地下古城發(fā)現(xiàn)于吳哥窟以西。
雷達(dá)激光發(fā)現(xiàn)的地下古城輪廓圖。
英國(guó)將激光雷達(dá)搜集的數(shù)據(jù)繪制成3D影像。
隨著科技的發(fā)展，新技術(shù)在各領(lǐng)域逐步獲得應(yīng)用。如同使用地圖探索未知世界的早期探險(xiǎn)者，現(xiàn)在人類正以更先進(jìn)的方式來(lái)發(fā)現(xiàn)失落的文明，并規(guī)劃未來(lái)城市，激光雷達(dá)就像人類的第三只眼，已經(jīng)在地圖應(yīng)用方面發(fā)揮巨大作用。
人類探索世界奧秘的能力在不斷增強(qiáng)，步伐也在不斷加快。一方面，通過(guò)各種先進(jìn)的技術(shù)不斷開闊眼界，認(rèn)識(shí)茫茫太空；另一方面，也在不斷回望過(guò)往，了解自身的歷史。
激光雷達(dá)：
這是一種利用紫外線、可見光或近紅外光進(jìn)行物體成像的遙感技術(shù)。激光能夠穿透密林和一定深度的水體，獲得林下或水中的三維空間數(shù)據(jù)，通過(guò)點(diǎn)狀數(shù)據(jù)的累積、疊加，能形成有一定清晰度的三維圖形。
英國(guó)用激光雷達(dá)掃描整個(gè)國(guó)家發(fā)現(xiàn)不少歷史遺跡
被用于自動(dòng)駕駛的激光雷達(dá)（lidar）技術(shù)，也被大量用于搜集城市地理信息，發(fā)掘歷史遺跡。英國(guó)掃描國(guó)土的最初目的是防范洪水。
從1998年開始，英國(guó)環(huán)保部就用激光雷達(dá)對(duì)英國(guó)國(guó)土進(jìn)行掃描，將搜集的數(shù)據(jù)繪制成3D圖像。該項(xiàng)目最初的目的是為了記錄海岸線變化，防范洪水，但現(xiàn)在已經(jīng)被用于城市規(guī)劃、治理非法傾倒等多種新的用途。
2017年12月份，英國(guó)環(huán)保部公布了新的規(guī)劃，計(jì)劃在2020年前完成對(duì)整個(gè)國(guó)家的掃描，目前的進(jìn)度是75%。新的規(guī)劃將覆蓋此前沒(méi)有全部掃描的山林地帶，精度也會(huì)提高到1米。英國(guó)環(huán)保局已經(jīng)開放了該數(shù)據(jù)庫(kù)，以半年更新一次的速度補(bǔ)充后續(xù)新的數(shù)據(jù)。
在掃描時(shí)，飛機(jī)上搭載的激光掃描設(shè)備每秒鐘發(fā)射出100萬(wàn)次脈沖，通過(guò)計(jì)算發(fā)射、反射的時(shí)間，來(lái)衡量飛機(jī)和物體之間的距離，形成點(diǎn)陣，后期處理后形成3D圖像。
英國(guó)環(huán)保部的遙感團(tuán)隊(duì)擁有2架飛機(jī)Cessna404（G-MIND）、Cessna406（G-LEAF）從事該項(xiàng)目。在激光雷達(dá)設(shè)備之外，遙感團(tuán)隊(duì)還配置了用于拍攝高清圖片的航空攝影設(shè)備。激光掃描通常是在冬季，這段時(shí)間的樹葉對(duì)于繪制信息的影響最小。
這些激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)，至今幫助考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了至少4條古羅馬道路，也就是古羅馬時(shí)期修建的道路。古羅馬時(shí)期修建、被用于加強(qiáng)對(duì)各地管控的這些道路，通常有5-7米寬，高度在道路中間有0.5米高。雖然規(guī)模較大，但由于掩埋在地下、侵蝕嚴(yán)重，很難被發(fā)現(xiàn)。
David Ratledge是一名業(yè)余考古學(xué)家，尋找古羅馬道路已經(jīng)47年。他曾經(jīng)在2016年發(fā)現(xiàn)一條17公里長(zhǎng)的古羅馬道路，其中英國(guó)環(huán)保部的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了不少幫助。在此之前，David Ratledge主要依靠的是航拍圖片。
“你在尋找的是一條長(zhǎng)而直的線或者山脊，”David Ratledge 稱：“如果它穿過(guò)了很多農(nóng)田，你可能就找到了一條古羅馬道路。”
