无人驾驶带动激光雷达降价,考古学家“拖了千年的作业”完成有望
资本 无人驾驶带动激光雷达降价,考古学家“拖了千年的作业”完成有望 资本 | 2020-06-14 14:29 无人驾驶带动激光雷达降价,考古学家“拖了千年的作业”完成有望 deardata

量小随意,量大颠覆。

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原创:谭婧

失落的玛雅文化,迷失的荒野丛林。

我们对考古学家的“刻板印象”是,装备齐全,跋山涉水,穿越丛林,在偏远地区寻找古老遗迹与废墟。现实中,的确有专业考古学家吐槽,自己花了几千个小时在丛林中拿着砍刀砍树辟路。

植被和地形是考古的拦路虎,考古学家们,活得像个野人。

但是,功夫不负有心人,危地马拉的蒂卡尔( Tikal in Guatemala)和伯利兹的卡拉科尔(Caracol in Belize),已是文艺青年打(gen)卡(feng)拍照的网红旅游胜地。

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《崩溃:社会如何选择成败兴败》一书说:昨日的社会奔溃,不是指改朝换代,而是某一地区居民数量锐减,原先的城市被遗弃,文明倒退,沦为废墟。

留下垂垂老矣的古建筑,古朴庞大的石头结构,栩栩如生的人类活动的证据……

丛林深处掩映着断壁残垣,考古学家热泪盈眶,奔走相告。废墟可能是神庙、寺院、坟墓、宫殿……

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从前,手工绘制一幅大型玛雅古城的地图意味着历经数十年的蚊虫叮咬,风餐露宿,野外工作。

今非昔比,物是人非。

考古学家们指尖碰唇,用一个飞吻,和“韦编屡绝铁砚穿,口诵手抄那计年”的岁月告别。

激光雷达迅速成为考古学中最具影响力的工具之一,它在几个小时内揭示的奥秘,可能需要数月纯手工刀砍和测量才能得到。

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《自然》杂志上,一个里程碑式的玛雅文化建筑群被发现,也拜激光雷达所赐。

Aguada Fénix遗址(墨西哥塔巴斯科),距墨西哥城以东约850英里,在危地马拉共和国边境。这个边境不是普通的边境,被认为是早期玛雅文明所在地。

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令人格外赞叹的是,建筑台上有一个人工高台,高度超过10米,长度为1.4 公里,有9条堤道从建筑物中心中辐射出来。

可以想象,在当时,这是了不得的建筑物。

这个古老的建筑群到底是做什么的呢?

科学家推测,遗址很可能用于天文观测,类似天文观测台及其附属设施建筑群。当然,巨大的场地也很有可能用来举办祭祀仪式。

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玛雅人居然为了天文与祭祀,建了一个巨大的人造高台。

北京有五坛——天坛、日坛、月坛、地坛、先农坛,对称分布在故宫四方,属于坛庙建筑群,为明、清两代帝王祭祀皇天、祈五谷丰登之地。

仔细观察,天坛也是建筑在高台之上。

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这一建筑群的发现更加让人对玛雅文明肃然起敬。玛雅文化的天文和数学都非常发达,曾采用20进制。

发现这个天文台,激光雷达功不可没。

激光雷达是神话一般的尺子,通过反射激光探测物体和表面的距离。在强大的计算技术的支持下,能看穿树冠层,描绘地形,生成详实地表图。

工欲善其事,必先利其器。

研究人员对全局进行大规模、低分辨率激光雷达扫描,并对局部区域进行高分辨率扫描。

业界有一种声音:激光雷达成为考古学中最有影响力的工具之一。

睿镞科技激光雷达系统优化总监,周军,告诉《亲爱的数据》:激光雷达以其精密的三维信息输出能力,用于三维重建。

考古学中,很多遗迹由于年代久远,或被植被掩盖,或被风沙侵蚀,很难通过局部考察辨认出来,而激光雷达凭借高效快速的三维重建能力,可以辅助快速进行大范围探测,大范围快速重建地貌,甚至可以通过后期算法剔除植被,直接重建地形三维模型,帮助考古学家从全地形上判断遗迹。

