ARQUEOLOGÍA Y NUEVAS TECNOLOGÍAS

Transcripción

1 MARINA MARTÍNEZ DE PINILLOS GONZÁLEZ Grupo de Antropología Dental Centro Nacional de Investigación sobre Evolución Humana ARQUEOLOGÍA Y NUEVAS TECNOLOGÍAS

2 ARQUEOLOGIA DEFINICIÓN La Arqueología (del griego archaios viejo, y logos ciencia) es una disciplina científica que estudia las sociedades y sus cambios a través de los restos materiales, intencionales o no, en contextos espaciales y temporales definidos, para tratar de reconstruir la vida, la organización social y la diversidad del comportamiento humano en el pasado. FASES DEL ESTUDIO ARQUEOLÓGICO Trabajo de campo Prospección Excavación SIG Cartografía / Planimetría Trabajo de laboratorio Metodologías de datación Espectrometría Microscopía TAC / MicroCT

3 PROSPECCIÓN La prospección es la exploración de un territorio sin remover la tierra, en busca de indicios materiales que muestren la existencia de un yacimiento. Los prospectores, colocados en línea, realizan un barrido en diferentes direcciones para observar lo que hay en el suelo. Cuanto más juntos vayan, mayor será la intensidad. DOS SISTEMAS: Cobertura total: recorrer todo el territorio a estudiar observándolo todo con la misma intensidad. Muestreo: selección de áreas significativas (mínimo 30% de la zona de estudio).

4 EXCAVACIÓN Se denomina excavación al análisis de los estratos naturales y antrópicos que se sedimentan en un determinado lugar. El proceso de excavación consiste en remover los depósitos en el orden inverso a cómo se han ido formando. La arqueología es una actividad destructiva, es decir, cada vez que se realiza una excavación, se remueven y se destruye la posición original de los depósitos. Por ello es preciso documentar y registrar con total atención los elementos que componen la estratificación de un yacimiento. Los objetos arqueológicos solamente son significativos en función de los depósitos arqueológicos en los que están contenidos, de tal manera que la excavación no tiene como finalidad recuperar restos sino construir una estratigrafía para dar sentido a estos objetos.

5 SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG) Cualquier sistema de información diseñado para capturar, almacenar, manipular y analizar todo tipo de información georreferenciada. Permite: crear consultas interactivas, analizar la información espacial, editar datos, mapas y presentar los resultados de todas estas operaciones. Aplicaciones - Científicas (Ciencias medioambientales, Cartografía, Arqueología ) - Empresarial (Estrategias de distribución, Localización óptima ) - Gestión (Catastros, Ordenación territorial, Estudios de impacto ambiental )

6 FOTOGRAMETRÍA FOTOGRAMETRÍA "photós" = luz "gramma" = trazado "metrón" = medir "medir sobre fotos" Disciplina encargada de calcular las dimensiones y posiciones de los objetos en el espacio a partir de medidas realizadas sobre fotografías. Aplicaciones: Agronomía, Cartografía, Arquitectura, Arqueología, Topografía 1 fotografía información bidimensional 2 fotografías zona de solape visión estereoscópica información tridimensional

7 ESTACIÓN TOTAL MANUAL ESTACIÓN TOTAL ROBOTIZADA Equipo utilizado en topografía para tomar coordenadas, y a partir de las cuales realizar levantamientos planimétricos, estacionar, replantear, etc. Las más modernas (robotizadas) incorporan un teodolito electrónico.

8 PDA s PERSONAL DIGITAL ASSISTANCE 2.Las agendas están conectadas mediante tecnología inalámbrica a un repetidor. 1.Los investigadores toman datos de sus trabajos en las excavaciones en una agenda electrónica que funciona sin cables. 3.El repetidor conecta las agendas, también de modo inalámbrico, con un ordenador portátil. Automáticamente los datos recogidos son transmitidos a una base de datos común,que reside en el portátil. 4.Asimismo, los científicos envían a imprimir etiquetas para clasificar y catalogar los restos encontrados. La conexión entre las agendas y la impresora es por ondas infrarrojas. 5.Los datos recogidos en el portátil pueden ser enviados a otros ordenadores para su posterior estudio y análisis.

