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    大疆禪思 L2激光雷達助力發現古代城址

    更新時間:2024-01-10 點擊量:175

    引自DJI大疆行業應用服務


    華夏文明貫穿我們身邊的每一寸熱土,你是否想象過,腳下的土地深處,可能隱藏著曾經輝煌的古代城址?


    這些古代城址曾人聲鼎沸,如今隨著社會變遷,大多數藏于鮮為人知之處。但昔日恢弘的遺址沒有被抹平,靜待人們重新發掘它的榮光。


    為了發現和保護我國文物資源,2023 年,第四屆全國文物普查正式啟動,探尋文明根脈,筑牢文化自信。其中,古代城址是調查的重點對象。


    第四次全國文物普查通知


    難以尋覓的古代城址


    在廣闊土地上尋找古代城址,一直是一項充滿挑戰的任務。


    古代城址常常隱藏在人跡罕至的深山密林,或被現代建筑覆蓋無法直接發現,還有一些被損毀的遺址,只留下細微的地貌起伏(即“微地貌特征"),通常難以被肉眼或常規儀器觀測到。


    難以尋覓的古代城址


    采用傳統的可見光攝影測量方式,往往無法識別遺址的微地貌特征;人工實地踏勘雖能發現部分痕跡,但考古路途崎嶇艱險,效率非常有限。


    無人機搭載激光雷達,能夠很好地解決這一難題:不僅可以有效重建微地貌特征,而且能穿過植被獲取地面信息,發現潛在的遺跡。


    早在 30 年前,激光雷達便被引入考古領域。但一直以來,激光雷達價格高昂、結構復雜、使用難度高,讓考古學者望而卻步。近年來,隨著產品價格和使用門檻的降低,將激光雷達普及到考古調查領域,終于迎來全新的可能性。


    使用大疆 M300 RTK 搭載禪思 L2 激光雷達

    用于考古調查


    河南南陽地區古代城址調查,就是一個采用激光雷達調查古遺跡的典型案例。


    南陽歷史悠久,自舊石器時代始,人類先祖就在這塊土地上繁衍不息。近期,西北大學文化遺產學院聯合大疆行業合作伙伴,調查南陽古代遺址。


    項目組經過綜合考慮,選用大疆經緯 M300 RTK 搭載禪思 L2 激光雷達,對南陽地區的博望故城、金湯寨古城、梁城、方城、圣井寺古城和棘陽城進行調查,終成功發現古城遺址。


    南陽城址激光雷達考古調查點位置圖


    L2 簡單易用

    高效調查南陽古城遺址


    在南陽古城,項目組使用 DJI Pilot 2 App 自動生成面狀航線,設置飛行高度 130m,航速 8m/s,旁向重疊率 30%,采樣頻率 240 kHz,五回波重復掃描。該參數下點云密度平均 150 點/㎡,相當于每 8cm 就有 1 個點云數據,點云密度高,滿足考古基礎資料的密度要求。


    禪思 L2 高度集成了激光雷達、高精度慣導、測繪相機三大模塊,自動化程度高,開機即作業,作業過程支持點云實時預覽,操作簡單,哪怕是非的測繪人員,用起來也是得心應手。


    點云實時預覽


    圖片

    作業人員可在現場預覽、回放點云模型


    此外,項目組表示,如果采用傳統人工調查的方式,所有林下的城墻遺跡勘測均需人工配合全站儀進行測量,每個城址至少需要 5-6 小時,且數據為矢量點,缺乏完整的數字高程模型和三維模型,地表起伏較小的遺跡無法感知。而使用無人機搭載激光雷達僅需 2 人,每個城址僅需 30-60 分鐘,作業效果大幅提升。


    高精度數據

    識別古代城址


    內業數據處理方面,大疆智圖免費支持 L2 點云數據后處理,可利用地面點分類功能,將地面點和植被分離,生成 DEM(數字高程模型)。得益于智圖點云自動平滑降噪等功能,生成的點云數據質量更優。


    圖片

    大疆智圖支持多種點云渲染模式


    大疆智圖兼容性高,處理后的數據可再導入第三方軟件,進行深度處理和可視化處理,終形成完整的古代城址數字高程圖。


    激光雷達采集的數據,主要解決考古調查的兩大問題。


    1、見深識遠:強穿透性,識別植被覆蓋下的城址遺跡。


    植被覆蓋是影響考古學家判斷古代城址結構的主要因素,比如此次調查的圣井寺古城,城墻上方有部分植被覆蓋,影響城墻結構記錄。由于禪思 L2 具備穿透性,可穿透植被,無需人工打點測量,即可獲取林下高精度地面點數據。


    圣井寺古城植被去除前正射圖(左)

    去除后(右)城址結構對比 


    在植被覆蓋、地形復雜的金湯寨古城、博望故城,項目組在提取植被濾波和地面點數據后生成的 DEM 中,同樣發現了古城范圍及結構特征。


    金湯寨古城植被去除前正射圖(左)

    去除后(右)城址結構對比


    博望故城植被去除前正射圖(左)

    去除后(右)城址結構對比 


    2、見微知著:高精度數據,識別古城結構的微地貌特征。


    對于遭到損毀、只留下微地貌特征的遺跡,激光雷達采集的數據精度高,可感知與重建微地貌特征,幫助復原古城址的基本結構。


    棘陽城就屬于此類情況,從當地當前時段的衛星影像和航拍影像中,基本無法看到任何墻體特征。但在 DEM 上,項目組發現棘陽城有一處線性高程異常,形態類似城墻的拐角。通過第三方軟件將高程向上拉伸 5 倍后,發現一組疑似墻體的地貌特征。

    棘陽城激光雷達微地貌對墻體的識別分析


    在南陽古城遺跡調查項目中,面對植被覆蓋、遺跡特征微小、建筑物密集等干擾因素,禪思 L2 激光雷達強穿透性、高精度,讓遺跡“現形",有效推動了考古調查工作的精細化和科學化,為后續的考古發掘、研究、保護以及活化利用,提供了更加翔實、有效的材料。


    科技進步見證文明的延續


    其實在考古界,這并非學者初次使用大疆激光雷達禪思 L2 進行調查。


    2023 年,位于北美洲的考古人員,使用大疆無人機搭載激光雷達 L2,尋獲隱藏在危地馬拉叢林中的金字塔(La Danta, El Mirador)。當古老文明遇見前沿科技,本不為人知的金字塔得以“原形畢現",重現曾經的瑪雅文明。


    圖片

    L2 發現叢林中的金字塔



    高精度、高穿透、高效率,大疆禪思 L2 激光雷達“慧眼"穿越千年,成為文物保護的“利器",讓過去很多不可能發現的信息,清晰地呈現在世人面前。


    相比以往動輒百萬甚至千萬的激光雷達,禪思 L2 價格的降低,也進一步降低了使用門檻。大疆行業應用一直堅持“平民化航測"理念,通過技術創新和產品迭代,讓技術真正地應用到千行百業。


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