激光雷達(dá)揭開吳哥窟旁的地下古城面紗
2015年，澳大利亞悉尼大學(xué)聯(lián)合法國(guó)、英國(guó)、日本、匈牙利、美國(guó)、印尼、柬埔寨等國(guó)家，利用直升機(jī)搭載激光雷達(dá)設(shè)備，對(duì)吳哥窟遺址及周邊森林區(qū)域展開空中掃描，在柬埔寨吳哥窟附近的熱帶叢林中，發(fā)現(xiàn)多處地下城市遺跡，其規(guī)模甚至與柬埔寨首都金邊相當(dāng)！取得這一重大發(fā)現(xiàn)的，是一種全新的考古方法，即航空三維激光雷達(dá)掃描技術(shù)。
這座埋藏在地下的城市，建于古代高棉帝國(guó)初期，大致相當(dāng)于中國(guó)的唐代。這一發(fā)現(xiàn)把吳哥中心古城遺址的范圍擴(kuò)展了近4倍，還將這里的歷史向前推進(jìn)了350年，有望改寫東南亞歷史！
這座古城被發(fā)現(xiàn)于吳哥窟以西40公里，在一片茂密的叢林之下。據(jù)推測(cè)，該城應(yīng)建于9世紀(jì)初，是高棉帝國(guó)的第一座城市，當(dāng)?shù)厝朔Q這座新發(fā)現(xiàn)的古城為“摩醯因陀山城”?？脊抨?duì)員進(jìn)入密林中實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)這里有雕像、寺廟、運(yùn)河、道路、洞穴，以及可能是陵墓的土丘等。同樣，因柬埔寨中古時(shí)代史料極其缺乏，這座古老的城市和吳哥文明一樣，充滿了神秘色彩！
澳大利亞莫納什大學(xué)名譽(yù)教授、柬埔寨歷史研究者戴維錢德勒稱，這一考古新發(fā)現(xiàn)，將幫助人們更多地了解吳哥文明如何繁榮、如何衰敗，是在“重寫歷史”！
取得這一重大考古發(fā)現(xiàn)的，是澳大利亞考古學(xué)家達(dá)米安埃文斯率領(lǐng)的考古團(tuán)隊(duì)。他們用激光雷達(dá)掃描了大約1900平方公里的區(qū)域，終于發(fā)現(xiàn)了這座掩藏在熱帶雨林下的古城遺跡。
激光雷達(dá)這一考古“神器”，在肉眼無(wú)法看到的叢林地下，“分析”出了一座失落的古城。這一有別于傳統(tǒng)考古方式的新技術(shù)，無(wú)疑為以后的田野考古探查方式帶來(lái)很多啟發(fā)！
這種科技考古手段，很適合大尺度、大區(qū)域范圍內(nèi)的考古探查。實(shí)地調(diào)查獲得的信息往往是局部性的，而激光掃描地面一次性所得的信息更為海量，是傳統(tǒng)考古手段所不能比的。
當(dāng)然，科技考古有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，它能提升現(xiàn)代考古的能力，但并不能取代傳統(tǒng)考古方法。比如，激光雷達(dá)考古能繪出文物、遺跡的三維形象，但對(duì)考古對(duì)象的材料、質(zhì)感等信息難以把握。
并且，科技手段發(fā)現(xiàn)文化遺存線索后，還需要傳統(tǒng)考古手段進(jìn)行細(xì)節(jié)內(nèi)容的完善，比如歷史文獻(xiàn)資料和田野考古驗(yàn)證等。
用激光雷達(dá)技術(shù)再探瑪雅
吳哥窟附近地下古城的發(fā)現(xiàn)，不是國(guó)際考古學(xué)界開展的唯一一個(gè)激光雷達(dá)項(xiàng)目。類似的還有美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)開展的瑪雅新古城考古。
研究人員利用激光雷達(dá)技術(shù)，對(duì)中美洲危地馬拉叢林地區(qū)進(jìn)行了掃描，出人意料地揭示了6萬(wàn)處以往不為人知的結(jié)構(gòu)。這意味著，這里曾經(jīng)是一片規(guī)模巨大的都市，可能有數(shù)百萬(wàn)人以此為家。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了以往人們的想象。考古學(xué)者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在都市周圍有一片2100平方公里的叢林區(qū)域，其中包含新發(fā)現(xiàn)的宮殿、橋梁、防御工事、住所以及其他人造建筑。這些在數(shù)個(gè)世紀(jì)以來(lái)都未曾有人光顧。最讓人驚奇的是考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了高速路，連接著幾乎所有的城市中心，以及城市中心的采石場(chǎng)。這些構(gòu)造被有意建高，以便在雨天容易使用。而路的寬度表明當(dāng)時(shí)的交通十分繁忙，貿(mào)易活動(dòng)發(fā)達(dá)。
