UAV photogrammetry for archaeological site survey. 3D models at the Hierapolis in Phrygia (Turkey)

Abstract

[EN] Unmanned aerial vehicle (UAV) photogrammetry has shown a very rapid development in many fields, especially in archaeological excavation areas and architectural complexes, where it offers a detailed generation of three-dimensional (3D) data including the possibility of updating over time. It also proves to be a very flexible tool applicable to many types of complex areas with a variety of different features. The use of aerial acquisition provides highly effective results, adding to both rapid capture and lower costs. In fact, today in the field of archaeological research, great efforts are invested in the generation of very large-scale models and orthophotos, and the technology seems to promise further future developments, not only from the terrestrial (orthogonal) point of view, but also from the nadiral direction from a low altitude, as a preferential and often optimal point of view. Here an effective workflow for photogrammetric product generation is presented for selected case studies in some monumental areas of ancient Hierapolis in Phrygia (Turkey), in which the Italian Archaeological Mission of Hierapolis (MAIER) has been working since the 1960s. The recent experiences achieved by UAV photogrammetry are quite innovative. The variety and complexity of the buildings, as well as the height of their ruins, offer numerous challenges, which are interesting to deal with. The 3D aerial survey was performed for multiple purposes with the eBee system by Sensefly. Specific attention was paid to the digital surface model (DSM) and aerial orthoimages of three test areas: the Plutonium area; the Thermal Bath-Church; and the Necropolis. Starting from the same technical approach, a comparative assesment among the three sites was carried out, taking into account the specific goals, the type of the structure and the terrain conformation.

[ES] La fotogrametría con vehículos aéresos no tripulados (Unmanned Aerial vehicle, UAV) ha mostrado un desarrollo muy rápido en muchos campos, especialmente en áreas de excavación arqueológica y complejos arquitectónicos, donde ofrece una detallada generación de datos tridimensionales (3D), junto con su actualización en el tiempo. También demuestra ser una herramienta muy flexible aplicable en muchos tipos de áreas complejas, con diferentes características formales. El uso de la toma aérea proporciona hoy resultados altamente efectivos, lo que aumenta la rapidez de adquisición y menores costes. De hecho, hoy en día en el campo de la investigación arqueológica, se invierten grandes esfuerzos a la hora de generar modelos y ortoimágenes a grandes escalas, y parece prometer más desarrollos futuros, no sólo desde el punto de vista terrestre (ortogonal), sino también con dirección nadiral, desde baja altitud, como punto de vista preferencial y óptimo. Aquí se presenta un flujo de trabajo eficaz que permite generar productos fotogramétricos en varios casos de estudio en áreas monumentales de la antigua Hierápolis de Frigia (Turquía), donde la Misión Arqueológica Italiana de Hierápolis (MAIER) ha estado funcionando desde los años 1960. Estas experiencias logradas con la fotogrametría UAV son bastante innovadoras. La variedad y la complejidad de los edificios, así como la altura de sus ruinas ofrecen numerosos puntos problemáticos que son interesantes de tratar. El levantamiento aéreo 3D se realizó con múltiples propósitos por medio del sistema eBee de Sensefly. Se prestó especial atención al Modelo Digital de Superficie (MDS) y a las ortoimágenes aéreas en tres áreas de prueba: el área de Plutonio; la Iglesia-Baño Termal; y la Necrópolis. Partiendo del mismo enfoque técnico, se ofreció una evaluación comparativa de los tres sitios, teniendo en cuenta los objetivos específicos, el tipo de estructura y la configuración del terreno.