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激光雷达帮助考古学家发现遗失的古城

时间: 2016年06月30日 | 作者: Mark Horton | 来源: The Conversation
诞生于70年代的空间激光技术终于有了新用途

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考古学家们在柬埔寨发现了几个埋在丛林地面下的中世纪城市据说最大的城市在规模上堪比当今的柬埔寨首都金边市。这一重大发现源自在暹粒市附近开展的两项重要的考古调查,地点与古高棉文化中心著名的吴哥窟庙宇群相距不远。

 

以前,考古学家可能需要穷尽整个职业生涯用砍刀开路,穿越丛林,才能绘制出上述这些遗迹的地图。但要感谢机载激光扫描技术的巧妙利用,这一项目仅用了不到3年的时间就全部完成。这都要归功于光探测和测距技术(简称激光雷达)令人难以置信的力量,而这项创新技术的应用在整个考古学界都产生了很大的反响。

 

2012到2015年期间,考古学家达米安·埃文斯(Damian Evans)和他带领的队伍利用安装在直升机上的激光雷达技术绘制出了面积达2230平方千米且精确度为150毫米的地图。通过测量每平方米内的16个数据点,研究人员不仅能准确地还原著名的纪念性石质建筑的精确细节,还通过可识别的土方工程的残骸,如土堆、运河、道路和采石场,发现了庙宇周围大规模的城市文化。

 

激光雷达在1970年代初为协助太空探索而发展起来,它最初被用于阿波罗15号测绘月球表面的任务中。顾名思义,该技术利用激光来测量距离。若将激光雷达同一个高精度的GPS连接并安装在一个空中平台,如飞机或直升飞机上,就能得到其下方地表的三维数据。

 

这项技术的应用考古学家兴奋异常。它不仅能快速绘制出大面积的古迹景观图,而且激光能通过多次扫描与记录来自单次脉冲的若干反射,从而穿透植被来勘测地形。通过仔细选择一年中植被覆盖率较低的时间段,该项技术还可以记录热带环境下的景观——这攻克了以地面工作为主的考古学家长期以来面临的因GPS受到密集的植被干扰而影响接收的难题。

 

打开新局面

 

这些新发现为我们提供了一个观察高棉文化的全新视角,同时也给我们带来疑问:是否许多其他的古代文明也可能有着不为人知的故事。

 

目前为止,伟大的热带文明一直是最神秘的。尽管他们创造出了众多可考的石碑,但考古学家仍然找不到这些文明的社会如何运作、人口如何分布以及社群规模有多大等问题的答案。

 

热带文明不仅限于柬埔寨的高棉,它还包括了遍布东南亚的多种文明:比如苏门答腊岛的三佛齐和爪哇岛的婆罗浮屠。类似地,我们知之甚少的位于非洲的刚果王国和贝宁王朝也同样被大面积的森林所覆盖。

 

激光雷达技术很可能充分地帮助我们寻找以上问题的答案。目前,激光雷达已经开始丰富我们对玛雅文明的了解,尤其是针对用于支持大城市运转的田地划分系统。在洪都拉斯发现了某个不为人知的文化留下的大量古代遗址。此外通过遥感技术,房屋和田地的遗址正逐渐从亚马逊流域雨林的林冠下显露出来。

 

这些发现给我们带来的不仅仅是古代遗址的漂亮照片,还有可能颠覆我们对一些古代文明是如何瓦解的认知。比如,我们原先认为是雨林的地区实际上曾被开辟出来供大量的人口居住。另外,一些如今淹没在树林中的仪式中心实际上曾被总人口多达几万、几十万甚至上百万的大城市环绕着。

 

脆弱的生态系统往往需要依赖稳定的气候环境,因此不难看出环境的变化可能是导致古代文明崩塌的罪魁祸首。因此,我们需要重新考量许多有关古代社会瓦解的理论,比如贾雷德·戴蒙德(Jared Diamond)所推崇的强调社会、政治和经济因素影响的理论。

 

当然,这一技术的应用目前还存在几个问题。一是高昂的成本:柬埔寨的考古勘探是由欧洲研究协会慷慨赞助的,但对于大多数考古学家来说,他们还没有权限使用这些设备和飞机。另外,有一些地区太过偏远,即使是轻型飞机或直升机也不易到达。还有一些地方当局可能会禁行这类用途的飞机。  

 

将激光雷达安装于无人机上或许在未来能成为一种解决方案。但目前,无人机在热带地区的使用仍然十分有限。考虑到这些遗址的规模和最低飞行高度的要求(800米左右),飞机仍然是当前的首选方法。

 

虽然激光雷达获取的图片质量很高,但和地面调查所遇到的挑战一样,这些图片仍然需要仔细的分析和验证。从有些图片或许能清晰地看出古代的特征,但也有一些特征可能来源于现代。因此,手持砍刀穿越丛林的考古学家并非已经落伍了——恰恰相反,在拥有新的技术后,他们起到的作用可能更为重要。

    

撰文:Mark Horton

翻译:袁渊

审稿:季韬

 

原文链接:http://www.scientificamerican.com/article/meet-lidar-the-amazing-laser-technology-that-s-helping-archaeologists-discover-lost-cities/

 


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