激光雷达照亮18世纪英国堡垒的建筑

这篇文章首次出现在LiDAR杂志-https://lidarmag.com/2020/02/05/lidar-sheds-light-on-architecture-of-18th-century-british --fort/。

在地面上,一个木质木屋是新斯科舍省曾经作为军事防御工事的最佳标志。除此之外,爱德华堡现在只剩下一系列覆盖着草的土墩和沟渠,直到最近,它的经典设计都在自然环境中消失了。一位考古学家正在使用激光雷达和3D可视化技术将这座18世纪的堡垒还原,以便首次对其星形建筑进行详细研究。

谷歌地球2019年爱德华堡航拍图片

难以想象的是,努力站在现在,加拿大公园管理的全国历史遗址是爱德华堡的关键角色在开发的两个城市,哈利法克斯和新奥尔良的开发。1750年,英国在哈利法克斯以北建造了堡垒60公里,以保护皇冠的兴趣。选择了前哨的位置,以密切关注法国天主教徒,被称为住在该地区的阿教徒。

“法国人最终被赶出了这个地区……爱德华堡成为了驱逐中心,”乔纳森·福勒博士说,他是东北考古研究的所有者和负责人,也是附近的圣玛丽大学的考古学副教授。“许多阿卡迪亚人最终到达路易斯安那州,在那里他们被称为‘卡津人’。”

然而,这座堡垒最初是为了防御而设计的。福勒解释说,火药的出现使军事防御工事的建筑发生了迅速的变化。高大的石墙,很容易成为炮火的目标,被低矮的木结构城垛和密集的土方工程所取代。“星堡”有四个、五个、六个或更多的防御堡垒,提供360度的保护,在18世纪很常见。

福勒说:“爱德华堡原本是木材和土方工程,但现在大部分木材都不见了,由于侵蚀,土方工程也塌陷了。”

由于Edward堡垒的细节仍然是几个世纪的侵蚀和过度生长的细节,但露天建筑物的报道,驻军墓地和地上其他设施的遗传,福勒希望了解更多。

“当你走来走去时,你不能真正告诉它是一个堡垒;它看起来像一个银行的沟渠,“他说。“除非你熟悉军事建筑,否则你不会理解这是一个星形的设防。”

福勒认为激光器技术可以给他的学生和其他考古学家他们的第一个研究270岁英国堡垒令人印象深刻的布局。

激光雷达是考古学的新工具

由于能够渗透营养覆盖并揭示下面的内容,LIDAR正在成为考古学研究的流行工具。即使在考古学研究获得批准的历史遗址,拆除灌木丛,树木和草是很少允许的,或者可能会昂贵。激光扫描仪,地面穿透雷达(GPR)和地球物理调查可以映射裸露的地球,有时在地下下面是什么,而不会扰乱自然环境。

加拿大公园对福勒让爱德华堡虚拟地复活的努力很感兴趣,但没有预算来获取新的激光雷达数据。幸运的是,加拿大联邦、省和市政府已经将公共资助的激光雷达调查档案免费提供给公众。在诺维亚斯科舍,这位考古学家获得了机载激光雷达数据,这些数据是2011年在爱德华堡附近的一个水电项目上用Riegl激光扫描仪获得的。

福勒还获得了该地区的卫星图像,以确定从爱德华堡上空可以看到的东西的基线。这幅图像显示了堡垒的模糊轮廓和四个堡垒,但没有其他细节。接下来,他把注意力转向了激光雷达点云。

考古学家解释说,激光雷达数据集对考古学家来说是可怕的,因为文件本身是巨大的,而且经常用来利用它们的软件可能是昂贵的和困难的学习。相反,Fowler选择使用Golden Software的Surfer网格化和可视化软件包,他使用该软件包已经超过10年了,通过GPR和手持磁化率调查创建了2D和3D万博手机版官网网址地图。

“这个包是用于映射我的地球物理调查的主力,”福勒说。“你可以相对容易地做得很多。”

冲浪者最近升级了Lidar点云处理功能,他决定在爱德华堡试试。

可视化爱德华堡

福勒把激光雷达的文件加载到冲浪者身上。处理的第一步是滤除第一个返回的海拔点,这些点代表撞击植被的激光脉冲。这个过滤创建了一个裸地高程模型。然后,他使用软件通过插值来强化剩余的点,这样他就可以生成一个颗粒状的等高线地图。他改变等高线的间距,直到地图把地形表现得很详细。

“有了[25厘米]的轮廓,恒星的形状真的很突出。你马上就会有一种如释重负的感觉。

轮廓图揭示了堡垒和周围的微地形,突出了典型的时间的结构细节。例如,爱德华堡建于一个由轻微倾斜地形包围的小山顶上,使士兵们在Ramparts上的潜在攻击者的观点无动于阻碍。坡度也意味着入侵者将不得不跑上坡穿过一个开放的场地,让自己暴露在枪声。

来自爱德华堡冲浪者的Lidar Point Cloud数据的冲浪者在冲浪者中创建的轮廓图

裸露的模型和轮廓将星形结构带入更好的焦点,但侵蚀已经磨损了污垢楼梯,并开始填补沟渠。为了进一步提高他们的能见度,福勒产生了一个山丘救济地图,允许他人为地创造太阳照明以强调地形。他还在Point云中夸大了z值以强调垂直高度和低点。

爱德华堡突然以3D形式出现在电脑屏幕上,几乎和18世纪的样子一模一样。土制的城墙和堡垒轮廓分明。在土方工程外面铺设沟渠,可以进一步减慢攻击者的脚步。

“夸张的高度值突出了微观形貌,”福勒说。

考古学家对这一场景感兴趣的是他没有预料到也没有注意到的地面特征。堡垒墙内的凹处是营房的地窖,从表面上至今仍可见。但是城墙的外部和东面是两个完全看不见的长方形特征。福勒打算回到现场,调查这些是否可能与驻军墓地或已知存在于城垛外的附属建筑有关。

另一个让考古学家着迷的现象是在建筑物的东面和东南方的地球上的条纹。这些在山阴地形上出现,但在等高线地图上没有。福勒确信,这些是几十年前在这个地方进行农业耕作留下的微型地形,但在堡垒被废弃很久之后。虽然与堡垒的历史无关,但这些残余的农业贡献了整个故事。

“这就是为什么微观形貌很重要,”他说。“你意想不到的事情就会出现。”

山影地图创建在冲浪者从激光雷达点云数据在冲浪者的爱德华堡

激光雷达和考古学的下一步是什么?

Fowler正在将LIDAR纳入他的圣玛丽大学的考古课程,并且是他咨询工作的成长部分。此外,他与同伴考古学家以及加拿大公园的Edward研究人员分享了结果。大多数不熟悉在这种类型的项目中使用激光雷达,他们对冲浪者可视化的细节印象深刻,并希望在其他网站上施加利来技术。

福勒希望激光雷达能成为加拿大和世界各地爱德华堡等重要地点历史保护的主要工具。该技术提供了场址及其状况的无偏见基线,以判断未来的观测结果。

他说:“当你能绘制出特征和物体的地图,并在如此精细的层面上可视化它们时,你就能清点现场的文化和考古资源。”“一旦它被激光雷达绘制成地图,未来的点云就会显示一个地点是如何随着时间的推移而演变的,这样遗产管理者就可以更好地监控他们负责保护的资源。”

超出预期

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