Использование LiDAR для обнаружения древних цивилизаций майя

Расположенная в густых джунглях Мезоамерики, древняя цивилизация майя процветала с несравненным блеском, оставив после себя сложный гобелен культуры, знаний и загадочных достижений. История цивилизации майя, часто окутанная туманом времени, представляет собой увлекательное повествование, охватывающее тысячелетия и охватывающее цивилизацию, влияние которой распространялось на огромные территории Центральной Америки.

Сегодня история древних майя продолжает жить благодаря их предкам. Большинство городов майя затерялись во времени, позволив суровым джунглям на долгие годы поглотить то, что когда-то было инфраструктурой, поддерживавшей эту цивилизацию. Хотя некоторые цивилизации майя уже обнаружены, многие еще предстоит найти.

Эль-Мирадор – древние руины майя

Эль-Мирадор – джунгли, полные истории

В карстовой котловине Мирадор-Калакмуль, густом тропическом лесу, простирающемся между Северной Гватемалой и Южной Мексикой, находится древнее поселение майя Эль-Мирадор. Эти руины майя, датируемые 800 годом до нашей эры, были впервые зарегистрированы современными исследователями в 1930 году, а затем изучались многочисленными археологами на протяжении 1960-х и вплоть до начала 2000-х годов. Его главное сооружение, Ла-Данта, на протяжении многих лет было самым большим из известных сооружений майя и самой большой пирамидой в мире по объему.

Растянувшись на 1,6 миллиона акров (около 648 000 гектаров), бассейн Мирадор скрывает богатую историю цивилизации майя. Только на гватемальской стороне археологи уже обнаружили более 50 сооружений майя. Однако есть еще сотни гектаров, которые могут содержать ценную информацию о цивилизации, когда-то называвшей эту территорию своим домом.

Обширный ландшафт, таящий в себе несметные исторические сокровища, представляет собой логистическую проблему для наземных исследований. Беспилотные летательные аппараты, умеющие ориентироваться в густых зарослях, позволяют исследователям расширить сферу своего влияния и раскрыть секреты, скрытые на сотнях неизведанных акров. Экономическая эффективность и доступность этих беспилотных решений знаменуют собой смену парадигмы, открывая новую главу в систематическом исследовании археологических чудес бассейна Мирадор.

Именно здесь на помощь приходит компания DEL (Desarrollo Evaluación y Logística). DEL – это многопрофильная компания из Гватемалы, которая использует инновационные решения, в том числе беспилотники, для оперативной доставки точной информации компаниям, занимающимся недвижимостью, энергетикой и сельским хозяйством. После неудачной попытки составить карту Эль-Мирадора с помощью пилотируемого самолета и датчика LiDAR, которая привела к потере оборудования и данных, правительство Гватемалы обратилось к DEL, чтобы проверить возможности беспилотных технологий в надежде раскрыть скрытые секреты, которые оставались дремлющими на протяжении веков.

Такие решения для аэролидарной съемки, как Zenmuse L2, особенно удобны для этого исследовательского проекта. По цене значительно ниже, чем использование пилотируемого самолета с установленной системой LiDAR, такие решения, как Matrice 350 RTK, оснащенные DJI Zenmuse L2, могут проникать сквозь плотный полог деревьев, чтобы собрать достаточно данных по голой земле для выявления потенциальных древних руин, которые могут быть скрыты на виду.

Доктор Ричард Хансен рассказывает о бассейне Эль-Мирадор

Принимая вызов

Съемка LiDAR в удаленных местах сопряжена с определенными трудностями, особенно в условиях отсутствия интернет-подключения и ограниченного количества спутниковых снимков. Команда DJI и авторизованный реселлер Drone Plus Dallas встретились с DEL в городе Гватемала для подготовки к экспедиции. Здесь команда работала над подготовкой к планированию миссии, обновлением прошивки и логистикой.

Предполетная подготовка в Гватемале

В ходе двухдневной экспедиции команда ставила перед собой задачу картографировать 25 ^км2 в день. Для достижения этой цели команда использовала пять RTK Matrice 350, каждый из которых был оснащенZenmuse L2. Они разделили участок на секции для каждого дрона и импортировали полетные задания в формате KML в контроллеры. Каждый дрон был настроен на покрытие не менее 5 ^км2 вдень, а высота полета была установлена на 160 м, чтобы максимально увеличить площадь сканирования за полет.

Основной задачей было создание цифровой модели рельефа местности, покрытой толстым пологом Эль-Мирадора. Эта модель поможет выявить возможные структуры майя, скрытые в джунглях, что позволит археологу провести более тщательное сканирование и исследование местности, чтобы подтвердить наличие руин майя.

Экспедиция – картирование Эль-Мирадора

Команда отправляется в Эль-Мирадор

Прибыв в лагерь, команда поднялась на вершину пирамиды Эль-Мирадор и начала подготовку к полетам. Команда использовала базовую станцию DJI DRTK-2, установив ее на вершине маркера на вершине пирамиды.

