Системы лазерного сканирования (LiDAR) на службе у археологов

Как показал опыт обследования лесов Южной Амазонии с помощью картографических лазерных сканеров, обычно именуемых «лидарами» (от английской аббревиатуры LiDAR - Light Detection and Ranging), для обнаружения объектов исторического наследия в труднодоступных районах современным исследователям совсем не обязательно отправляться в длительные экспедиции, сопряжённые с большими затратами и риском для здоровья. Технология лазерного сканирования в последнее время произвела революцию в документировании археологических памятников во всем мире, особенно тех, которые скрыты под густым лесом. В частности, с помощью лидаров не так давно были обнаружены и исследованы два крупных археологических памятника принадлежащих культуре Касарабе (около 500 г. н.э. - 1400 г. н.э.):

В ходе лидарного обследования местности было нанесено на карту в общей сложности 200 км². В качестве датчиков использовались два лазерных сканера: Riegl VUX-1 с ГНСС приёмником, установленный на БПЛА, и Trimble APX-15, прикрепленный к вертолету Eurocopter AS350. Частота следования лазерных импульсов составляла 200 кГц. Высота полета – 200 м над уровнем земли, скорость полета – 45 узлов. Полеты выполнялись по 200-метровым параллельным полосам с 50% перекрытием. Основные проблемы в трактовке исходных данных возникали из-за временного смещения в 18 секунд между получением необработанных данных лазерного сканирования и скоростью движения носителя по заданной траектории, а также из-за необычной разницы высот между облаками точек соседних трасс. Визуально приемлемых результатов удалось достичь после нескольких попыток благодаря использованию итеративной (итерационной) модели коррекции данных. В результате погрешность в определении высот составила менее 50см. Плотность необработанных облаков точек варьировалась от 13 до 20 млн. точек на км², но в целом плотность составляла около 18 млн. точек на км². Фильтрация производилась автоматически с учетом с самого начала только последних импульсов и точек только с одним отражением. Макросы, созданные для предварительной классификации облака точек, были протестированы с использованием моделей, которые наилучшим образом отражали характер местности. Затем результаты анализировались и модифицировались до тех пор, пока не был достигнут оптимальный результат с незначительными остаточными ошибками. В конце этого процесса были созданы файлы LAS цифровой модели рельефа (ЦМР) со средним расстоянием между точками 0,3 м. Из них были сгенерированы ЦМР с размером 50 см на пиксель с помощью приложения ArcMap. Таким образом была обеспечена оптимальная видимость археологических остатков, скрытых густым слоем растительности.