura de imágenes con ángulos inferiores a 90º, permitiendo así que resalten con mayor claridad las irregularidades del terreno (GARCÍA SANJUÁN, 2005).

Los indicadores que se utilizan para la identificación de elementos del paisaje son muy variados y dependen de los objetivos y la escala del análisis. En el caso de la Arqueología existen tres tipos de indicadores fundamentales para identificar yacimientos a partir de fotografías aéreas: microtopográficos (relieve de la superficie), fitogeográficos (vegetación superficial) y edáficos (condiciones del suelo). En todos los casos el análisis se basa en la percepción de coloraciones, sombras y formas (GARCÍA SANJUÁN, 2005).

Para que las fotografías aéreas puedan formar parte de un SIG, deben ser digitalizadas (si bien pueden ser tomadas de forma digital, en la mayor parte de los casos están en papel), rectificadas y georreferenciadas. La digitalización consiste en la transformación de la información del papel a una imagen raster, generalmente mediante un escáner. La rectificación consiste en corregir las deformaciones propias de una representación plana del relieve de la superficie terrestre y transformarla al sistema de proyección de la cartografía que se esté utilizando. Básicamente se realizan tres operaciones: translación (modificación horizontal o vertical de un conjunto de coordenadas), escalado (ajuste de todas las coordenadas a la escala de trabajo) y rotación (manipulación trigonométrica de pares de coordenadas). El proceso de georreferenciamiento de las fotografías aéreas debe realizarse adjudicando coordenadas a puntos conocidos de la fotografía aérea. Cuantos más puntos tengamos con coordenadas conocidas, mejor será la calidad de la georreferenciación (CONOLLY; LAKE, 2006).

En el caso de las imágenes satelitales el tipo de información con la cual se cuenta es más profunda. Si bien la fotografía aérea presenta solamente una resolución espacial (dada por la distancia entre el sensor y la superficie fotografiada), la imaginería satelital presenta además de esta resolución, la espectral, la temporal y la radiométrica. La temporal corresponde a la frecuencia con la cual son tomadas las fotografías por un mismo punto del planeta (aspecto fundamental para fines meteorológicos). La radiométrica corresponde a la cantidad de niveles de gris en que se divide la radiación recibida para ser almacenada. Sirve más que nada para distinguir detalles de la información recibida.

Para entender esto es necesario hacer algunas aclaraciones sobre el funcionamiento de los sensores satelitales. Si bien los sensores fotográficos pueden captar energía y expresarla en valores digitales (fotografías digitales), los sensores satelitales, pueden captar distintos tipos de energía electromagnética que a su vez es expresada en valores digitales.

Estrictamente no se trata de otros tipos de energía, sino del mismo tipo, pero en otras frecuencias de longitudes de onda del espectro electromagnético, las cuales son agrupadas en bandas cuando presentan comportamientos similares. La luz que captan los sensores fotográficos corresponden generalmente a la banda del espectro visible, pero los sensores satelitales pueden captar otras frecuencias que nos brindan información mucho más amplia, sobre aspectos no visibles a simple vista pero que pueden ser percibidos en ciertas bandas. Es así como existen sensores que son capaces de captar diversas bandas, lo cual significa obtener una imagen conformada por diversas capas de información.

Existen distintos tipos de imágenes satelitales, en donde se combinan los tipos de resolución mencionadas. Por ejemplo las imágenes Landsat TM presentan una resolución espectral de 8 bandas, y se utilizan más que nada para coberturas terrestres, elementos culturales, calidad de aguas, humedad de suelos y nubes, minerales y focos de calor. Por otro lado tienen una resolución espacial de 30x30 mts en las bandas 1,2,3,4, 5 y 7 y de 120x120 mts en la 6 (térmica). La resolución temporal es de 15 días, y la radiométrica es variable según la banda (CONOLLY; LAKE, 2006).

Para integrar las imágenes satelitales al SIG es necesario llevar a cabo la rectificación (al igual que con las fotografías aéreas) y la georreferenciación para que pueda ser integrado en el sistema de coordenadas en que se está trabajando (CONOLLY; LAKE, 2006).