Terrestrial Laser Scanning and Digital Photogrammetry as Tools for the Archaeological Recording – TheCase of Convento de Cristo

• L. Mateus ^[1] ; V. Ferreira ^[1] ; J. Aguiar ^[1] ; A. Dias ^[2]
  1. [1] TU of Lisbon – Faculty of Architecture
  2. [2] IGESPAR, Palácio Nacional da Ajuda
• Localización: Arqueología: Actas del Primer Congreso Internacional de Buenas Prácticas en Patrimonio Mundial / coord. por Alicia Castillo Mena, 2013, ISBN 978-84-695-6782-1, págs. 400-412
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Escaneado láser terrestre y fotogrametría digital como herramientaspara el registro arqueológico, el caso del Convento de Cristo
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• Resumen
  • español

    El Convento de Cristo, situado en la ciudad de Tomar, representa el mejor ejemplo en la historia de la arquitecturaportuguesa, de un conjunto monumental construido entre los siglos XII y XVII que incluye un castillo templarioy un convento de la Orden de Cristo. Está declarado Patrimonio Mundial desde 1983. En este artículo nos proponemos analizar el potencial y la utilidad de los métodos y herramientas de fotogrametría digital y el escaneo láser terrestre (ELT) para la elaboración y producción de documentos que son la base de las intervenciones enel Patrimonio, así como su apoyo.Los estudios que se presentarán consisten en la documentación para el análisis estratigráfico previo a la rehabilitación y al proyecto de restauración, en relación con el conocimiento de la evolución histórica y cultural dellugar, en el registro arqueológico que se realiza a nivel de los depósitos y de las paredes, y en la documentaciónde apoyo a las intervenciones de conservación.Se utilizaron los siguientes métodos de registro: i) la fotografía rectificada como un método de bajo costo ymuy práctico, ii) reconstrucción tridimensional automática a partir de varias imágenes con el software VSFM,seguido por una reconstrucción densa con el software PMVS, en un enfoque que minimiza el tiempo de procesamiento, manteniendo la calidad de los productos documentales, iii) ELT como una herramienta para el levantamiento geométrico y radiométrico, iv) la interpretación y procesamiento de imágenes de reflectancia del ELT.Los datos tridimensionales permitirán una comparación espacial entre las fases de excavación. La complementariedad entre las técnicas de la fotogrametría automática y del ELT se demostró mediante el uso de imágenesaéreas de baja altitud (tomadas con un globo) que permitirán una documentación más completa, en particularen aquellas situaciones en las que el ELT presenta limitaciones (en altura).La interpretación y procesamiento de imágenes de reflectancia del ELT, ha demostrado ser una herramientaválida para la investigación del objeto arquitectónico, que permite extraer información relevante tanto para laArqueología como para la Conservación. Es posible distinguir entre varios tipos de juntas (incluso percibir lasintervenciones tempranas realizadas con mortero de cemento), para detectar varios patrones constructivos, através del análisis de los cortes de piedra, para calcular un índice de vegetación, y para diferenciar entre materiales orgánicos e inorgánicos.

  • English

    The “Convento de Cristo”, located in the city of Tomar, represents the best that has been produced in the historyof Portuguese architecture. This monumental site, built between the 12th and 17th century, includes a Templarcastle and a convent of the Order of Christ, and is classified as World Heritage by UNESCO since 1983.In this paper we intend to discuss the potential and usability of the methods and tools of digital photogrammetryand terrestrial laser scanning (TLS) to the recording and production of base documentation as support to heritageinterventions. A set of documentary case studies accomplished in this monumental site will be presented.In these case studies documentation for stratigraphical analysis prior to Rehabilitation and Restoration planningdesign, was produced regarding the knowledge of the historical and cultural evolution of the site. The archaeological recording was done at the level of deposits and walls. In the same context, documentation as support toConservation interventions was also produced.The following approaches were used: i) rectified photography as a low-cost and very practical method, ii) automatic three dimensional reconstruction from multiple images with the state-of-the-art structure-from-motion(SFM) software VSFM (Visual SFM), followed by a dense reconstruction with the multi-view-stereo softwareCMVS+PMVS, in a approach that minimized the processing time, maintaining quality of output, iii) TLS as atool for geometric and radiometric survey, iv) image interpretation and processing of TLS reflectance imagesas a tool for the differentiation of materials and constructive systems and assessment of the conservation state.Three dimensional data enabled spatial comparison between the phases of excavation.The complimentary potential between the techniques of TLS and automatic photogrammetry was demonstratedby using low altitude aerial images (taken with helium balloon with remotely controlled digital camera) allowinga more comprehensive documentation, in particular in those situations where TLS presents limitations (higherparts of buildings).Interpretation and processing of TLS reflectance images was demonstrated to be a valid tool for the inquiry ofthe architectural object that allows one to extract relevant information both for Archaeology and Conservation.It was possible to distinguish between several types of joints (even to perceive early interventions done withcement mortars), to detect several constructive patterns through the analysis of the stone cuts, to calculate a vegetation index, and to differentiate between organic and inorganic materials.