9 ESCANER 3D DIGITALIZADO SIN CONTACTO Se trata de una tecnología sin contacto que respeta en todo momento la integridad del Patrimonio Histórico sin producir ningún deterioro sobre el mismo. Permite capturar un gran volumen de información en un corto espacio de tiempo, para la documentación de hallazgos y excavaciones arqueológicas así como para determinar el estado de conservación de una obra de arte. La elaboración de réplicas virtuales de alta precisión permiten realizar secciones y mediciones sin poner en peligro la integridad de la pieza original a la vez que facilitan el intercambio de material entre diferentes equipos de profesionales. Aplicaciones: Arquitectura, Ingeniería, Automoción, Patrimonio

10 LABORATORIO Se deben analizar exhaustivamente los datos y restos obtenidos durante la excavación, para así poder determinar: su procedencia, función, técnicas de elaboración, etc. Pasos a seguir antes de interpretar los resultados: Lavar Consolidar Siglar Restaurar Identificar Inventariar Dibujar Análizar INTERPRETACIÓN

11 MÉTODOS DE DATACIÓN DATACIÓN RELATIVA ESTRATIGRAFÍA FÓSILES GUÍA PALINOLOGÍA ANÁLISIS QUÍMICO

12 ESTRATIGRAFÍA Principio geológico de la estratigrafía: los niveles que están por debajo son más antiguos y los que están por encima, son más modernos. Nos indica si un objeto, periodo o acontecimiento es más antiguo, más moderno o contemporáneo a otros, pero sin llegar a determinar su edad exacta. FÓSILES GUÍA Se pueden establecer analogías cronológicas en diferentes yacimientos gracias a los llamados "fósiles guía (Mimomys savini). PALINOLOGÍA El polen se conserva fácilmente durante largos períodos de tiempo. Estableciendo unas zonas polínicas junto con su evolución en el tiempo, es posible generar unos diagramas polínicos. De esta manera, sabiendo la composición polínica de un yacimiento podremos conocer su cronología relativa. ANÁLISIS QUÍMICO Se utilizan para estimar si varios huesos del mismo estrato tienen en realidad la misma edad relativa. Se basa en el hecho de que dos huesos enterrados en el mismo tipo de sedimento deberían tener las mismas proporciones de flúor, un elemento presente en la tierra.

13 MÉTODOS DE DATACIÓN DATACIÓN ABSOLUTA CARBONO-14 PALEOMAGNETISMO TERMOLUMINISCENCIA RESONANCIA PARAMAGNÉTICA ELECTRÓNICA (RPE) SERIES DE URANIO

14 CARBONO 14 - Seres vivos poseen C 12 (isótopo estable) y C 14 (isótopo radioactivo) Willard Libby con el tiempo el C 14 presente en los organismos muertos desaparece a una velocidad constante que puede ser medida. Determinar la edad de un fósil a partir de la diferencia existente en la relación que hay de C 12 y C 14 - Datación: años (a partir años es impreciso) - Limitaciones: sólo restos orgánicos años = pierde 50% C años = pierde 75% C años = pierde 87,5% C 14 El Mirador Carbones y huesos Neolítico y Bronce ( años) Galería del Sílex Carbones Neolítico y Bronce ( años)

15 PALEOMAGNETISMO - Estudio del campo magnético de la Tierra en el pasado. - Tierra = imán gigante (actualmente polaridad normal ) - Desde 3,6 m.a. 9 INVERSIONES????? Intervalos de tiempo irregulares Suelen coincidir con cambios climáticos - Algunos minerales actúan como pequeñas brújulas dirección del campo magnético que tenia la Tierra en su momento de sedimentación. - Gran Dolina (TD6) antigüedad mayor de años

16 LUMINISCENCIA Algunos minerales, con el paso del tiempo y por la imperfección de su estructura cristalina, acumulan energía radioactiva que después liberan en forma de luz si son sometidos a una fuente de calor (300º-600º). - Datación: años - Limitaciones: cuarzo, feldespato, fluorita, diamantes

17 RESONANCIA RPE - Mide los efectos causados por la radioactividad natural dentro de un material. - Se calcula la dosis absorbida anualmente por la muestra, y cuando se tiene la cantidad total y la anual se puede calcular la edad de la muestra. - Aplicaciones: dientes, conchas de molusco, foraminíferos, estalagmititas, cuarzo, carbonatos - Datación: años - Galería - Covacha de los Zarpazos años

18 SERIES DE URANIO - Analiza la caída radioactiva de los isótopos de Uranio que se convierten en Torio a un ritmo constante. Esto permite determinar el tiempo que ha transcurrido desde que empezó esa caída y con ello conocer la edad de la muestra. El conjunto de los isótopos originados (hijos) en la serie de desintegraciones a partir de un isótopo determinado (padre) se denomina familia radiactiva. - Aplicaciones : concreciones calcíticas, huesos, dientes, corales y conchas. - Datación: años - Sima de los Huesos estalagmita por encima de los restos ( años)

