LiDAR aéreo: uma tecnologia de deteção remota de aplicação ainda incipiente na arqueologia portuguesa

OPINIÃO

4 de Março de 2019


JOÃO FONTE

“…os dados LiDAR em arqueologia podem ser utilizados para o mapeamento de novos sítios arqueológicos, mas também para uma melhor perceção e documentação de sítios já conhecidos.”



LiDAR aéreo: uma tecnologia de deteção remota de aplicação ainda incipiente na arqueologia portuguesa

O LiDAR (acrónimo de Light Detection and Ranging) aéreo, também designado por varrimento laser aéreo (em inglês airborne LiDAR ou airborne laser scanning) é uma tecnologia de deteção remota ativa que permite obter pontos tridimensionais através de um laser acoplado numa plataforma aérea que varre a superfície terrestre e que pode ter vários retornos, medindo a diferença de tempo entre a emissão do pulso laser e a receção do sinal refletido. O potencial desta tecnologia em arqueologia reside sobretudo na capacidade dos pulsos laser penetrarem na vegetação, permitindo assim obter informação sobre a superfície topográfica e sobre eventuais estruturas arqueológicas ocultas pela vegetação (Opitz & Cowley 2013)[1]. Através do uso de diversos algoritmos informáticos é possível classificar as nuvens de pontos e discriminar assim os pontos que se correspondem com a superfície topográfica. A partir destes últimos, podemos interpolar um modelo digital de terreno (MDT) que representa a superfície topográfica livre de objetos, permitindo-nos observar assim as microtopografias arqueológicas, mesmo que ocultas pela vegetação. A partir do primeiro retorno é possível criar um modelo digital de superfície (MDS) que representa todos os objetos que no momento do voo estão sobre a superfície topográfica, nomeadamente vegetação e edifícios. Estes modelos LiDAR podem ser facilmente integrados num SIG (Sistema de Informação Geográfica) de forma a poderem ser analisados e combinados com outras fontes de informação geográfica e arqueológica disponíveis. De forma a realçar as microtopografias topográficas e arqueológicas, diversas técnicas de visualização podem ser aplicadas sobre estes modelos, desde técnicas mais básicas como o hillshade até outras mais complexas como o local relief model (Hesse 2010) ou o sky-view factor (Zakšek et al. 2011)[2].

Os dados LiDAR disponíveis em Portugal resumem-se a uma cobertura realizada pela Direção-Geral do Território (DGT)[3], em colaboração com a Agência Portuguesa do Ambiente, I.P. (APA, I.P.)[4], da zona costeira do território nacional numa faixa de 1 km de largura ao longo da costa e dos estuários (sendo que 400 metros em terra foram varridos com um LiDAR topográfico e 600 metros no mar com um LiDAR batimétrico), estando disponíveis para visualização os modelos digitais de terreno resultantes com uma resolução de 1 e de 2 metros através de WMS (Web Map Service)[5] e num visualizador online[6]. De forma pioneira, em Janeiro de 2018 a Comunidade Intermunicipal do Alto Minho (CIM Alto Minho)[7] realizou um voo LiDAR que cobre integralmente o distrito de Viana do Castelo, sendo a primeira região portuguesa a dispor de uma cobertura sistemática de laser aéreo. Os dados LiDAR resultantes têm uma densidade média de 2 pontos por metro quadrado tendo em conta todos os retornos[8].

Na vizinha Espanha existem já duas coberturas LiDAR do território nacional realizadas pelo Instituto Geográfico Nacional (IGN) no âmbito do projeto PNOA (Plan Nacional de Ortofotografía Aérea)[9]. Os dados LiDAR podem ser descarregados de forma gratuita, com densidades variáveis em função da área geográfica[10]. O uso desta informação geográfica, a par de outra disponível como ortoimagens aéreas e de satélite, permitiu-nos identificar e documentar uma série de sítios arqueológicos relacionados com a presença militar romana no Noroeste Peninsular inéditos até à data (Costa-García & Fonte 2017).

Desta forma, os dados LiDAR em arqueologia podem ser utilizados para o mapeamento de novos sítios arqueológicos, mas também para uma melhor perceção e documentação de sítios já conhecidos. Como exemplo, e utilizando os dados LiDAR fornecidos pela CIM Alto Minho, podemos verificar como temos uma visão diferenciada da Cividade de Âncora (freguesia de Âncora, concelho de Caminha e freguesia de Afife, concelho de Viana do Castelo, distrito de Viana do Castelo), um povoado fortificado bastante conhecido no âmbito da denominada ‘cultura castreja’ do Noroeste Peninsular (Silva 2007), em função de observarmos o sítio a partir de imagem de satélite, MDS ou MDT (Figura 1), sendo de destacar neste último o detalhe relativo à monumentalidade e complexidade da sua estrutura interna e do seu aparelho defensivo.