激光雷达,被称赞为考古学最有影响力的工具之一。

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周军说道:“考古领域所使用的机载雷达,其测距的原理大多为飞行时间法。激光雷达,即激光发射器发射纳秒级短脉冲,脉冲照射到目标反射回来被接收器接收,通过测量发射与接收之间的时间差,乘以光速,便得到了目标的距离信息。”

没错,原理是一道初中物理题。

“在机载平台中,结合激光雷达提供的距离信息,平台集成的GPS及惯性导航系统,重建地貌的三维模型。” 他谈道。

LiDAR最初由美国国家航空航天局于1970年代初开发,作为太空探索的工具,而现在却在考古界屡立奇功。

LiDAR-Light Detection And Ranging,即激光探测与测量,是利用GPS和IMU(Inertial Measurement Unit,惯性测量装置)机载激光扫描,所测得的数据含有空间三维信息和激光强度信息。

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周军说道:“激光雷达技术用于考古学,关键点之一,是雷达可提供层次丰富的三维信息。虽然激光并不具备穿透特性,但是激光雷达通过多角度高分辨率扫描,及其具备的多目标信息处理能力,可以对探测区域从地形到植被分布等进行多层次的三维建模。”

“另一个关键点是依托机载平台,可以实现很大范围的快速探测。基于以上两点,可以高效地帮助考古学家通过扫描区域的地形全貌信息,更好地判断遗迹。” 他补充说道。

既然国外的考古学家已经用科技“武装”起来了,国内的科学家也不能落后。

周军总监说道:“用于雷达数据处理的一些软件已经发展得相对成熟,只是应用领域主要集中在林业测绘及电力、水利测绘方面。考古方面其实应用需求相似,方便移植。可以说,发展这类应用的条件,国内是成熟的。”

科研经费也是受人关注的问题。用激光雷达绘制大型玛雅古城的地图需要多少经费投入,这样一个项目大致要花多少科研经费?

周军总监说道:“传统用于测绘的高精度大量程激光雷达价格还是相对较高的,单雷达价格就要达到百万量级,参照测绘领域常用的大型无人机或固定翼飞机平台,整个平台的价格要达到200万到300万的量级。”

量小随意,量大颠覆,无人驾驶带动了激光雷达的发展。

激光雷达产品种类越发丰富,且价格急剧下降。200米左右量程的雷达价格下降到万元以下,这类雷达也能满足考古测绘的需求,搭载无人机平台,平台成本只有之前的几分之一。”

“解放区的天,是晴朗的天”,考古学家的生产力,终于获得了解放。

“单人单平台每日可以完成2-4平方公里的地形测绘,结合具体的探测区域需求,计算时间及人力成本,整体经费投入相对于几年前应有大幅度的下降。” 周军总监说道。

无人驾驶带动激光雷达降价,考古学者也间接受益。

考古学家摸摸脸上的皱纹,笑着说道:“拖了几千年的作业终于有机会做完了。”

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在这篇玛雅天文观测台的论文中,研究人员用“基于序贯贝叶斯分析的放射性核素快速识别方法”断定将这一构造的年代。

这是迄今为止在玛雅地区发现的最古老的纪念性建筑,也是这个地区整个西班牙裔前的历史中最大规模的建筑。


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废墟无语,遗迹无言。

中国长城是在高度集权的封建等级制度下,以举国之力修造。巨大的工程在没有集中权力的情况下完成,堪称奇迹。而玛雅当时社会的基础并不稳固。这个信息的出现,可能会颠覆关于玛雅文化现有的学说。

(完)

受访人简介:周军,毕业于清华大学微电子与纳电子学系,研究方向为光电传感,毕业后进入科研院所涉足面向无人驾驶激光雷达研发工作,主攻激光雷达核心芯片及系统研发。先后负责多款车载雷达研发,涵盖从机械式雷达到固态雷达多个技术路线,打造真正适用于无人驾驶的激光雷达。

《亲爱的数据》出品

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