19 OTROS ANÁLISIS ESPECTROMETRÍA MICROSCOPÍA ELECTRONICA PROCESOS DE DIGITALIZACIÓN Escaner Láser Nextengine Escaner Láser Precisión TAC / MicroCT MORFOMETRÍA GEOMÉTRICA CREACIÓN DE RÉPLICAS SOFTWARE 3D Mimics y Amira 3D Studio Max Magics Communicator Geomagic Blender 3D Real Viewer

20 ESPECTROMETRÍA El espectrómetro de masas mide iones atómicos para analizar la composición de diferentes elementos químicos que forman un material. Calentando un haz de material del compuesto a analizar hasta vaporizarlo e ionizar los diferentes átomos. El haz de iones produce un patrón específico en el detector, que permite analizar el compuesto.

22 MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO IMÁGENES DE GRAN RESOLUCIÓN observación y caracterización de materiales inorgánicos y orgánicos. realizar análisis químicos elementales mediante técnicas no destructivas.

23 CARACTERIZADOR DE PARTÍCULAS - Permite medir el tamaño (0,04µm-2000µm) y la forma (esfericidad, elongación, circularidad) de partículas de polvo seco. - Aplicaciones: contaje, registro y estudios estadísticos sobre la caracterización de suelos, calidad de productos, etc.

24 MICROSCOPÍA CONFOCAL LÁSER Es un microscopio óptico que incorpora un diafragma de iluminación cuya función es eliminar la luz proveniente de planos superiores e inferiores al plano focal, aumentando la claridad y resolución de la imagen, dotándole de una gran profundidad de campo. Aplicaciones: desgaste de superficies dentales, alteraciones superficiales, marcas de uso, mediciones de tamaño, formas y rugosidad de superficies, estudio de piezas en tres dimensiones, etc.

26 DIGITALIZACIÓN SIN CONTACTO No hay contacto entre el aparato y la superficie de la pieza a medir. Mayor velocidad (capturar millones de datos en tiempos muy cortos). Según la pieza requieren de una orientación especial para captar las dimensiones. SISTEMA DE DIGITALIZACIÓN LÁSER Ley de refracción. Necesario la presencia de un emisor (láser) y un receptor (producto). Láser enviado se refracta en el objeto formando un ángulo y se devuelve en forma de onda hacia dos celdas fotosensibles que capturan la distancia a la que se encuentra el punto. El rayo láser debe ubicarse perpendicular a la superficie a medir. Cuanto más cerca mayor precisión. Cuanto más tiempo mejor captura de información. Laser Nextengine, TAC, MicroCT

27 ESCANER LÁSER NEXTENGINE Una vez realizada todas las pasadas con el escáner se crea la nube de puntos o la malla de poligonal, es en este punto donde la digitalización concluye y el modelo esta listo para ser exportado a cualquier software CAD para la edición puntos / seg 90 seg / escaneada de cara

28 TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTARIZADA (TAC) Técnica no destructiva que permite obtener cortes delgados de los objetos sólidos mediante rayos X, sin que el objeto de estudio sufra alteración alguna. Una vez realizado el TAC, con el software adecuado (Amira, Mimics, etc.) podemos reconstruir el objeto tridimensionalmente en el ordenador y visualizar sus características geométricas y tridimensionales tanto del exterior como del interior. T: Tomografía Tomos: corte + Grafos: imagen A: Axial Relativo al eje C: Computarizada Mediante sistemas informáticos Descrita por primera vez en 1972 por Dr. Godfrey Hounsfield

29 MICRO CT - Técnica no destructiva de rayos X imágenes en 2D y 3D con alta resolución de la estructura interna de los objetos. - Aplicaciones: evaluación anatómica virtual, análisis morfométrico, obtención de áreas, perímetros, volúmenes, superficies, estudio de porosidad, grosores, impresiones vasculares, etc. - Análisis de imágenes se realiza mediante programas como Mimics o Amira.

31 MORFOMETRÍA GEOMÉTRICA Es un método que se basa en la forma de ciertas cosas. De acuerdo a la forma y medidas de los objetos se pueden clasificar o identificar (por ejemplo, en los animales, con las medidas de ciertos puntos se puede identificar la especie). En morfometría un punto de referencia (landmark) es un punto en la forma de un objeto en el que las correspondencias entre y dentro de las poblaciones del objeto se preservan. Los landmarks pueden definirse manualmente o automáticamente por un programa computacional. Un landmark anatómico es un punto de referencia biológicamente significativo que determinan las homologías de un organismo. Normalmente, los expertos definen puntos anatómicos para asegurar su correspondencia dentro de la misma especie.