另外，研究人員還找到了復(fù)雜的灌溉和梯田系統(tǒng)，這說(shuō)明當(dāng)時(shí)龐大的人口有發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)來(lái)予以供養(yǎng)。運(yùn)河、堤壩和水庫(kù)使叢林的雨水得到控制，防御工事則表明戰(zhàn)爭(zhēng)是一個(gè)重要而持續(xù)的問(wèn)題。
伊塔卡大學(xué)考古學(xué)家托馬斯·加里森介紹說(shuō)：“激光雷達(dá)圖像清楚地表明，整個(gè)地區(qū)曾是一個(gè)定居系統(tǒng)，其規(guī)模和人口密度以前被嚴(yán)重低估。”隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，其在研究中的作用也越來(lái)越大。特別是激光雷達(dá)，在考古學(xué)研究中越來(lái)越受歡迎。激光可以穿透樹葉和水，研究人員可以用它來(lái)創(chuàng)建3D地圖。
洪都拉斯叢林中發(fā)現(xiàn)“白城”遺跡
據(jù)美國(guó)《國(guó)家地理》雜志報(bào)道，受瑪雅新發(fā)現(xiàn)考古方法的影響，洪都拉斯“白城文明”的尋找也采用了激光雷達(dá)技術(shù)。2012年，考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)隱藏在洪都拉斯東部地區(qū)雨林中的金字塔和紀(jì)念碑，揭開一千多年前文明的遺跡。
“白城”又稱“黃金白城”，是洪都拉斯傳說(shuō)中一座用白色石頭建成的、擁有巨大財(cái)富的城市。1000多年前曾繁盛一時(shí)，后來(lái)消失于叢林中。
中世紀(jì)的西班牙征服者和現(xiàn)代的探險(xiǎn)家及寶藏搜尋者，都在苦苦尋找白城，但一直無(wú)果。
據(jù)悉，使用激光雷達(dá)掃描技術(shù)后，在洪都拉斯一處叢林中，已發(fā)現(xiàn)一些林下遺跡，后續(xù)的尋找還在進(jìn)行中。洪都拉斯總統(tǒng)已下令派部隊(duì)進(jìn)駐該地區(qū)，防止文物遭搶……
雷達(dá)激光在其他領(lǐng)域方面的應(yīng)用
2015年，美國(guó)州議會(huì)就委托華盛頓地質(zhì)調(diào)查局自然資源部開始這項(xiàng)激光雷達(dá)描繪計(jì)劃，這些看似抽象藝術(shù)的畫面，其實(shí)是地理學(xué)家們用不同的激光雷達(dá)繪制出的那些隱藏在美國(guó)華盛頓州易發(fā)生山體滑坡的高危地區(qū)。這些地質(zhì)圖，將山體滑坡地區(qū)、火山、冰川、河流，還有易發(fā)生海嘯洪水的地區(qū)都清晰地展現(xiàn)出來(lái)。
巴黎啟動(dòng)激光雷達(dá)探測(cè)大氣懸浮顆粒
法國(guó)巴黎啟動(dòng)了一項(xiàng)利用激光雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)定空氣懸浮顆粒的計(jì)劃。巴黎希望通過(guò)這一計(jì)劃掌握城市污染顆粒的總量及活動(dòng)特點(diǎn)，從而精確掌握其對(duì)人體的影響。
巴黎市將與法國(guó)環(huán)境氣候科學(xué)實(shí)驗(yàn)室合作實(shí)施這一計(jì)劃。這項(xiàng)技術(shù)僅用光線和雷達(dá)就能測(cè)定大氣中的懸浮顆粒數(shù)據(jù)，目前這項(xiàng)技術(shù)已應(yīng)用于部分歐美國(guó)家的城市空氣檢測(cè)中。
