Agricultura i arqueologia

Agricultura_Precision.jpg En què s’assemblen l’agricultura i l’arqueologia?

Fa uns anys, aquesta pregunta podia semblar estranya i absurda. Però els humans som constructors d’eines. I entre moltes d’altres, n’hem dissenyat una que serveix tant als arqueòlegs com als agricultors: les càmeres d’infraroigs dels satèl·lits.

Els satèl·lits artificials estan fotografiant constantment la Terra. Les seves fotos ens serveixen per entendre l’evolució dels núvols, per poder fer prediccions meteorològiques, per navegar amb Google Earth i reconèixer els nostres indrets, per mesurar l’extensió de neu a les muntanyes, per avaluar els danys després d’un incendi forestal i per moltes coses més.

Els sensors CCD de les càmeres digitals dels satèl·lits són sensibles en una zona força gran de l’espectre. Aquesta imatge, que podeu trobar a la pàgina web de Hamamatsu, ens mostra la sensibilitat dels sensors CCD de tres tipus (els estàndard, els “Blue-Plus” que són més sensibles al blau i els “Black-Thinned“) tot comparant-los amb la sensibilitat escotòpica dels bastons de la nostra retina i amb la sensibilitat fotòpica dels cons retinals humans. Tenim molts més bastons que cons, i això fa que siguem molt més sensibles a la claror/foscor que a la percepció fotòpica de la cromaticitat. Pel que fa als sensors CCD, veiem que tant els de les nostres càmeres digitals com els dels satèl·lits tenen una bona sensibilitat en la zona dels grocs i vermells i en canvi són menys sensibles en els blaus i violats. D’altra banda, tots ells són sensibles a les radiacions electromagnètiques de l’infraroig, les que es troben més enllà del vermell i que veiem a la dreta del gràfic. Els sensors CCD capten els colors invisibles que no podem veure, reaccionen davant el xoc de fotons de longitud d’ona superior als 800 nanòmetres que són totalment ignorats per les cèl·lules de les nostres retines.

Les nostres càmeres digitals són càmeres de tres canals. Cada foto en color que fem i compartim és de fet un conjunt de tres fotos en blanc i negre, fetes amb filtres. En el cas d’una escena estàtica és com si féssim tres fotos amb la càmera fixada amb un trípode: primer amb un filtre vermell, després amb un filtre verd i finalment amb un filtre blau. Quan féssim la primera foto, el filtre deixaria passar els tons vermells i els sensors CCD només podrien captar els fotons que tinguessin una longitud d’ona de l’ordre de 650 o 700 nanòmetres. Després, amb el filtre verd, els sensors CCD només podrien captar els tons verds dels fotons amb longitud d’ona d’uns 500 nanòmetres, i el mateix passaria quan poséssim el filtre blau. Els filtres són els que permeten que els sensors CCD, que no distingeixen entre els colors, puguin acabar captant tonalitats cromàtiques. L’únic que passa és que, en les càmeres digitals, no es fan tres fotos sinó que es fa tot a la vegada. Cada píxel conté més d’un sensor i cada sensor té el seu propi filtre vermell, verd o blau, de la mateixa manera que els cons de la nostra retina tenen foto-pigments, filtres bioquímics per a poder captar de manera diferenciada les tonalitats del vermell, del verd i del blau. Els cons de la retina humana són els nostres píxels, els punts retinals sensibles a les tonalitats del vermell, verd i blau. No ens calen més de tres canals a les càmeres de fotos perquè al final, les fotos les mirarem amb ulls que justament distingeixen aquests tres canals: vermell, verd i blau.

