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汽車制造

無人駕駛帶動激光雷達(dá)降價,拖了“千年的考古作業(yè)”有指望了

星之球科技 來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客2020-06-15 我要評論(0 )   

失落的瑪雅文化,迷失的荒野叢林。我們對考古學(xué)家的“刻板印象”是,裝備齊全,跋山涉水,穿越叢林,在偏遠(yuǎn)地區(qū)尋找古老遺跡與廢墟?,F(xiàn)實中,的確有專業(yè)考古學(xué)家吐槽,...



失落的瑪雅文化,迷失的荒野叢林。
我們對考古學(xué)家的“刻板印象”是,裝備齊全,跋山涉水,穿越叢林,在偏遠(yuǎn)地區(qū)尋找古老遺跡與廢墟?,F(xiàn)實中,的確有專業(yè)考古學(xué)家吐槽,自己花了幾千個小時在叢林中拿著砍刀砍樹辟路。
植被和地形是考古的攔路虎,考古學(xué)家們,活得像個野人。
但是,功夫不負(fù)有心人,危地馬拉的蒂卡爾( Tikal in Guatemala)和伯利茲的卡拉科爾(Caracol in Belize),已是文藝青年打(gen)卡(feng)拍照的網(wǎng)紅旅游勝地。

《崩潰:社會如何選擇成敗興敗》一書說:昨日的社會奔潰,不是指改朝換代,而是某一地區(qū)居民數(shù)量銳減,原先的城市被遺棄,文明倒退,淪為廢墟。
留下垂垂老矣的古建筑,古樸龐大的石頭結(jié)構(gòu),栩栩如生的人類活動的證據(jù)……
叢林深處掩映著斷壁殘垣,考古學(xué)家熱淚盈眶,奔走相告。廢墟可能是神廟、寺院、墳?zāi)埂m殿……

從前,手工繪制一幅大型瑪雅古城的地圖意味著歷經(jīng)數(shù)十年的蚊蟲叮咬,風(fēng)餐露宿,野外工作。
今非昔比,物是人非。
考古學(xué)家們指尖碰唇,用一個飛吻,和“韋編屢絕鐵硯穿,口誦手抄那計年”的歲月告別。
激光雷達(dá)迅速成為考古學(xué)中最具影響力的工具之一,它在幾個小時內(nèi)揭示的奧秘,可能需要數(shù)月純手工刀砍和測量才能得到。

《自然》雜志上,一個里程碑式的瑪雅文化建筑群被發(fā)現(xiàn),也拜激光雷達(dá)所賜。
Aguada Fénix遺址(墨西哥塔巴斯科),距墨西哥城以東約850英里,在危地馬拉共和國邊境。這個邊境不是普通的邊境,被認(rèn)為是早期瑪雅文明所在地。

令人格外贊嘆的是,建筑臺上有一個人工高臺,高度超過10米,長度為1.4 公里,有9條堤道從建筑物中心中輻射出來。
可以想象,在當(dāng)時,這是了不得的建筑物。
這個古老的建筑群到底是做什么的呢?
科學(xué)家推測,遺址很可能用于天文觀測,類似天文觀測臺及其附屬設(shè)施建筑群。當(dāng)然,巨大的場地也很有可能用來舉辦祭祀儀式。

瑪雅人居然為了天文與祭祀,建了一個巨大的人造高臺。
北京有五壇——天壇、日壇、月壇、地壇、先農(nóng)壇,對稱分布在故宮四方,屬于壇廟建筑群,為明、清兩代帝王祭祀皇天、祈五谷豐登之地。
仔細(xì)觀察,天壇也是建筑在高臺之上。

這一建筑群的發(fā)現(xiàn)更加讓人對瑪雅文明肅然起敬?,斞盼幕奶煳暮蛿?shù)學(xué)都非常發(fā)達(dá),曾采用20進(jìn)制。
發(fā)現(xiàn)這個天文臺,激光雷達(dá)功不可沒。
激光雷達(dá)是神話一般的尺子,通過反射激光探測物體和表面的距離。在強大的計算技術(shù)的支持下,能看穿樹冠層,描繪地形,生成詳實地表圖。
工欲善其事,必先利其器。
研究人員對全局進(jìn)行大規(guī)模、低分辨率激光雷達(dá)掃描,并對局部區(qū)域進(jìn)行高分辨率掃描。
業(yè)界有一種聲音:激光雷達(dá)成為考古學(xué)中最有影響力的工具之一。
睿鏃科技激光雷達(dá)系統(tǒng)優(yōu)化總監(jiān),周軍,告訴《親愛的數(shù)據(jù)》:激光雷達(dá)以其精密的三維信息輸出能力,用于三維重建。
考古學(xué)中,很多遺跡由于年代久遠(yuǎn),或被植被掩蓋,或被風(fēng)沙侵蝕,很難通過局部考察辨認(rèn)出來,而激光雷達(dá)憑借高效快速的三維重建能力,可以輔助快速進(jìn)行大范圍探測,大范圍快速重建地貌,甚至可以通過后期算法剔除植被,直接重建地形三維模型,幫助考古學(xué)家從全地形上判斷遺跡。
激光雷達(dá),被稱贊為考古學(xué)最有影響力的工具之一。