按照計(jì)劃，激光雷達(dá)系統(tǒng)將被放在一輛卡車上，汽車在巴黎市內(nèi)各地區(qū)收集懸浮顆粒物的數(shù)據(jù)，從而讓科學(xué)家了解道路上的懸浮顆粒物主要是什么，而樓梯上、房屋里的顆粒物又是哪些?？茖W(xué)家還會(huì)根據(jù)不同時(shí)段，對(duì)顆粒物的變化進(jìn)行分析，從而為大氣污染治理決策提供參考。
這樣做的好處是，幾乎可以不破壞現(xiàn)場(chǎng)。過(guò)去人們分析顆粒物時(shí)，往往會(huì)干擾現(xiàn)場(chǎng)特征，因此獲得的信息不太準(zhǔn)確。
紐約用激光雷達(dá)搜集信息繪制三維地圖
紐約城市長(zhǎng)期規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展辦公室選擇用激光雷達(dá)搜集信息繪制紐約三維地圖。目前的洪水平面地圖是由美國(guó)聯(lián)邦應(yīng)急管理局于上世紀(jì)80年代根據(jù)航拍圖像和地面勘查制作的。隨著城市日益擁擠，這份地圖已不夠精準(zhǔn)，需要更新。
據(jù)當(dāng)?shù)卣賳T表示，這些激光雷達(dá)技術(shù)收集的信息還可以用來(lái)解決其他問(wèn)題，例如，城市里是否還存在一些濕地，有多少平方米屋頂，又有多少斜面屋頂。屋頂統(tǒng)計(jì)可以被用于建立太陽(yáng)能在線地圖，協(xié)助評(píng)估城市的太陽(yáng)能容量，甚至可以讓紐約人檢查他們居住和工作的建筑是否適合安裝太陽(yáng)能電池板。
據(jù)悉，新的雷達(dá)激光技術(shù)越來(lái)越多地被美國(guó)沿海地區(qū)采納。這些數(shù)據(jù)將主要用于建造最新的區(qū)域地圖，表示哪些地方最容易積水，哪里最適合安裝太陽(yáng)能電池板，哪些社區(qū)最需要綠化。
紐約州氣象站
啟用激光雷達(dá)系統(tǒng)
美國(guó)紐約州氣象網(wǎng)站Mesonet已經(jīng)采用Windcube 100S 3D掃描型激光多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)。該雷達(dá)系統(tǒng)將應(yīng)用于全州所有氣象站，為美國(guó)國(guó)家氣象局提供實(shí)時(shí)的觀測(cè)報(bào)告。觀測(cè)數(shù)據(jù)還將提供給國(guó)土安全與緊急事務(wù)部，便于他們做出更好的短期預(yù)報(bào)和應(yīng)急管理決策。此次協(xié)議由奧爾巴尼大學(xué)計(jì)劃統(tǒng)籌。
該系統(tǒng)能捕獲風(fēng)速、風(fēng)向和氣溶膠濃度，以及邊界層和云高度分布。這些觀測(cè)結(jié)果提供了高空間和時(shí)間分辨率的詳盡的大氣3D圖。
自動(dòng)駕駛輪椅
現(xiàn)身日本和新加坡
2017年，自動(dòng)駕駛輪椅現(xiàn)身日本和新加坡，它們都安裝了激光雷達(dá)，前者由新加坡-麻省理工技術(shù)研究聯(lián)盟（SMART）共同打造，去年9月份開始在新加坡樟宜綜合醫(yī)院嶄露頭角，無(wú)需護(hù)士陪護(hù)，它就能載著病人在醫(yī)院的大廳里來(lái)回穿梭。
SMART未來(lái)城市移動(dòng)出行小組負(fù)責(zé)人Daniela Rus表示，這款自動(dòng)駕駛輪椅研發(fā)開始于去年1月份。現(xiàn)在一共生產(chǎn)了4把測(cè)試輪椅，其中兩把在新加坡，另外兩把則在麻省理工。SMART輪椅搭載了3臺(tái)激光雷達(dá)，機(jī)載電腦用到的數(shù)據(jù)就是激光雷達(dá)繪制的地圖。隨后，系統(tǒng)中的定位算法會(huì)在地圖中定位輪椅的位置。為了保持平衡，這款輪椅一共有6個(gè)輪子，它不但能急轉(zhuǎn)彎，還體型緊湊，能輕松通過(guò)普通門框。
“我們?cè)L問(wèn)了幾個(gè)社區(qū)的老年人后深刻感受到，進(jìn)入老年后人的生活質(zhì)量與是否能輕松出行息息相關(guān)。我們做這款產(chǎn)品就是想讓腿腳不便的人重新獲得身體上的自由。”Rus說(shuō)。
第二款自動(dòng)駕駛輪椅出品方為松下和Whill，后者此前就推出過(guò)Model A高科技智能電動(dòng)輪椅，它的續(xù)航可達(dá)24公里。眼下，該產(chǎn)品已經(jīng)在日本和美國(guó)上架銷售。
