En 2025, el GPR basado en drones y los estudios de magnetometría en el sitio del patrimonio cultural Mimbres en Nuevo México descubrieron características arquitectónicas enterradas en un asentamiento que había sido difícil de investigar con métodos convencionales durante décadas. La densa vegetación, el terreno accidentado y el acceso físico limitado habían mantenido grandes porciones del sitio inexploradas. Un dron equipado con los sistemas de sensores de SPH Engineering cubrió el área en cuestión de días, detectando anomalías consistentes con cimientos de muros, vacíos y alteraciones antropogénicas del suelo que se extienden a más de cuatro metros bajo la superficie.
La conclusión del estudio de caso recomendó añadir LiDAR aéreo a la siguiente fase del estudio, para mapear la topografía de la superficie a través del dosel vegetal y apoyar la interpretación de los hallazgos del subsuelo.
Esa recomendación captura algo importante sobre cómo funcionan en la práctica los estudios arqueológicos con drones. El LiDAR mapea la superficie del terreno con una precisión extraordinaria, incluso bajo vegetación densa donde suficientes pulsos láser llegan al suelo. Pero no genera imágenes directas de las características enterradas bajo la superficie. Y en arqueología, el subsuelo es donde se encuentra la mayor parte de la evidencia: cimientos de muros, pozos de almacenamiento, hogares, tumbas, zanjas rellenadas y capas estratigráficas que contienen la cronología de la ocupación de un sitio.
Este artículo cubre cómo funciona el LiDAR en los estudios arqueológicos, dónde destaca, las limitaciones específicas que crean puntos ciegos y por qué un flujo de trabajo con drones multisensor que combina LiDAR con radar de penetración terrestre (GPR) y magnetometría produce resultados que ninguna tecnología por sí sola puede igualar.
¿Qué es el LiDAR y cómo funciona en arqueología?
LiDAR significa Detección y Medición por Luz. La tecnología funciona emitiendo rápidos pulsos láser hacia el suelo y midiendo cuánto tiempo tarda cada pulso en regresar tras reflejarse en una superficie. Un receptor GPS y una unidad de medición inercial (IMU) registran la posición y orientación exactas del sensor en el momento de cada pulso, de modo que cada retorno pueda ubicarse en el espacio tridimensional.
Un solo sensor LiDAR puede disparar cientos de miles de pulsos por segundo. Cada pulso que golpea el suelo, una rama de árbol o un edificio produce una señal de retorno. El conjunto de millones de estos retornos crea una nube de puntos densa, un conjunto de datos tridimensional que representa cada superficie que tocó el láser.
Para la arqueología, los pasos críticos son el filtrado y la clasificación. En un entorno forestal, los pulsos láser individuales se reflejan en las hojas, las ramas y la superficie del dosel durante su descenso. Pero algunos pulsos pasan a través de los huecos en la vegetación y llegan al suelo. Los algoritmos de clasificación de nubes de puntos separan los retornos del dosel de los retornos del suelo, y los puntos exclusivos del suelo producen un modelo digital de elevación (MDE) o modelo digital del terreno (MDT) de suelo desnudo. Esto es lo que revela las características arqueológicas: cambios sutiles de elevación por muros colapsados, zanjas, terrazas, alineaciones de caminos y sitios de montículos que son invisibles bajo la cubierta arbórea y, a menudo, invisibles incluso a nivel del suelo.
El proceso a veces se denomina "deforestación digital" porque la vegetación se elimina en los datos, exponiendo la superficie del suelo como si el bosque no estuviera allí.
Tipos de LiDAR para prospección arqueológica
No todos los sistemas LiDAR sirven para el mismo propósito en arqueología. Factores como la plataforma, el alcance y la resolución varían según la escala y los objetivos de la prospección.
LiDAR aerotransportado y montado en drones
El LiDAR aerotransportado, ya sea montado en aeronaves tripuladas o en drones, es el método predominante para la prospección arqueológica de grandes áreas. El sensor sobrevuela la zona objetivo siguiendo rutas de vuelo planificadas para escanear el terreno. Las aeronaves tripuladas cubren áreas más extensas con mayor rapidez y a mayores altitudes, lo que las hace adecuadas para prospecciones a escala regional. LiDAR montado en drones ofrece una menor altitud, una mayor densidad de puntos y un seguimiento del terreno más preciso, lo cual es fundamental cuando las características del objetivo son sutiles o de bajo relieve.