Els satèl·lits, en canvi, capten imatges amb més de tres canals. Tot es fa de la mateixa manera, només cal utilitzar els filtres adequats. Amb un filtre que només deixi passar els raigs ultra-violetes i sempre que el CCD sigui sensible en aquesta zona de l’espectre, podrem obtenir fotos de la radiació ultra-violeta. I amb un filtre que només deixi passar els fotons de la zona dels infraroigs, obtindrem fotos “en blanc i negre” que podrem interpretar  fàcilment: en les zones fosques no hi ha emissió de fotons infraroigs mentre que en les zones clares sí que n’hi ha. El sensor CCD sempre és el mateix, només cal que utilitzem el filtre apropiat i podrem captar imatges que detectaran fotons en diferents regions de l’espectre, siguin visibles o no. En tot cas, i com que estem captant fotons de colors que no podem veure, haurem de combinar les imatges dels diferents canals tot inventant nous colors que expliquin el que hem captat. És la tècnica anomenada de “fals color”. El que veieu a la imatge de dalt és una foto en el canal de l’infraroig on les zones amb poca radiació infraroja s’han pintat de color verd i les zones amb més radiació infraroja s’han pintat grogues o vermelloses.

Les fotos en el canal de l’infraroig són fotos que capten variacions subtils de temperatura. No capten els colors, però detecten el que és més calent i el que és més fred. Poden fotografiar l’activitat biològica dels éssers vius i captar imatges de la vida.

L’agricultura de precisió es basa en el coneixement de les necessitats de cada arbre i de cada planta, per tal d’aportar-los aigua i nutrients en la mesura que els necessiten. Aquest coneixement s’obté amb sensors remots, que poden ser càmeres d’infraroigs muntades en avions o les càmeres d’infraroigs dels satèl·lits quan no ens cal tanta resolució i detall. Fixeu-vos en la imatge de dalt. Les zones més verdes són parts del cultiu que creixen bé i tenen prou aigua. Les zones vermelloses, en canvi, tenen una temperatura una mica més elevada i emeten més radiació infraroja. Els camins, inerts, és clar que surten en tons vermells. Però, a més dels camins, veiem una part del cultiu que també és vermellosa. Això ens indica que tenim problemes, perquè la temperatura de les plantes que passen set és més elevada que la de les plantes sanes. El reg automàtic està fallant en una zona que podem identificar perfectament. La imatge d’infraroigs és el mapa que ens porta directament al punt on hem de reparar el reg.

Les mateixes càmeres que ens informen de quines plantes tenen set, ens poden servir per a detectar restes arqueològiques des de satèl·lit. Són ulls artificials per a veure a través de la sorra del desert, ulls que capten el que es troba sota la sorra. Una possible explicació rau en què les pedres són més bones conductores de la calor que la sorra. Als matins, quan el Sol comença a escalfar el desert, la sorra que amaga pedres i runes és una mica més freda que l’altra perquè la seva calor s’ha anat canalitzant tota la nit a través de les pedres subterrànies. De fet, els arqueòlegs han descobert que el millor moment per detectar aquestes restes soterrades és al matí de les darreres setmanes de l’hivern Egipci, que són especialment humides i afavoreixen la dissipació de la calor. En aquesta web podeu veure imatges i un vídeo d’aquest projecte, que ha permès descobrir 17 piràmides, unes mil noves tombes i els carrers de l’antiga cuitat de Tanis. I aquí teniu la imatge d’una piràmide amagada, captada per la càmera d’infraroig d’un satèl·lit des de 700 quilòmetres d’alçada.

Les càmeres que capten fotos en la zona infraroja tenen moltes més aplicacions, però deixeu-me que em quedi amb les dues que hem vist. Són una eina per a poder saber adaptar el reg a les necessitats d’aigua de cada arbre i de cada planta, en una agricultura que ni malgasta aigua ni fa passar set. I aquesta mateixa eina que ens permet cultivar amb saviesa, veu a través de la sorra i fa radiografies dels deserts, tot mostrant-nos les runes d’antigues civilitzacions que han desaparegut i que ara podrem redescobrir.

Comenta

*

(*) Camps obligatoris

L'enviament de comentaris implica l'acceptació de les normes d'ús