Нет товаров в корзине.
Применение профессиональных беспилотников в археологических исследованиях
Одна из самых интересных археологических тенденций последних десятков лет — это рост популярности использования БПЛА для археологических исследованиях. Дроны позволяют археологам быстро исследовать крупные территории, делать снимки труднодоступных участков в разных спектральных диапазонах и находить исторические объекты под землей без проведения раскопок.
БПЛА снижают трудозатраты на проведение археологических исследований и сохранение исторических зданий, памятников и археологических объектов. Для этих целей служит широкий спектр камер и датчиков, включая фото- и видеокамеры высокого разрешения, гиперспектральные сенсоры, лазерные сканеры и даже тепловизоры.
История аэроархеологии — от воздушных шаров до беспилотников
Археологам давно известно, что часто единственным способом точно определить археологические особенности местности является съемка с воздуха. До БПЛА проекты аэроархеологии опирались на наземные исследования и дорогостоящие и трудоемкие традиционные методы аэрофотосъемки.
В 1930-х годах археологи начали использовать воздушные шары и воздушных змеев, однако для них были необходимы специфические погодные условия, из-за чего работа затягивалась на многие дни или недели. Появление беспилотников изменило картину — в течение нескольких минут дрон можно запрограммировать на самостоятельное выполнение задач, запланировав его полет заранее по маршруту. Сейчас необходимо 10-30 минут для облета объектов в зависимости от их размера и выбора приборов. Беспилотники могут покрывать крупные территории и летать близко к земле, создавая более детальные изображения и более точные 3D-модели, чем когда-либо было возможно.
Возможности БПЛА в археологии
Общий обзор возможностей дронов для археологических исследований:
- оперативная аэрофотосъемка больших и малых площадей для планирования будущих раскопок и документирования новых открытий;
- осмотр, мониторинг и фиксация изменений исторических объектов;
- фотоснимки высокого разрешения и видео в формате 4K;
- обследование объектов в условиях сложной городской застройки;
- съемка объектов в закрытом пространстве (например, в пещерах или в исторических зданиях);
- преобразование аэрофотоснимков в фотограмметрические данные, построение 3D-моделей исторических объектов и цифровая реконструкция древних мест;
- мониторинг незаконных раскопок артефактов;
- оценка деятельности человека и природных явлений, которые потенциально могут нанести ущерб древним объектам.
Традиционным инструментом дистанционного изучения археологических памятников является аэрофотосъемка. Она позволяет получить высококачественные изображения объекта под разными углами и в разное время суток и года, а также зафиксировать архитектурно-археологические объекты и их элементы, труднодоступные для наземной съемки (например, крыши зданий и верхние части фасадов).
В комплексе с другими дистанционными и наземными методами низковысотная аэрофотосъемка с коптеров эффективна для исследований как крупных, так и малых по размеру объектов, а также памятников как отдельно, так и в комплексе с окружающим ландшафтом.
Аэрофотосъемка и создание цифровой модели древнего китайского города Пинъяо с беспилотниками DJI
В настоящее время беспилотники используются в археологии для решения следующих задач:
- археологическая разведка и планирование будущих мест раскопок;
- мониторинг и оценка состояния исторических объектов;
- 3D-моделирование и цифровая реконструкция древних мест
- мониторинг незаконных раскопок и разграбления артефактов;
- визуализация исторических объектов для широкой публики.
Археологическая разведка
На этапе разведки по данным БПЛА можно определить, есть ли на участке археологические особенности, требующие раскопок. Таким образом, больше не нужно полагаться только на полевые работы для обнаружения, картирования и анализа археологических особенностей участка или ландшафта — это ускоряет процесс исследования намеченной территории. Аэрофотоснимок земной поверхности при условии качественного дешифрирования дополняет информацию наземных источников и дает преимущество при поиске археологических памятников. В целом, время проведения наземной съемки может быть сокращено с 2–3 недель до 1–4 дней.