El software para drones como UgCS EXPERT proporciona herramientas dedicadas de planificación de vuelo para áreas y corredores LiDAR que automatizan el espaciado de líneas, el solapamiento y los cálculos de densidad de puntos basados en el campo de visión del sensor. Los patrones de calibración automática de la IMU (en forma de ocho o de U) están integrados en la misión, y el True Terrain Following mediante SkyHub ayuda a mantener una altitud constante sobre terrenos irregulares en lugar de volar a una altura fija sobre el nivel del mar. En yacimientos arqueológicos con montículos, movimientos de tierra o terrenos inclinados, esa consistencia en la altitud determina si los detalles finos se capturan o se pierden.
LiDAR terrestre
El escaneo láser terrestre utiliza un escáner montado en un trípode para producir modelos 3D de ultra alta resolución de estructuras específicas o trincheras de excavación. Las densidades de puntos pueden alcanzar niveles subcentimétricos, lo que lo hace adecuado para documentar monumentos en pie, secciones de muros expuestas o elementos frágiles que requieren una preservación digital precisa. Un inconveniente es la cobertura: los escáneres terrestres son lentos de instalar, están limitados a la línea de visión y resultan poco prácticos para prospectar áreas mayores a unas pocas hectáreas.
LiDAR batimétrico
El LiDAR batimétrico utiliza láseres de longitud de onda verde que penetran en el agua, lo que permite mapear superficies sumergidas. En arqueología, esto se aplica a asentamientos costeros, puertos sumergidos, terrenos inundados y restos de naufragios. El LiDAR batimétrico funciona en aguas poco profundas y relativamente claras (normalmente hasta 50 metros de profundidad) y genera un modelo de terreno combinado de superficie y subsuperficie.
Cómo el LiDAR ha transformado el descubrimiento arqueológico
La trayectoria del LiDAR en la arqueología está bien documentada. Las prospecciones con LiDAR aerotransportado han revelado más de 60.000 estructuras mayas previamente desconocidas en Guatemala, reveló que Angkor Wat en Camboya fue el centro de una ciudad que albergaba hasta 900.000 personas, y cartografió ciudades medievales de la Ruta de la Seda en Uzbekistán, cuyos resultados se publicaron en Nature en 2024. En Inglaterra, los conjuntos de datos LiDAR disponibles al público han ayudado a los investigadores a rastrear calzadas romanas que habían permanecido perdidas durante siglos. Cada uno de estos proyectos reforzó el hecho de que el LiDAR detecta características de la superficie a escalas y resoluciones que ningún otro método puede igualar.
Pero el mapeo de la superficie es solo la mitad del trabajo en la mayoría de los yacimientos arqueológicos. Los casos de estudio que se presentan más adelante en este artículo muestran lo que sucede cuando los datos LiDAR se combinan con la detección del subsuelo para construir una imagen completa.
Lo que el LiDAR revela y lo que pasa por alto en arqueología
El LiDAR destaca por cartografiar la forma de la superficie del terreno a alta resolución, incluso a través de la cubierta vegetal.
- Características topográficas y superficiales que el LiDAR detecta bien: movimientos de tierra, terraplenes, zanjas defensivas, túmulos, alineaciones de caminos y calzadas, sistemas agrícolas en terrazas, líneas de muros derrumbados, plataformas de edificios, fosos, canales, embalses y micro-relieves sutiles derivados de superficies compactadas.
- Lo que el LiDAR no puede detectar: cualquier cosa que no tenga una expresión en la superficie. Los cimientos de muros enterrados en tierras de cultivo aradas, las zanjas rellenadas, los pozos de almacenamiento, los hogares bajo el horizonte del suelo superficial, las tumbas sin túmulos y los vacíos en el subsuelo no dejan ninguna huella topográfica en la superficie actual. En muchos yacimientos arqueológicos, siglos de arado, erosión o sedimentación han borrado toda evidencia superficial. El LiDAR muestra un campo plano. La arqueología se encuentra entre 30 centímetros y varios metros por debajo.
Esto no es una deficiencia de la tecnología. Es una condición límite. El LiDAR es una herramienta de mapeo de superficies, y esperar que detecte características del subsuelo conduce a una cobertura de prospección incompleta y a objetivos perdidos.