周軍說道:“考古領(lǐng)域所使用的機載雷達(dá),其測距的原理大多為飛行時間法。激光雷達(dá),即激光發(fā)射器發(fā)射納秒級短脈沖,脈沖照射到目標(biāo)反射回來被接收器接收,通過測量發(fā)射與接收之間的時間差,乘以光速,便得到了目標(biāo)的距離信息?!?br/>沒錯,原理是一道初中物理題。
“在機載平臺中,結(jié)合激光雷達(dá)提供的距離信息,平臺集成的GPS及慣性導(dǎo)航系統(tǒng),重建地貌的三維模型?!?他談道。
LiDAR最初由美國國家航空航天局于1970年代初開發(fā),作為太空探索的工具,而現(xiàn)在卻在考古界屢立奇功。
LiDAR-Light Detection And Ranging,即激光探測與測量,是利用GPS和IMU(Inertial Measurement Unit,慣性測量裝置)機載激光掃描,所測得的數(shù)據(jù)含有空間三維信息和激光強度信息。

周軍說道:“激光雷達(dá)技術(shù)用于考古學(xué),關(guān)鍵點之一,是雷達(dá)可提供層次豐富的三維信息。雖然激光并不具備穿透特性,但是激光雷達(dá)通過多角度高分辨率掃描,及其具備的多目標(biāo)信息處理能力,可以對探測區(qū)域從地形到植被分布等進(jìn)行多層次的三維建模?!?br/>“另一個關(guān)鍵點是依托機載平臺,可以實現(xiàn)很大范圍的快速探測?;谝陨蟽牲c,可以高效地幫助考古學(xué)家通過掃描區(qū)域的地形全貌信息,更好地判斷遺跡?!?他補充說道。
既然國外的考古學(xué)家已經(jīng)用科技“武裝”起來了,國內(nèi)的科學(xué)家也不能落后。
周軍總監(jiān)說道:“用于雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的一些軟件已經(jīng)發(fā)展得相對成熟,只是應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在林業(yè)測繪及電力、水利測繪方面。考古方面其實應(yīng)用需求相似,方便移植??梢哉f,發(fā)展這類應(yīng)用的條件,國內(nèi)是成熟的?!?br/>科研經(jīng)費也是受人關(guān)注的問題。用激光雷達(dá)繪制大型瑪雅古城的地圖需要多少經(jīng)費投入,這樣一個項目大致要花多少科研經(jīng)費?
周軍總監(jiān)說道:“傳統(tǒng)用于測繪的高精度大量程激光雷達(dá)價格還是相對較高的,單雷達(dá)價格就要達(dá)到百萬量級,參照測繪領(lǐng)域常用的大型無人機或固定翼飛機平臺,整個平臺的價格要達(dá)到200萬到300萬的量級?!?br/>量小隨意,量大顛覆,無人駕駛帶動了激光雷達(dá)的發(fā)展。
“激光雷達(dá)產(chǎn)品種類越發(fā)豐富,且價格急劇下降。200米左右量程的雷達(dá)價格下降到萬元以下,這類雷達(dá)也能滿足考古測繪的需求,搭載無人機平臺,平臺成本只有之前的幾分之一?!?br/>“解放區(qū)的天,是晴朗的天”,考古學(xué)家的生產(chǎn)力,終于獲得了解放。
“單人單平臺每日可以完成2-4平方公里的地形測繪,結(jié)合具體的探測區(qū)域需求,計算時間及人力成本,整體經(jīng)費投入相對于幾年前應(yīng)有大幅度的下降。” 周軍總監(jiān)說道。
無人駕駛帶動激光雷達(dá)降價,考古學(xué)者也間接受益。
考古學(xué)家摸摸臉上的皺紋,笑著說道:“拖了幾千年的作業(yè)終于有機會做完了。”

在這篇瑪雅天文觀測臺的論文中,研究人員用“基于序貫貝葉斯分析的放射性核素快速識別方法”斷定將這一構(gòu)造的年代。
這是迄今為止在瑪雅地區(qū)發(fā)現(xiàn)的最古老的紀(jì)念性建筑,也是這個地區(qū)整個西班牙裔前的歷史中最大規(guī)模的建筑。

廢墟無語,遺跡無言。
中國長城是在高度集權(quán)的封建等級制度下,以舉國之力修造。巨大的工程在沒有集中權(quán)力的情況下完成,堪稱奇跡。而瑪雅當(dāng)時社會的基礎(chǔ)并不穩(wěn)固。這個信息的出現(xiàn),可能會顛覆關(guān)于瑪雅文化現(xiàn)有的學(xué)說。

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