Come vivevano i nostri antenati su questa vasta distesa di terra dove gli esseri umani sono piccoli ma tenacemente si riproducono? Hanno coltivato cibo, costruito case, formato tribù, costruito città e lasciato tracce della loro esistenza.
Attraverso l'esplorazione dei monumenti, siamo in grado di dedurre il modo di vivere, la cultura sociale e il livello di sviluppo tecnologico degli antichi. Tuttavia, dopo migliaia di anni, trovare i resti lasciati dagli antichi non è un compito facile.
Poiché il tempo porta un grande cambiamento nei mondi, gli edifici precedenti potrebbero essere stati sepolti profondamente nel terreno. Che si tratti di una vasta vegetazione o di fitte foreste, possono facilmente bloccare la nostra esplorazione del mondo sotterraneo. Tuttavia, l'emergere della tecnologia LiDAR può aiutarci a scoprire il "velo" terrestre, in modo da poter vedere il "facciale" più originale della terra.
Lidar, un potente strumento per esplorare le reliquie
All'inizio del 20° secolo, l'esploratore britannico Percy Fawceet si recò più volte in Amazzonia alla ricerca delle antiche civiltà che un tempo esistevano in quella terra, per poi perdersi per sempre nelle fitte foreste dell'Amazzonia durante la sua ricerca delle reliquie . Così, le reliquie storiche della regione amazzonica sono scomparse dalla vista della gente insieme a quella spedizione.
Tuttavia, un recente articolo pubblicato sulla rivista Nature, gli scienziati che utilizzano LIDAR, hanno finalmente ottenuto un quadro di come appaiono i resti di un'antica città nella foresta del bacino del Rio delle Amazzoni. Iniziamo vedendo come sono le rovine.
Gli edifici mostrati sono stati costruiti dalla comunità Kasarabe tra il 500-1400 dC e sono tracce di vecchie case, terrazze, recinzioni e altre cose create dall'uomo. Questa immagine è stata ottenuta da un elicottero che trasportava LIDAR sulla foresta e immagini post-elaborate.
Ma forse scoprirai che questa foto sembra essere un po' diversa dalle solite foto aeree, infatti il cambiamento più grande è che - i boschi sono persi.
A sinistra: immagine aerea della foresta della foresta A destra: immagine LIDAR della stessa posizione
Senza l'ombra del bosco, diventano visibili le tracce degli antichi edifici. Il lavoro archeologico è diventato molto più facile. Considerando che prima dell'avvento di LiDAR, per esplorare i resti della foresta, si doveva imparare a sopravvivere in natura e saltare su e giù nella foresta tropicale durante il lavoro sul campo.
Ora con LiDAR, gli archeologi potranno evitare il disturbo degli alberi e osservare più chiaramente antichi siti architettonici. Allora, come viene disegnata la carta topografica che esclude l'interferenza degli alberi?
Imaging attivo per illuminare gli angoli bui
Foresta densa, le foglie bloccano la maggior parte della luce solare, quindi pochissima luce solare può illuminare il terreno sotto gli alberi. Quando si osserva dal cielo, non c'è quasi modo per una normale fotocamera di ottenere un'immagine del terreno e gli spazi vuoti nelle foglie sono per lo più ombre scure.
La fotocamera è un'apparecchiatura di imaging passiva e la fotocamera riceve la luce emessa o riflessa dal mondo esterno per formare una foto. LIDAR è un rilevatore attivo, che invia un laser per rilevare la forma del mondo esterno.
Per paesaggi complessi come le foreste, ci sono ancora molti raggi laser che possono raggiungere il suolo sotto gli alberi. I dati della nuvola di punti dal LIDAR vengono inviati al computer, che identifica quali punti dati provengono dalla foresta e quali dal suolo, quindi filtra i dati della nuvola di punti dalla foresta, lasciando i dati della topografia del terreno.
Dati grezzi della nuvola di punti acquisiti da LiDAR
Classificazione informatica delle nuvole di punti (i punti neri sono punti dati per la vegetazione, i punti colorati sono punti dati per la superficie del suolo)
L'immagine del suolo nudo sulla superficie del terreno ottenuta dopo aver filtrato la nuvola di punti di vegetazione, chiamata anche modello digitale di elevazione (DEM)
Il "superpotere" di LiDAR nella mappatura del terreno lo ha reso caro agli archeologi di tutto il mondo. Nel 2016, il progetto pacaunam ha condotto un'indagine LiDAR su larga scala della Riserva della Biosfera Maya in Guatemala, che ha portato alla luce oltre 60,{3}} strutture antiche e oltre 100 chilometri di strade rialzate. Questo risultato suggerisce l'esistenza di una civiltà Maya nella regione composta da milioni di persone.
Questa tecnologia è stata utilizzata anche nel rilevamento dell'antica città di Liangzhu, dove LIDAR ha scansionato il sito e filtrato la vegetazione sul terreno per rivelare le strutture idriche, le mura esterne e altre strutture dell'antica città.
Non solo puoi scoprire il passato, ma puoi anche avvertire il futuro
Oltre all'uso di LIDAR per rilevare i relitti, la chiara rappresentazione del terreno e del paesaggio di LIDAR lo rende utile anche nella prevenzione delle frane.
La frana è uno dei rischi geologici comuni e ogni anno le persone perdono le loro proprietà e persino la vita a causa delle frane. Comprendere il meccanismo di generazione delle frane, osservare i precursori del verificarsi di frane e stabilire un corrispondente sistema di previsione delle frane sono strumenti importanti per mitigare i rischi di frana.
Il modello digitale di elevazione ad alta precisione (HRDEM) ottenuto dalla mappatura LiDAR è un potente aiuto per i geologi per analizzare i meccanismi delle frane e costruire modelli di allerta precoce.
Per la ricerca sulle frane, è necessaria una grande quantità di dati sulle frane come materiale di ricerca. Gli scienziati hanno costruito mappe di inventario delle frane utilizzando satelliti di telerilevamento, LIDAR, telecamere aeree e altri mezzi di osservazione.
La mappa indica l'ubicazione delle frane passate in ciascun distretto, la forma della frana e contiene anche informazioni sulle precipitazioni e sul tipo di suolo nell'area e sul grado di scuotimento del terremoto. Utilizzando la mappa dell'inventario delle frane, è possibile calcolare la probabilità di frane in ciascun distretto.
Mappa dell'inventario delle frane basata sulla mappatura LiDAR, diverse aree di colore rappresentano diversi tipi di frane Il blocco di colore rosso nella piccola mappa nell'angolo in basso a destra rappresenta le frane profonde e il blocco di colore blu rappresenta le frane poco profonde.
Prima unsi verifica una frana, si formerà una certa altezza di sollevamento nella parte inferiore della frana e si creeranno crepe sulla superficie del pendio. A causa della copertura vegetale, non c'è modo di osservare questi segni ad occhio nudo o con la telecamera, ma con l'aiuto di LiDAR può essere una buona soluzione a questo problema.
Dispiegando una flotta di UAV dotati di LIDAR in aree con un'elevata incidenza di frane, i dati di osservazione miglioreranno efficacemente la nostra capacità e precisione nella previsione delle frane mediante la scansione e l'osservazione della morfologia superficiale del pendio senza interruzioni.
Non è un compito facile scoprire cosa è successo in passato su un certo pezzo di terra. Col passare del tempo, le tracce dell'attività umana ei cambiamenti della crosta terrestre vengono gradualmente sommersi dalla natura. Tuttavia, LiDAR ci dà l'opportunità di riappropriarci del "passato" e di trovare ispirazione per il futuro dai resti del "passato".
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