Станция DJI DRTK-2 была расположена на высокой точке для обеспечения связи

Одной из основных проблем при получении данных LiDAR в густой растительности является поддержание связи с дроном. Связь важна по двум разным причинам:

1. Глобальная коррекция: При съемке данных с помощью L2 важно либо подключиться к базовой станции RTK (напрямую или через NTRIP), либо обработать данные с помощью PPK. В условиях крайней удаленности Эль-Мирадора нет возможности подключиться к сотовой сети NTRIP или загрузить данные PPK с ближайшей станции. Это означает, что при использовании RTK или PPK пилот должен оставаться на связи с дроном или спутниками во время полета.
2. Управление полетами: Хотя в приложении DJI Pilot 2 есть настройки, позволяющие дрону выполнять полет без подключения к контроллеру, наличие постоянной видеосвязи может обеспечить вам спокойствие. При использовании RTK поправки отправляются с контроллера, поэтому любой перерыв в работе может привести к ошибкам при коррекции.

Для картографических миссий, подобных этой, рекомендуется, чтобы пилот находился на высокой точке, чтобы обеспечить связь. Для этой миссии дроны были запущены у основания пирамиды, а пилоты находились на вершине. Другой способ решить эту проблему – прорезать отверстие в кроне дерева для мачты, чтобы поддерживать связь с дроном и спутниками. Однако этот вариант подразумевает уничтожение леса и требует много времени.

Место взлета с пилотами, следящими за ходом миссии с вершины пирамиды

За время экспедиции команда совершила 40 полетов и собрала более 700 Гб данных LiDAR, которые затем нужно было обработать и проанализировать. Благодаря простой интеграции DJI Terra и возможностям обработки LiDAR команда смогла обработать эти данные в течение одного дня, создав DTM в формате LAS и DEM со 100-процентной плотностью.

LiDAR встречает древнюю историю

Просмотр данных, полученных с помощью Zenmuse L2

Результаты, полученные с помощью Zenmuse L2, превзошли ожидания как DEL, так и археологов. Благодаря 5 возвратам и 240 000 точек значительно улучшилось проникновение в растительность, в результате чего плотность точек на местности в цифровой модели составила 19 ^{точек/м2} на высоте 160 м. Эти результаты свидетельствуют о значительном улучшении по сравнению с предыдущими миссиями в аналогичных районах как с пилотируемыми самолетами с установленным LiDAR, так и с Zenmuse L1.

Результаты	Zenmuse L2	Лидар пилотируемого самолета	Zenmuse L1
Высота	160m	550m	160m
Плотность точек	366 точек/м2	48.39	234 точки/м2
Плотность наземных точек	19 гтн/м2	2.18 ГрТн/м2	9 ГрТн/м2

После обработки данных, благодаря функции классификации облаков точек DJI Terra, исследовательская группа может удалить навесы деревьев и сосредоточиться на данных облаков точек голой земли. Эти модели предоставят полезную информацию о потенциальных поселениях, которые еще предстоит обнаружить, и позволят спланировать и определить приоритеты предстоящих исследований.

Результаты ЦМР с Zenmuse L2

Хотя исследования еще предстоит завершить на земле, эти модели облаков точек, созданные беспилотником, позволят им разведать джунгли и продолжить исследования с расстояния в несколько миль. Это еще на один шаг приблизит нас к раскрытию секретов, скрытых в бассейне Эль-Мирадор, и свяжет с увлекательной историей древней цивилизации майя.

Теперь все, что мы делаем, станет частью истории. Спасибо DJI за их дальновидность в поддержке такого рода проектов.

– Доктор Ричард Хансен

Будущее дронов и археологии

Беспилотные технологии оказались бесценным инструментом для археологических исследований и работ по сохранению памятников. По сравнению с традиционными методами, как пилотируемыми самолетами, так и наземными сканерами, беспилотники обеспечивают идеальный баланс между эффективностью и точностью.

Помимо археологических открытий, существует множество способов, с помощью которых дроны могут помочь в исследовании и сохранении исторических объектов и наследия:

1. 3D-картографирование и реконструкция: Усовершенствованные технологии 3D-картографирования позволят создавать более подробные и точные реконструкции археологических объектов. Это может помочь в сохранении объектов наследия, а также в виртуальном туризме, когда люди могут исследовать исторические места удаленно.
2. Просветительская деятельность: Использование дронов может сделать археологию более доступной для общественности. Благодаря высококачественным изображениям и интерактивным моделям беспилотники могут оживить древние цивилизации в образовательных целях в классах или на публичных выставках.
3. Исследования воздействия на окружающую среду: Перед началом археологических раскопок дроны можно использовать для оценки воздействия на окружающую среду. Это очень важно для того, чтобы археологические работы не нанесли вреда существующей экосистеме.

Если вы являетесь частью исследовательской группы, желающей внедрить технологию дронов, мы стремимся использовать дроны для помощи сообществам и сохранения истории. Обратитеськ местному авторизованному реселлеру DJIили свяжитесь с нами для получения консультаций и поддержки.