Por Antonio Javier Raimundo Valdecantos, doctor en geomática, arquitecto técnico e ingeniero técnico en topografía. Este artículo se basa en la tesis doctoral Fusión de datos geomáticos para el estudio de patologías en edificios de Patrimonio Histórico, defendida en la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en 2024
Los edificios históricos son mucho más que estructuras de piedra. Son cápsulas del tiempo, contenedores de memoria y testigos de épocas que ya no existen. Pero como todo organismo vivo, también enferman. Distinguir sus patologías, comprender sus causas y planificar su rehabilitación requiere hoy una mirada que trascienda lo visible. Y esa mirada viene dada por la arquitectura y la geomática unidas.
Este trabajo de investigación nace con ese propósito: proponer una metodología que integre sensores, algoritmos y aprendizaje profundo para detectar, clasificar y cartografiar patologías en edificios del Patrimonio Histórico. Una herramienta de diagnóstico no invasiva que permita actuar con mayor precisión, eficiencia y respeto sobre nuestro legado construido.
Más allá del escaneo: el reto de integrar los datos
La documentación geométrica del patrimonio ha vivido una revolución gracias a tecnologías como la fotogrametría, el escáner láser (LIDAR), la termografía infrarroja y las imágenes multiespectrales. Cada sensor aporta una capa distinta de información: desde la geometría exacta hasta la temperatura superficial o la reflectancia de los materiales. Sin embargo, esa riqueza plantea un reto: ¿cómo combinar datos con diferentes resoluciones, formatos y naturalezas?
La clave está en la fusión de datos geomáticos. En este trabajo, desarrollo el concepto de vóxeles multiespectrales, estructuras tridimensionales que agrupan información procedente de distintos sensores en un único modelo digital. Cada vóxel contiene coordenadas, magnitudes físicas y otros atributos, permitiendo interpretar el estado del edificio de manera integral. Esta visión tridimensional en todo su conjunto permite analizar no solo la superficie, sino también la distribución interna de las anomalías constructivas.
Concepto de vóxel multiespectral para la fusión de datos multisensor
Mejorar lo invisible: la clave está en la resolución
Una de las limitaciones de la termografía aplicada a la arquitectura es la baja resolución espacial de las cámaras térmicas. Para superar esta barrera, he desarrollado una estrategia basada en algoritmos de pansharpening, técnica habitual en teledetección satelital, que permite mejorar artificialmente la resolución de las imágenes térmicas al fusionarlas con imágenes visibles de alta calidad.
Esta mejora se traduce en una mayor capacidad para detectar pequeñas diferencias térmicas, esenciales para localizar humedades, filtraciones, puentes térmicos o pérdidas energéticas. En el contexto patrimonial, donde muchas veces no es posible intervenir físicamente sobre el edificio, disponer de imágenes térmicas de alta resolución amplía enormemente el potencial de análisis.
Nube de puntos termográfica de Santa María de Melque (fachada norte) obtenida a partir de imágenes térmicas
Inteligencia artificial para descubrir patrones ocultos
A partir de toda la información dada por los distintos sensores, el siguiente paso es interpretar el gran volumen de datos generados. Para ello, una vez dividido el edificio en vóxeles multiespectrales aplico técnicas de aprendizaje profundo, concretamente mapas autoorganizados (Self-Organizing Maps, SOM), que permiten clasificar automáticamente estos vóxeles según su comportamiento espectral.
Voxelización de Santa María de Melque (tamaño voxel elemental 30 cm)
Estas redes neuronales no supervisadas permiten identificar agrupaciones de vóxeles con patrones anómalos, que pueden coincidir con lesiones constructivas visibles e invisibles a simple vista. Esta clasificación automática reduce tiempos, mejora la objetividad del diagnóstico, es adaptable en resolución y puede repetirse de forma sistemática en diferentes edificios y campañas de inspección.
Un caso práctico con historia: Santa María de Melque
La metodología se ha aplicado sobre un edificio emblemático: la iglesia visigoda de Santa María de Melque, en Toledo. A través de drones, escáneres láser y cámaras tanto convencionales como multiespectrales, se generó un modelo voxelizado del conjunto. El análisis automático permitió identificar áreas afectadas por humedades y eflorescencias salinas, aportando una base técnica para futuras intervenciones de conservación.
Fachada norte de Santa María de Melque que presenta patologías de humedad por capilaridad y eflorescencias salinas
Este caso de estudio pone de manifiesto la utilidad real del modelo: no sólo permite una diagnosis precisa, sino que facilita la documentación gráfica, el seguimiento de patologías a lo largo del tiempo y la comunicación entre técnicos, instituciones y restauradores.
De la investigación a la práctica profesional
Aunque el marco de esta investigación es académico, sus aplicaciones son plenamente trasladables al ámbito profesional. Desde la gestión preventiva del patrimonio hasta la planificación de intervenciones o la elaboración de gemelos digitales, el enfoque basado en vóxeles fusionando sensores y su posterior análisis multiespectral puede integrarse con metodologías BIM o GIS patrimoniales.
Asimismo, esta metodología puede escalarse a conjuntos urbanos o zonas arqueológicas, especialmente en contextos donde la intervención directa es limitada por razones legales, técnicas o éticas. En un futuro cercano, el diagnóstico automático del estado constructivo podría formar parte de protocolos estándar para el mantenimiento del patrimonio edificado.
Hacia una conservación más científica y menos invasiva
La principal aportación de este trabajo es metodológica. No busca sustituir la experiencia del restaurador, sino dotarlo de herramientas más precisas, objetivas y reproducibles. Frente a métodos destructivos o inspecciones visuales limitadas, la fusión de datos geomáticos permite leer el edificio como un sistema complejo de información, donde cada lesión tiene su causa y su historia.
Conservar el patrimonio no es solo consolidar muros: es también descifrar los relatos que esos muros nos cuentan. Con esta propuesta, la ciencia y la tecnología se convierten en aliadas para escuchar mejor esas voces del pasado.
Esta investigación, Fusión de datos geomáticos para el estudio de patologías en edificios de Patrimonio Histórico, fue seleccionada por el Consejo General de la Arquitectura Técnica de España (CGATE) dentro de la convocatoria de Ayudas a Doctorandos 2021, en reconocimiento a su carácter innovador y aplicabilidad en la conservación del patrimonio edificado.
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