Monitoring an Archaeological Excavation Using Photogrammetry and Digital Elevation Models (DEMS): the Case Study of Barranco León in Orce (Granada, Spain)

Abstract

In this paper, we describe and discuss emergent digital technologies employed for monitoring the excavations at the archaeological site of Barranco León (Granada, Spain) between 2017 and 2020. The method entails the following material requirements: a total station, a conventional camera, a computer and a software that integrates photogrammetry algorithms; in terms of human resources, the presence of an engineer for the first day of the excavation to set up the methodological process and trained excavation staff to perform said method on a daily basis is necessary. Here we present the daily workflow for monitoring archaeological excavations introduced at the site, followed by an estimation of the costs and a summary of the results obtained. The method introduced here is based on the height difference of Digital Elevation Models (DEMs) computed on successive days using photogrammetric techniques. It is a non-invasive method, which requires less than 8% of the economic resources of the excavation and can be carried out in less than 15 minutes. This allows the excavation director to have an accurate and visual idea of the excavation process in order to make appropriate decisions. In addition, from the results obtained in the method (differences in DEM of every two days), other derived results can be obtained such as the exact location of the archaeological remains extracted based on their size. These features highlight the relevance and applicability of this approach to a wide range of archaeological sites.

En este artículo, describimos y discutimos las tecnologías digitales emergentes utilizadas para la monitorización de las excavaciones del yacimiento arqueológico de Barranco León (Granada, España) entre las campañas de 2017 y 2020. El método implica el uso de los siguientes recursos materiales: una estación total, una cámara de fotos convencional, un ordenador y un programa que integre algoritmos de fotogrametría; referente a los recursos humanos, es necesaria la presencia de un ingeniero durante el primer día de la excavación para establecer el proceso metodológico y un excavador entrenado para llevar a cabo dicho método diariamente. Aquí, presentamos un flujo de trabajo diario para la monitorización de la excavación de un yacimiento arqueológico, seguido de una estimación de los costos y un resumen de los resultados obtenidos. El método presentado se basa en la diferencia de altura de los modelos digitales del terreno (MDT) calculados en sucesivos días utilizando técnicas fotogramétricas. Es un método no invasivo, que requiere menos del 8% del coste total de la excavación y se puede llevar a cabo en menos de 15 minutos. Esto permite que el director de la excavación tenga una visión precisa y una idea visual del proceso de excavación para tomar las decisiones adecuadas. Además, a partir de los resultados obtenidos en el método (diferencias en MDT de cada dos días), se pueden obtener otros resultados derivados como la ubicación exacta de los restos arqueológicos extraídos en función de su tamaño.