Figura 1. Cividade de Âncora. À esquerda: imagem de satélite de Agosto de 2017 (©Google Earth); ao centro: MDS obtido a partir dos dados LiDAR da ©CIM Alto Minho; à direita MDT obtido a partir dos dados LiDAR da ©CIM Alto Minho. A visualização das duas últimas imagens tem por base a técnica resampling filter disponível no software ©SAGA GIS (Conrad et al. 2015) com uma resolução espacial de 0,5 metros.

O potencial do LiDAR aéreo no âmbito da arqueologia portuguesa está obviamente condicionado pela ainda escassa disponibilidade de dados. A sua aquisição ad hoc pode ser ainda relativamente cara, mas é de esperar que no futuro próximo haja uma maior disponibilidade de dados LiDAR a nível regional, como no caso do Alto Minho, senão mesmo a nível nacional, o que terá, sem dúvida, repercussões positivas a nível arqueológico.


Referências

Conrad, O., Bechtel, B., Bock, M., Dietrich, H., Fischer, E., Gerlitz, L., Wehberg, J., Wichmann, V. & Böhner, J. (2015). System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA) v. 2.1.4, Geoscientific Model Development, 8: 1991-2007. https://doi.org/10.5194/gmd-8-1991-2015.

Costa-García, J.M. & Fonte, J. (2017). Scope and limitations of airborne LiDAR technology for the detection and analysis of Roman military settlements in Northwest Iberia. In V. Mayoral Herrera, C. Parcero-Oubiña, C. & P. Fábrega-Álvarez (eds.), Archaeology and Geomatics: Harvesting the benefits of 10 years of training in the Iberian Peninsula (2006-2015): 55-71. Leiden, Sidestone Press. Disponível em: https://pt.scribd.com/embeds/368470540/content?start_page=1&view_mode=scroll&access_key=key-ztcj8WyGaGUT21EWiEJ0&show_recommendations=false.

Hesse, R. (2010), LiDAR‐derived local relief models – a new tool for archaeological prospection. Archaeological Prospection, 17: 67-72. https://doi.org/10.1002/arp.374.

Historic England (2018). Using Airborne Lidar in Archaeological Survey: The Light Fantastic. Swindon, Historic England. Disponível em: https://historicengland.org.uk/images-books/publications/using-airborne-lidar-in-archaeological-survey/.

Kokalj, Ž. & Hesse, R. (2017). Airborne laser scanning raster data visualization: a guide to good practice. Ljubljana, Založba ZRC. Disponível em: https://zalozba.zrc-sazu.si/p/P14.

Opitz, R. & Cowley, D. eds. (2013). Interpreting archaeological topography: airborne laser scanning, 3D data and ground observation. Oxford, Oxbow Books.

Silva, Armando Coelho Ferreira da (2007). A Cultura Castreja no Noroeste de Portugal. Paços de Ferreira, Câmara Municipal de Paços de Ferreira.

Zakšek, K., Oštir, K., & Kokalj, Ž. (2011). Sky-View Factor as a Relief Visualization Technique. Remote Sensing, 3: 398-415. https://doi.org/10.3390/rs3020398.


[1] Para mais informações sobre o potencial da tecnologia LiDAR em arqueologia aconselha-se a consulta do manual elaborado pela instituição inglesa Historic England (2018).

[2] Uma visão de conjunto sobre as principais técnicas de visualização disponíveis pode ser consultada em Kokalj et al. 2017.

[3] DGT: http://www.dgterritorio.pt/.

[4] APA: https://www.apambiente.pt/.

[5] Levantamento de Informação Geográfica de suporte ao Ordenamento e Gestão das Zonas Costeiras: http://www.dgterritorio.pt/cartografia_e_geodesia/cartografia/cartografia_de_base___topografica_e_topografica_de_imagem/ortofotocartografia/zonas_costeiras/.

[6] Visualizador DGT – LiDAR: http://mapas.igeo.pt/lidar/.

[7] CIM Alto Minho: http://www.cim-altominho.pt/.

[8] Queremos agradecer à CIM Alto Minho a cedência dos dados LiDAR para efeitos de investigação, em particular a Bruno Caldas por toda a disponibilidade e interesse.

[9] A primeira cobertura decorreu de 2008 a 2015 e a segunda de 2015 até à atualidade, sendo que ainda está em curso: http://pnoa.ign.es/estado-del-proyecto-lidar.

[10] Centro de descargas del Centro Nacional de Información Geográfica (CNIG): http://centrodedescargas.cnig.es/CentroDescargas/catalogo.do?Serie=LIDAR.


João Fonte – Instituto de Ciencias del Patrimonio (Incipit), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Department of Archaeology, University of Exeter.

Foto de apresentação tirada por J. M. Costa García.