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汽車製造

無人駕駛帶動激光雷達降價,拖了“千年的考古作業”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(cong) 林。我們(men) 對考古學家的“刻板印象”是,裝備齊全,跋山涉水,穿越叢(cong) 林,在偏遠地區尋找古老遺跡與(yu) 廢墟。現實中,的確有專(zhuan) 業(ye) 考古學家吐槽,...



失落的瑪雅文化,迷失的荒野叢(cong) 林。
我們(men) 對考古學家的“刻板印象”是,裝備齊全,跋山涉水,穿越叢(cong) 林,在偏遠地區尋找古老遺跡與(yu) 廢墟。現實中,的確有專(zhuan) 業(ye) 考古學家吐槽,自己花了幾千個(ge) 小時在叢(cong) 林中拿著砍刀砍樹辟路。
植被和地形是考古的攔路虎,考古學家們(men) ,活得像個(ge) 野人。
但是,功夫不負有心人,危地馬拉的蒂卡爾( Tikal in Guatemala)和伯利茲(zi) 的卡拉科爾(Caracol in Belize),已是文藝青年打(gen)卡(feng)拍照的網紅旅遊勝地。

《崩潰:社會(hui) 如何選擇成敗興(xing) 敗》一書(shu) 說:昨日的社會(hui) 奔潰,不是指改朝換代,而是某一地區居民數量銳減,原先的城市被遺棄,文明倒退,淪為(wei) 廢墟。
留下垂垂老矣的古建築,古樸龐大的石頭結構,栩栩如生的人類活動的證據……
叢(cong) 林深處掩映著斷壁殘垣,考古學家熱淚盈眶,奔走相告。廢墟可能是神廟、寺院、墳墓、宮殿……

從(cong) 前,手工繪製一幅大型瑪雅古城的地圖意味著曆經數十年的蚊蟲叮咬,風餐露宿,野外工作。
今非昔比,物是人非。
考古學家們(men) 指尖碰唇,用一個(ge) 飛吻,和“韋編屢絕鐵硯穿,口誦手抄那計年”的歲月告別。
激光雷達迅速成為(wei) 考古學中最具影響力的工具之一,它在幾個(ge) 小時內(nei) 揭示的奧秘,可能需要數月純手工刀砍和測量才能得到。

《自然》雜誌上,一個(ge) 裏程碑式的瑪雅文化建築群被發現,也拜激光雷達所賜。
Aguada Fénix遺址(墨西哥塔巴斯科),距墨西哥城以東(dong) 約850英裏,在危地馬拉共和國邊境。這個(ge) 邊境不是普通的邊境,被認為(wei) 是早期瑪雅文明所在地。

令人格外讚歎的是,建築台上有一個(ge) 人工高台,高度超過10米,長度為(wei) 1.4 公裏,有9條堤道從(cong) 建築物中心中輻射出來。
可以想象,在當時,這是了不得的建築物。
這個(ge) 古老的建築群到底是做什麽(me) 的呢?
科學家推測,遺址很可能用於(yu) 天文觀測,類似天文觀測台及其附屬設施建築群。當然,巨大的場地也很有可能用來舉(ju) 辦祭祀儀(yi) 式。

瑪雅人居然為(wei) 了天文與(yu) 祭祀,建了一個(ge) 巨大的人造高台。
北京有五壇——天壇、日壇、月壇、地壇、先農(nong) 壇,對稱分布在故宮四方,屬於(yu) 壇廟建築群,為(wei) 明、清兩(liang) 代帝王祭祀皇天、祈五穀豐(feng) 登之地。
仔細觀察,天壇也是建築在高台之上。

這一建築群的發現更加讓人對瑪雅文明肅然起敬。瑪雅文化的天文和數學都非常發達,曾采用20進製。
發現這個(ge) 天文台,激光雷達功不可沒。
激光雷達是神話一般的尺子,通過反射激光探測物體(ti) 和表麵的距離。在強大的計算技術的支持下,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。
研究人員對全局進行大規模、低分辨率激光雷達掃描,並對局部區域進行高分辨率掃描。
業(ye) 界有一種聲音:激光雷達成為(wei) 考古學中最有影響力的工具之一。
睿鏃科技激光雷達係統優(you) 化總監,周軍(jun) ,告訴《親(qin) 愛的數據》:激光雷達以其精密的三維信息輸出能力,用於(yu) 三維重建。
考古學中,很多遺跡由於(yu) 年代久遠,或被植被掩蓋,或被風沙侵蝕,很難通過局部考察辨認出來,而激光雷達憑借高效快速的三維重建能力,可以輔助快速進行大範圍探測,大範圍快速重建地貌,甚至可以通過後期算法剔除植被,直接重建地形三維模型,幫助考古學家從(cong) 全地形上判斷遺跡。
激光雷達,被稱讚為(wei) 考古學最有影響力的工具之一。