Por qué los estudios con drones multisensor superan al LiDAR por sí solo
Los sitios donde el LiDAR por sí solo no es suficiente son precisamente aquellos donde el georradar y la magnetometría aportan el mayor valor. El ecosistema de sensores de SPH Engineering admite las tres tecnologías en las mismas plataformas de drones, planificadas a través del mismo software y procesadas mediante un flujo de trabajo compartido.
Magnetometría basada en drones para la prospección arqueológica
La magnetometría mapea las variaciones en el campo magnético de la Tierra causadas por contrastes magnéticos en los materiales del subsuelo. La arcilla cocida, el suelo quemado, los hornos, los cimientos de ladrillo, los objetos metálicos y las zanjas rellenadas pueden producir anomalías magnéticas que contrastan con la geología circundante.
En 2023, investigadores de la Universidad Ludwig-Maximilians estudiaron la fortaleza romana en Theilenhofen en Alemania utilizando un magnetómetro SENSYS MagDrone R4 en un dron DJI M300 RTK. Al volar entre 45 y 75 centímetros sobre el suelo con posicionamiento RTK GNSS, el sistema basado en drones detectó zanjas, fosas, hogares y restos de cimientos de piedra en un área de estudio de 3,8 hectáreas. Se trata de estructuras subterráneas con poca o ninguna manifestación en la superficie. El LiDAR por sí solo no las habría mostrado.
El estudio estableció que la magnetometría con drones funciona mejor como una evaluación inicial rápida en grandes áreas, identificando objetivos anómalos para un seguimiento detallado en tierra.
GPR basado en drones para perfilado del subsuelo
Georradar transmite pulsos electromagnéticos al suelo y registra las señales reflejadas por las interfaces del subsuelo. Los contrastes dieléctricos, a menudo relacionados con cambios en el material, el contenido de humedad y la presencia de huecos y objetos sólidos, producen reflexiones en tiempos de recorrido medibles. La principal ventaja del GPR sobre la magnetometría en arqueología es que puede proporcionar estimaciones de profundidad y contexto estratigráfico cuando se dispone de una calibración de velocidad específica para el sitio, no solo una señal de detección.
En el sitio del patrimonio cultural de la cultura Mimbres en Nuevo México, los socios de SPH Engineering, Measur y Altomaxx, realizaron estudios con drones en nombre de Northrop Grumman utilizando un DJI M350 RTK equipado con un GPR Zond Aero 500 y un magnetómetro MagDrone R3. El antiguo asentamiento del pueblo Mimbres contaba con grandes áreas inexploradas debido a la densa vegetación y al terreno accidentado.
Los resultados mostraron que cada sensor aportaba información diferente. Los datos del magnetómetro revelaron anomalías bien definidas consistentes con huecos, alteraciones antropogénicas y estructuras enterradas, incluida una cerca de la Gran Kiva que se extiende a más de cuatro metros de profundidad. Sin embargo, algunas lecturas fueron ambiguas. El GPR confirmó alteraciones del suelo en áreas donde las lecturas del magnetómetro por sí solas podrían haber sido geología natural. Donde ambos sensores recopilaron datos utilizables, las anomalías superpuestas indicaron características arquitectónicas de alta probabilidad.
La conclusión del estudio recomendó añadir LiDAR aéreo como siguiente paso, para mapear la topografía de la superficie a través de la vegetación y ayudar a interpretar los hallazgos del subsuelo. Tres sensores, tres capas de datos, una imagen arqueológica completa.
Un flujo de trabajo práctico de estudio multisensor para arqueología
Los proyectos de Theilenhofen y Mimbres apuntan hacia el mismo modelo operativo. El estudio arqueológico con drones funciona mejor cuando las tecnologías de detección de superficie y subsuelo se combinan en una secuencia planificada.
Fase 1: LiDAR para mapeo de superficie
Vuele sobre el sitio con un sensor LiDAR montado en un dron para producir un modelo digital de elevación (DEM) del terreno desnudo. Esto captura características topográficas, establece la geometría de la superficie georreferenciada y señala áreas donde cambios sutiles de elevación pueden sugerir características arqueológicas enterradas cerca de la superficie. Herramientas LiDAR de UgCS gestionan la planificación de vuelos con calibración automática de IMU y seguimiento del terreno.
