他們想用激光雷達掃描整個地球,送給後代一本最立體的歷史書

  今年 4 月巴黎聖母院遭遇大火,讓很多人開始意識到通過激光雷達、3D 掃描等数字技術來為歷史遺迹備份存檔也的必要性,這也是很多考古學家正在努力的方向。

  最近科羅拉州科羅拉多州立大學的兩位考古學教授 Chris Fisher 和 Steve Leisz 就提出了一項計劃,通過激光雷達來掃描整個地球上的陸地,以此來保存世界歷史文化、地質環境的記錄,還能幫助人類應對氣候危機。

  兩位考古學家成立的激光雷達掃描項目叫做 「地球檔案館」(The Earth Archive),他們所使用的是搭載于飛機上激光雷達掃描技術,激光雷達在空中向地面發射極快的激光脈衝,根據反射情況計算出地形地貌,構建出測量區域的三維地圖。

  過去幾年裡,這種激光雷達技術已經幫助考古學家已經發現了多個歷史遺迹。2016 年考古學家通過激光雷達在柬埔寨一座叢林里發現了數百年前高棉王國的城市古迹


激光雷達圖像中 12 世紀的柬埔寨居民區. 圖片來自:紐約時報

  在柬埔寨進行了 14 年現場勘測的考古學家 Shaun Mackey 指出,在引入激光雷達之前,對古迹進行精確地面勘探需要花費數年到數十年不等的時間,而激光雷達可以穿過覆蓋的層層植被直接看清地貌。


激光雷達掃描古瑪雅城市蒂卡爾. 圖片來自:美聯社

  去年危地馬拉考古學家宣布發現了數千座隱藏在雜草叢生的平原上瑪雅文明建築,背後很大一部分是激光雷達的功勞,考古學家考 Marcello Canuto 將激光雷達在考古領域的地位比作碳-14 年代測定法,碳-14 年代測定法讓考古學家首次能夠準確判定文物的年代。

  激光雷達向我們展示了一些可能經過 100 年研究都無法看到的東西,但現在我們已經掌握了這些需要 100 年研究才能了解的成果,所以這並不是誇大其詞。

  Chris Fisher 和 Steve Leisz 同樣在做着類似的工作,但他們的計劃更加龐大, Chris Fisher 表示用激光雷達掃描全球的想法,是在聽說 CyArk 的工作后產生的。

  CyArk 是成立於 2011 年非營利組織,目標是利用激光掃描和 3D 建模技術保存文化遺產的數據,以確保這些人類的共同記憶不會徹底消失。


薩波特克神廟掃描圖

  目前 CyArk 對全球超過 200 座古迹完成了掃描工作,包括瑪雅遺迹、羅馬的龐貝城、德國的勃蘭登堡門等,未來還有更多古迹和城市地標會加入其中, CyArk 的目標是掃描世界 500 個的遺迹。

  「地球檔案館」的網頁上列出了幾組數據,人類已經失去了世界上 50% 的雨林,每年有 1800 萬英畝(約 728 萬平方米)的森林在消失……

如果我們不對這些地方進行記錄,將來就沒有人知道它們的存在了。

  據 Chris Fisher 介紹,「地球檔案館」項目的重點將放在佔地球面積 29% 的陸地上,首先被掃描的會是受到自然環境威脅最大的地區,比如近年頻繁發生火災的亞馬遜雨林。

  不過激光雷達掃描的價格非常昂貴,Chris Fisher 估計未來兩三年掃描亞馬遜大部分地區,就需要花費 1500 萬美元。其中很大部分成本是把設備運算到測量地區,以及聘請處理數據的人力,租用飛機也花費不菲,目前 Chris Fisher 的團隊正在尋求資助。

  而這僅僅是「地球檔案館」項目計劃的第一步,因為過去地球大部分地球都沒有高分辨率的掃描數據,科學家無法通過數據對比分析氣候干預措施是否真的有效。

  在大部分陸地的激光掃描完成后,「地球檔案館」將形成一個關於地球的開源 3D 模型,地球上所有科學家都能通過這個開源項目進行研究,甚至模擬不同氣候環境下地球的變化。


在南極戴維斯科考站站運行的激光雷達. 圖片來自:衛報

  計劃的最後階段,則是通過 AI 算法來分析這些激光雷達掃描的數據,發現我們目前還沒考慮到的問題,同時為子孫後代保存關於地球的記錄。

  不過這項計劃要面臨的挑戰不少,除了需要龐大的資金,很多地區在進行數據收集的同時也在發生巨大的變化,此外如何在不同國家和地區獲得在空中的測繪許可也是一大難題。

  儘管「地球檔案館」的宏偉藍圖並不容易實現,但 Chris Fisher 表示這個項目需要更長的時間才能顯現出其價值,甚至在他的有生之年都不會看到成果,但這並不重要。

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