周軍(jun) 說道:“考古領域所使用的機載雷達,其測距的原理大多為(wei) 飛行時間法。激光雷達,即激光發射器發射納秒級短脈衝(chong) ,脈衝(chong) 照射到目標反射回來被接收器接收,通過測量發射與(yu) 接收之間的時間差,乘以光速,便得到了目標的距離信息。”
沒錯,原理是一道初中物理題。
“在機載平台中,結合激光雷達提供的距離信息,平台集成的GPS及慣性導航係統,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於(yu) 1970年代初開發,作為(wei) 太空探索的工具,而現在卻在考古界屢立奇功。
LiDAR-Light Detection And Ranging,即激光探測與(yu) 測量,是利用GPS和IMU(Inertial Measurement Unit,慣性測量裝置)機載激光掃描,所測得的數據含有空間三維信息和激光強度信息。

周軍(jun) 說道:“激光雷達技術用於(yu) 考古學,關(guan) 鍵點之一,是雷達可提供層次豐(feng) 富的三維信息。雖然激光並不具備穿透特性,但是激光雷達通過多角度高分辨率掃描,及其具備的多目標信息處理能力,可以對探測區域從(cong) 地形到植被分布等進行多層次的三維建模。”
“另一個(ge) 關(guan) 鍵點是依托機載平台,可以實現很大範圍的快速探測。基於(yu) 以上兩(liang) 點,可以高效地幫助考古學家通過掃描區域的地形全貌信息,更好地判斷遺跡。” 他補充說道。
既然國外的考古學家已經用科技“武裝”起來了,國內(nei) 的科學家也不能落後。
周軍(jun) 總監說道:“用於(yu) 雷達數據處理的一些軟件已經發展得相對成熟,隻是應用領域主要集中在林業(ye) 測繪及電力、水利測繪方麵。考古方麵其實應用需求相似,方便移植。可以說,發展這類應用的條件,國內(nei) 是成熟的。”
科研經費也是受人關(guan) 注的問題。用激光雷達繪製大型瑪雅古城的地圖需要多少經費投入,這樣一個(ge) 項目大致要花多少科研經費?
周軍(jun) 總監說道:“傳(chuan) 統用於(yu) 測繪的高精度大量程激光雷達價(jia) 格還是相對較高的,單雷達價(jia) 格就要達到百萬(wan) 量級,參照測繪領域常用的大型無人機或固定翼飛機平台,整個(ge) 平台的價(jia) 格要達到200萬(wan) 到300萬(wan) 的量級。”
量小隨意,量大顛覆,無人駕駛帶動了激光雷達的發展。
“激光雷達產(chan) 品種類越發豐(feng) 富,且價(jia) 格急劇下降。200米左右量程的雷達價(jia) 格下降到萬(wan) 元以下,這類雷達也能滿足考古測繪的需求,搭載無人機平台,平台成本隻有之前的幾分之一。”
“解放區的天,是晴朗的天”,考古學家的生產(chan) 力,終於(yu) 獲得了解放。
“單人單平台每日可以完成2-4平方公裏的地形測繪,結合具體(ti) 的探測區域需求,計算時間及人力成本,整體(ti) 經費投入相對於(yu) 幾年前應有大幅度的下降。” 周軍(jun) 總監說道。
無人駕駛帶動激光雷達降價(jia) ,考古學者也間接受益。
考古學家摸摸臉上的皺紋,笑著說道:“拖了幾千年的作業(ye) 終於(yu) 有機會(hui) 做完了。”

在這篇瑪雅天文觀測台的論文中,研究人員用“基於(yu) 序貫貝葉斯分析的放射性核素快速識別方法”斷定將這一構造的年代。
這是迄今為(wei) 止在瑪雅地區發現的最古老的紀念性建築,也是這個(ge) 地區整個(ge) 西班牙裔前的曆史中最大規模的建築。

廢墟無語,遺跡無言。
中國長城是在高度集權的封建等級製度下,以舉(ju) 國之力修造。巨大的工程在沒有集中權力的情況下完成,堪稱奇跡。而瑪雅當時社會(hui) 的基礎並不穩固。這個(ge) 信息的出現,可能會(hui) 顛覆關(guan) 於(yu) 瑪雅文化現有的學說。

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