松下計(jì)劃今年在羽田機(jī)場(chǎng)部署5把ModelM自動(dòng)駕駛輪椅進(jìn)行技術(shù)測(cè)試。與SMART自動(dòng)駕駛輪椅類似，Model M也用到2個(gè)激光雷達(dá)。同時(shí)，它還用到松下醫(yī)用機(jī)器人Hospi的相關(guān)技術(shù)。
雖然自動(dòng)駕駛輪椅好用，但想大規(guī)模商用依然挑戰(zhàn)多多，市場(chǎng)上的智能輪椅銷售情況都比較慘，昂貴的售價(jià)是主要原因。
激光雷達(dá)如何探索
人眼看不到的世界？
激光雷達(dá)是一種光學(xué)遙感技術(shù)，使用光檢測(cè)和測(cè)距感測(cè)器發(fā)送鐳射脈沖繪制詳細(xì)3D地圖，這幾年激光雷達(dá)已愈來(lái)愈火熱，因?yàn)檫@種技術(shù)推動(dòng)自動(dòng)駕駛車輛發(fā)展，讓自駕車可自動(dòng)感應(yīng)和導(dǎo)航，但這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用遠(yuǎn)不只在運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)，激光雷達(dá)可幫助機(jī)器看到并影響人們對(duì)物理世界的看法。
例如，安裝在直升機(jī)上飛越山谷，激光雷達(dá)能將鐳射脈沖穿透茂密的森林拍攝，進(jìn)而幫助找到這些古老的遺址。利用這些數(shù)據(jù)，研究人員可以發(fā)現(xiàn)非自然的考古特征，由此找到人類的活動(dòng)遺跡。
分類與制圖可追溯到數(shù)千年前的大自然繪畫，如描繪巴比倫和埃及財(cái)產(chǎn)邊界的古城地圖。在過(guò)去幾千年，對(duì)地球、地理和數(shù)學(xué)日益增長(zhǎng)的理解已產(chǎn)生愈來(lái)愈復(fù)雜的地圖，從15世紀(jì)希臘的第一張地圖，到2005年推出的Google Earth，地圖的繪制發(fā)生巨大變化，而激光雷達(dá)可能是開創(chuàng)下一代地圖技術(shù)的先鋒。
使用激光雷達(dá)制圖并不是一個(gè)全新概念，1971年NASA在阿波羅任務(wù)期間使用激光雷達(dá)研究月球表面就是早期應(yīng)用之一，但隨著時(shí)間的推移，這項(xiàng)技術(shù)已變得更先進(jìn)?，F(xiàn)在激光雷達(dá)技術(shù)繪制的3D地圖，不僅具備更詳盡的細(xì)節(jié)，且繪制速度更快，使用激光雷達(dá)可在幾天甚至幾小時(shí)內(nèi)測(cè)量完畢，而使用傳統(tǒng)方法則需要幾周，甚至幾年時(shí)間來(lái)測(cè)繪。
使用激光雷達(dá)技術(shù)的地圖繪制系統(tǒng)不僅用作探索，還可以為城市規(guī)劃、建筑、環(huán)境工作、救災(zāi)和無(wú)人機(jī)送貨等各個(gè)產(chǎn)業(yè)提供深遠(yuǎn)的利益。譬如解決氣候變化應(yīng)用，激光雷達(dá)繪圖可幫助科學(xué)家了解森林正在減少的速度、海洋的上升速度、冰帽的萎縮速度等等。
在遭受諸如龍卷風(fēng)、颶風(fēng)和地震之類的自然災(zāi)害后，科學(xué)家可利用激光雷達(dá)繪制受災(zāi)地區(qū)并確定脆弱性區(qū)域，定位傾倒樹木和電線電塔位置，而不需讓救難人員處于危險(xiǎn)中。如2012年臺(tái)風(fēng)桑迪侵襲紐約，救災(zāi)人員即在火車上安裝激光雷達(dá)，駛進(jìn)臺(tái)風(fēng)期間遭洪水淹沒(méi)的紐約地鐵隧道，偵測(cè)結(jié)構(gòu)性損壞的區(qū)域。
如同使用地圖探索未知世界的早期探險(xiǎn)者，現(xiàn)在人類正以更先進(jìn)的方式來(lái)發(fā)現(xiàn)失落的文明，并規(guī)劃未來(lái)城市，激光雷達(dá)就像人類的第三只眼，已經(jīng)在地圖應(yīng)用方面發(fā)揮巨大作用。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
