无人驾驶带动激光雷达降价，考古学家“拖了千年的作业”有指望了
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。
《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……
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。
《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。
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。
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。
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
周军谈道：
“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。
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。”
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。
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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