33 CREACIÓN DE RÉPLICAS En muchas ocasiones es imposible manipular los originales debido a su delicado estado de conservación, por lo que se hace imprescindible replicar los objetos originales. Técnicas convencionales de réplicas (moldes) Técnicas modernas de reconstrucción (sinterizado láser)

34 RÉPLICAS CON TÉCNICAS MODERNAS TRES PASOS 1) Generación de los modelos informáticos 3D Tomografia Axial Computarizada (TAC) Digitalización 3D (Escaner 3D) Diseño en entornos CAD 2) Construcción de los modelos sólidos 3D y su posterior tratamiento Sinterizado por láser de poliamida en polvo 3) Validación dimensional de los modelos sólidos fabricados Equipo de metrología de precisión y sistema de calibración

35 SINTERIZADO LÁSER (SLS) Es una técnica de prototipado rápido que fabrica las piezas por capas. El material de base es un polvo (partículas 50μm). Las capas se van depositando unas sobre otras. El software de la máquina hace capas de hasta 0,08 mm de espesor y las envía al escáner de la máquina que realizará el objeto -capa a capa- activando un láser de CO2 sólo en aquellas zonas donde existe espesor de pieza. Durante la activación del láser, el material alcanza su temperatura de fusión. Cuando ha terminado una superficie entera, el rodillo añade una nueva capa de material y se procede a sinterizar la siguiente sección de la pieza. Así sucesivamente hasta que se termina de construir la pieza completa.

37 SOFTWARE 3D: Mimics y Amira Software que utiliza imágenes 2D (µct, archivos STL) para generar modelos 3D digitales de total precisión, que reproducen la morfología original y sirven para reconstruirla. En la actualidad supone una de las herramientas analíticas más potentes para investigar la anatomía y la morfología de restos fósiles (hallar distancias, espesores perímetros, calcular ángulos, determinar superficies, volúmenes, porosidades, densidades, etc.) VENTAJAS: estudiar los restos sin manipular los originales ensamblaje virtual de las distintas piezas sin tocar el original eliminar capas de materiales que puedan enmascarar la morfología duplicar partes que no existen Finalmente estos modelos digitales sirven para construir réplicas físicas de los fósiles a través de las técnicas de prototipado rápido, pudiendo realizar gran cantidad de análisis como si trabajáramos con el original.

38 SOFTWARE 3D: 3D Studio Max PROGRAMA un mayor y mejor avance en el modelado de imágenes 3D, animación y renderizado, pudiendo crear lugares, personajes y objetos en tres dimensiones hasta conseguir obtener una visualización animada. VENTAJAS: modificaciones en el diseño se actualizan automáticamente en el momento de abrir el objeto. creación de texturas propias aplicables a cada uno de los elementos representados en los objetos. De esta manera se consigue una apariencia lo más cercana posible a la realidad de la pieza original. permite importar imágenes creadas en otros programas (AutoCAD), por lo que podemos representar diseños de elementos reales como edificios, máquinas y en nuestro caso, restos fósiles.

39 SOFTWARE 3D: Magics Communicator Hacer presentaciones (imágenes en formato STL.) para ser utilizadas en tiempo real mediante la conexión entre usuarios rapidez a la hora de divulgar contenidos. VENTAJAS: Detectar los bordes mal configurados y mejorarlos mediante triangulaciones Hacer secciones, mediciones, volúmenes, dibujos, anotaciones

40 SOFTWARE 3D: Geomagic Reconstruye digitalmente objetos en 3D y con gran precisión mediante su escaneo, obteniendo superficies de alta calidad y geometrías exactas, para generar automáticamente superficies continuas y modelos estancos. Imágenes TAC + Mimics = modelos 3D Geomagic MENOR PESO DE LA IMAGEN exportarla a otros programas (3D Real Viewer, Autocad, 3D Studio Max, etc.)

41 SOFTWARE 3D: Blender Programa informático de alta calidad para la creación de contenidos 2D y 3D, además de servir para el modelado, texturizado, iluminación, renderizado, animación, composición, post-producción y creación de videos. MALLA POLIGONAL TEXTURIZAR

42 SOFTWARE 3D: 3D Real Viewer Programa que nos permite acceder a objetos gráficos tridimensionales en un entorno de realidad virtual, por lo que es necesario utilizar gafas anaglíficas. Permite crear y visualizar imágenes en 3D a partir de cualquier programa de modelado de objetos tridimensionales (3D Studio Max, Autocad, Blender, etc), pudiendo además mover, rotar, aumentar y modificar la profundidad de los objetos exportados en formato STL.