Fase 2: Magnetometría para prospección general del subsuelo
Despliegue un magnetómetro montado en dron para escanear todo el sitio. La magnetometría es rápida, cubre grandes áreas de manera eficiente y detecta firmas magnéticas termorremanentes e inducidas de estructuras quemadas, restos arquitectónicos y objetos metálicos. El objetivo es mapear los grupos de anomalías que requieren una investigación más detallada.
Fase 3: Uso de GPR para análisis de profundidad focalizado
Dentro de la capacidad del dron, realice un estudio con GPR basado en drones en la zona objetivo. Mientras que la magnetometría identifica objetos ferrosos, el GPR es eficaz para localizar elementos no ferrosos como antiguos muros de piedra, fosas y estructuras similares. Esta tecnología proporciona aproximaciones de profundidad, valida si las anomalías detectadas son de naturaleza arqueológica, aclara datos inciertos del magnetómetro y mapea las capas estratigráficas.
Fase 4: Integración de datos
Combine los tres conjuntos de datos en un SIG. Superponga el MDE LiDAR con los mapas de anomalías del magnetómetro y del GPR. GeoHammer admite el procesamiento de datos geofísicos de múltiples sensores. Las características detectadas por dos o tres sensores independientes ofrecen mucha más confianza interpretativa que las detecciones de un solo sensor.
La ventaja práctica de ejecutar este flujo de trabajo a través del ecosistema de SPH Engineering es que al usar UgCS puede planificar vuelos para los tres tipos de sensores dentro de un mismo entorno de software. SkyHub integra la carga útil del sensor con el dron y permite la recopilación de datos sincronizados con marca de tiempo GNSS. Usted trabaja con el mismo sistema de coordenadas, herramienta de planificación de misión y flujo de procesamiento.
¿Quién se beneficia de los estudios arqueológicos con LiDAR y sensores múltiples basados en drones?
Instituciones académicas y de investigación que llevan a cabo programas de trabajo de campo son un público evidente. El trabajo de la Universidad Ludwig-Maximilians en Theilenhofen y la iniciativa SITEs de Northrop Grumman en Mimbres entran en esta categoría.
Las empresas de gestión de recursos culturales (CRM) que realizan evaluaciones arqueológicas previas a la construcción bajo plazos reglamentarios se benefician de la rapidez de los levantamientos con drones en grandes parcelas. Las agencias gubernamentales de patrimonio responsables de monitorear el estado de los sitios en amplias áreas geográficas se benefician de datos de levantamiento georreferenciados y repetibles que permiten detectar cambios a lo largo del tiempo. Asimismo, los equipos de arqueología forense que trabajan en zonas de conflicto o en la identificación de fosas comunes utilizan las mismas combinaciones de sensores para la detección no invasiva del subsuelo.
El denominador común son los sitios demasiado grandes para instrumentos manuales, demasiado remotos o cubiertos de vegetación para un levantamiento a pie, o demasiado sensibles para una investigación invasiva.
De la superficie al subsuelo: el LiDAR como parte del sistema, no como la solución definitiva
El LiDAR para arqueología ha demostrado su valor a cualquier escala, desde el hallazgo de ciudades mayas perdidas a lo largo de miles de kilómetros cuadrados hasta el rastreo de segmentos de calzadas romanas en la campiña inglesa. Los descubrimientos son reales y la capacidad de la tecnología para mapear la superficie del terreno a través de la vegetación sigue siendo inigualable para la mayoría de los métodos de teledetección.
Sin embargo, presentar el LiDAR como la solución completa para el levantamiento arqueológico es una representación errónea de lo que hace: mapear superficies. El subsuelo requiere una física diferente, y los levantamientos arqueológicos más informativos son aquellos que combinan la topografía superficial (LiDAR), la variación del campo magnético (magnetometría) y la estratigrafía del subsuelo (GPR) en una única interpretación georreferenciada.
La línea de productos de SPH Engineering, desde UgCS para la planificación de vuelos hasta la integración de SkyHub , GPR y magnetómetros como carga útil, herramientas de levantamiento LiDARy GeoHammer para el procesamiento de datos, respalda este enfoque por capas. El campo de la arqueología es una de las áreas donde esa integración es más importante.