Zenmuse P1. Такой БПЛА использовался при съемке города Пинъяо (Китай)
В 2018 году Национальный фонд Шотландии использовал дроны для разведки и документирования археологических объектов на отдаленных шотландских островах. С помощью дрона, за пять дней пролетевшего расстояние более 400 км, было сделано более 4000 фотографий сверхвысокого разрешения. Эти фотографии раскрыли историю островов и показали ранее неизвестные следы сельского хозяйства времен Бронзового века.
Археологическая разведка Национального фонда Шотландии. Источник: Национальный фонд Шотландии
Мониторинг и охрана объектов культурного наследия
Дроны помогают экспертам оценить любые повреждения или ухудшения состояния исторических сооружений и составить планы их сохранения и восстановления. Периодическая аэрофотосъемка позволяет контролировать изменения на самих памятниках и в окружающей среде, что позволяет сохранить их во времени.
По фото и видео удобно проводить детальный анализ состояния стен и крыш построек в режиме реального времени. К примеру, съемка и 3D-моделирование замка Рэд Касл в Шотландии (XXII в.) показали, что песчаник вокруг исторического сооружения подвергся значительно большей эрозии, чем предполагалось изначально. В этом случае специалисты по сохранению смогли заранее огородить этот участок, планируя будущую реставрацию. В этом случае специалисты по сохранению смогли заранее огородить этот участок, планируя будущую реставрацию.
Съемка замка Рэд Касл Лунан-Бей, Шотландия.
Источник: Skykam
Источник: Skykam
Создание 3D-моделей исторических мест
Фотограмметрия предполагает точное измерение расстояния между объектами, после чего на основе двумерных изображений можно получить 3D-данные. 3D-моделирование подробно иллюстрирует археологические объекты и их особенности, а также дает возможность исследователям анализировать объекты удаленно, без риска повреждений.
Раскопки — это долгий и дорогостоящий процесс, но при объединении данных с 3D-моделированием их проведение становится более эффективным.
Более того, фотограмметрия может предложить модели ранее изученных мест с устаревшими или некачественными данными, что впоследствии может привести к обнаружению новых артефактов или остатков древних сооружений.
3D-модель места раскопок Маучу Ллакта в горах Перу, составленная на основе 241 аэрофотоснимка.
Источник: Steve Werkne
Визуализация и интерпретация данных
Аэрофотоснимки и видео с дронов в сочетании с растущим использованием беспилотников эффектны при визуализации и демонстрации археологических исследований для публики и представления результатов исследований.
Эффективно использовать аэрофото- и видеосъемку для интересного представления памятников археологии, архитектуры и градостроительства. Сейчас фото с дронов используют для иллюстраций в путеводителях, журналах, информационных бюллетенях и в исследовательских отчетах.
Лидар в археологии
Бывают случаи, когда растительность в виде лесного покрова или зарослей кустарников может помешать выявлению археологических объектов. Фотограмметрия не может показать то, что скрыто под растительностью, и здесь на помощь приходит лидарная съемка. При использовании технологии LiDAR импульсы света, испускаемые аппаратом, попадают на объект и возвращаются обратно к датчикам, где рассчитывается расстояние от прибора до поверхности.
Среди преимуществ этого метода для археологов — высокий уровень детализации и способность проводить археологические исследования в районах с растительностью. LiDAR также может помочь в детальном картировании участков, физически недоступных для исследований. Например, в 2019 году исследователи из археологического центра Crow Canyon провели картирование участка в Южном Колорадо для создания ландшафтной модели сверхвысокого разрешения. Поскольку объект находился в труднодоступной местности (каньон), исследователи использовали беспилотники, оснащенные лидаром.
На лидарную съемку не влияют облачность и меняющиеся условия освещения, и она дает точность до 1–2 см. По сравнению с традиционными методами лидарные данные быстро доступны, что позволяет оперативно их обрабатывать и интерпретировать. Это выгодно, если учесть скорость получения данных, поскольку на получение подробной информации при наземном обследовании у исследователей могут уйти годы.
Тепловизоры в археологии
Идея метода проста: в течение дня и ночи различные части ландшафта нагреваются и остывают с разной скоростью. Например, закопанные камни, как правило, сохраняют тепло дольше, чем сухая почва вокруг них. Это означает, что ранним утром камни будут намного теплее, чем окружающая земля. Эти температурные различия невидимы для глаза, но тепловизор, который обнаруживает инфракрасный свет, может легко показать их. И если эти погребенные камни окажутся остатками древних зданий, то камера сделает снимок исчезнувшего поселения, не дотрагиваясь до земной поверхности.
Эта технология была использована для поиска погребенных зданий древней общины в Нью-Мексико (США) в 2014 году. Отправив тепловизионную камеру в четыре полета в разное время суток, исследователи обнаружили многие из погребенных сооружений и определили наиболее перспективные места для начала раскопок. Тепловые изображения не только точно зафиксировали большинство известных зданий, но и показали, что некоторые из этих сооружений были гораздо больше, чем археологи считали ранее.
В 2020 году в Нью-Гэмпшире (США) тепловизионная съемка помогла в исследовании заброшенных зданий старой религиозной общины. На карте показана разница тепловизионных данных двух снимков, сделанных в один день в разное время: 20 и 23 часа. Увеличенная контрастность некоторых объектов позволила выделить два старых фундамента (C, D), старую дорожку через газон и след от труб (A, B). Изображения были получены с помощью тепловизионной камеры FLIR Vue Pro-R, размещенной на DJI Phantom 4 Pro.
Какие дроны используют в археологии
Для археологических работ используются как мультикоптеры, так и БПЛА самолетного типа. При выборе важно обратить внимание на точность съемки и портативность коптера.
Большая дальность полета делает их идеальными для картографирования и съемки крупных ландшафтов, но они меньше подходят для съемки вертикальных объектов, таких как здания, крупные памятники или скалы.
Источник: Национальный фонд Шотландии
Из-за маневренности мультикоптеры больше подходят для съемки небольших и труднодоступных участков, а также для вертикальных объектов. Мультикоптеры могут нести более тяжелую нагрузку, однако их меньшее время автономной работы и низкая скорость полета означают меньший радиус действия.
Заключение
От картографирования древних мест до создания 3D-моделей — использование беспилотников в археологических исследованиях стало важным инструментом для обнаружения и сохранения исторических объектов. За последние десятилетия дроны помогли археологам обнаружить древние сооружения и артефакты, которые могли бы остаться неизвестными.
Дроны стали важным инструментом для идентификации археологических объектов и определения мест раскопок, позволяя быстро собирать высококачественные данные в различных масштабах и разрешениях, а скорость и гибкость делает их отличным выбором для топографических съемок и археологической разведки. Это позволяет выявить ранее неучтенные места, определить полный масштаб известных археологических объектов и проводить мониторинг состояния исторических памятников.
Источники
- (Re)Defining the Archaeological Use of UAVs – специальный выпуск журнала Drones под редакцией Dr. Geert Verhoeven, 2022.
- Archaeological surveys: How drones became an essential tool for historians — Peter Leslie, 11 Jan 2022.
- Role of Drone Technology in Archaeology Explained — Nic Cast.
- Aerial Drones Reveal Hidden Archaeology. Unmanned flying craft point scientists toward the secrets of buried communities – Lizzie Wade, 12 May 2014.
- Drones for Heritage Uses – Historic England.
- Drone Captures Thousands of Years of Archaeology on Remote Scottish Islands – Jason Daley, 6 Feb 2019.
- 700-Year-Old Ancestral Structures in Colorado Identified Using Routescene Drone-Based LiDAR System – Routescene, 22 Feb 2019.
- Archaeological Remote Sensing Using Multi-Temporal, Drone-Acquired Thermal and Near Infrared (NIR) Imagery: A Case Study at the Enfield Shaker Village, New Hampshire – Hill et al., 2022
