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案例分享
Cases
基於雷射的LiDAR技術正在重寫歷史—如果氣候變遷不先將其抹去的話
多座古代城市近期因LiDAR技術而被發現，但對某些遺址而言，時間正在流逝。
GEO1使用搭載配備LiDAR的直升機對哥倫比亞的「失落之城」（Ciudad Perdida）進行測繪（圖片來源：NV5）
Tashbulak和Tugunbulak或許在今天已被大多數人遺忘，但這兩座烏茲別克城市在中世紀時期曾繁榮一時。它們坐落於天山山脈（世界上最大的東西向山脈），當時來自歐洲與亞洲各地的商人紛紛前往塔什布拉克和圖貢布拉克進行貿易。作為絲綢之路上的重要樞紐，這兩座城市曾是商業與文化交流的中心。
距離它們的鼎盛時期已過去一千多年，然而，隨著人類對環境的持續破壞，這些城市中的考古寶藏可能會永遠消失。但得益於一種名為LiDAR的強大雷射技術，古代歷史正以前所未有的方式被揭露出來。
科學家仍在爭論LiDAR究竟代表「雷射成像、探測與測距」（Laser Imaging, Detection and Ranging），還是「光探測與測距」（Light Detection and Ranging）。無論是哪種縮寫，都能準確概括這項技術的原理—它使用雷射光束測量大範圍區域，透過瞄準特定表面或物體，並計算光線反射回來所需的時間。但是，沒有人會質疑LiDAR在幫助保護人類最重要的歷史遺址方面所發揮的關鍵作用，尤其是在我們這個物種不斷破壞自然環境的背景下。
「所有的故事講述都需要時間，而現在時間至關重要。」
在探索失落的城市Tashbulak和Tugunbulak時，人類學家 Michael Frachetti利用LiDAR進行了前所未有的詳細掃描，揭露了這些位於海拔約 2,000公尺的中世紀都市在6世紀至11世紀間的繁榮景象。他們的研究成果於2024年10月發表在《自然》（Nature）期刊上，弗拉切蒂驚嘆於這些古城如何與現代社會一樣，因過度開發自然資源而面臨自我毀滅的困境。
「環境因素確實在這些高海拔城市的建立中發揮了作用，在這個案例區域中，富含了礦石和其他資源。」 Frachetti說，「我們假設這些人口在生產鐵冶金方面的投資將對當地用於燃料的森林資源產生重大的環境影響。這一點仍需進一步科學驗證，但根據我們在Tugunbulak記錄到的大規模冶煉活動，合理推測這種行為對這片高地生態系統產生了深遠影響。」
在聖路易斯華盛頓大學任教的Frachetti補充說：「我們認為，這段歷史能夠為我們提供一個更廣泛的教訓，即密集開發自然環境對城市可持續性的影響，這一點我們可以從這段歷史中推演出來。」
哥倫比亞La Mojana高地的光達影像（圖片來源：NV5）
Ron Chapple認同LiDAR不斷提醒我們環境保護的重要性。Chapple是GEO1公司的前任CEO，該公司專注於運用LiDAR技術。他是LiDAR技術的早期投資人，並在之前擔任空中攝影師的職業生涯中認識到它對考古學的轉變潛力。他經常被學者們諮詢如何使用LiDAR，而現在Chapple擔任NV5這家跨國公司全球策略解決方案副總裁，該公司同樣專注於LiDAR、影像處理與分析。
他因拍攝距離烏茲別克半個地球之外的一座失落之城——Ciudad Perdida（西班牙語的字面意思是「失落的城市」）的極其詳細的影像而聞名，這是哥倫比亞聖瑪爾塔內華達山脈的一座古城。據信，Ciudad Perdida約在公元800年左右建立，如果這一說法屬實，它的歷史比古代秘魯城市 馬丘比丘還要古老超過六個世紀。考古學家們夢想著能夠發現更多像Ciudad Perdida這樣的遺址，然而，Chapple目睹著人類活動如何使這些脆弱的遺址處於危險之中，心情充滿焦慮。
事實上，上週有一座1,100年歷史的金字塔在墨西哥因為大雨倒塌，之前創紀錄的乾旱已經使整個湖泊蒸發。來自P'urhépecha部落的成員Tariakuiri Alvarez向《Live Science》表示，他的祖先會將Ihuatzio金字塔的崩塌解釋為「不祥的預兆」。
Salon與Chapple進行了對話，討論了LiDAR的未來，以及由於氣候變遷的影響，他相信人類必須盡可能地使用LiDAR來保護我們文明最珍貴的遺物，防止它們永遠消失。
此訪談已經過編輯，以便更清晰並縮短篇幅。
我們對氣候變遷及其對考古學未來的影響究竟了解多少？而對其他人類活動，例如戰爭或各種形式的工業、農業和其他商業發展又如何呢？
我認為我們可以安全地假設，氣候變遷將以幾種不同的方式改變當前的人類生活模式。例如，如果全球變得稍微暖和一些，曾經在2,000英尺高度上生長的作物，現在可能需要搬移到3,000英尺高的地方，農民就可能需要開始進行大規模砍伐，讓作物繼續生長。進行大規模砍伐會有潛在的風險，破壞未開發區域，這些地方可能擁有考古意義的遺址。
「在直升機飛行過程中，我們可以看到距離我們正在調查的遺址幾英里的範圍內發生了大規模砍伐。」
我認為[氣候變遷]是其中一個主要原因，還有其他類似的發展類型，比如地球上人類人口增多。如果發生戰爭，任何人類活動都有可能暴露出未開發的區域。如果我們能夠利用LiDAR提前調查這些區域，我們不僅有可能保存並記錄任何古代聚落的證據，這些資料還可以幫助更好的土地規劃。
隨著「氣候變遷引起」的海平面上升也是一樣。海洋高度的增加可能會導致人們從沿海地區遷移到更高的地方。這樣的遷移也會帶來開墾森林或進行發展的情況，這可能會影響到考古遺址。
LiDAR如何為此提供解決方案？
我們正在哥倫比亞北部的Sierra Nevada de Santa Marta山脈進行考古發掘。在直升機飛行過程中，我們可以看到距離我們正在調查的遺址幾英里的範圍內發生了大規模砍伐，並且地形大致相似。現在，我們無法知道那裡是否有任何歷史價值的東西，但這種砍伐活動有可能改變土地，使得我們永遠無法知道藏在熱帶雨林下的歷史可能是什麼。
「失落之城」（Ciudad Perdida）的LiDAR影像（圖片來源：NV5）
你們公司多年來積累的數據中，有多少能夠被合格的歷史學家、人類學家和其他學者實際分析，並轉化為有意義的故事和歷史？
NV5不僅僅提供數字而已。我們相信資料民主化，而且我們使用的演算法能夠為考古學家凸顯出地面輪廓。這種視覺化使研究人員能夠更輕鬆地查看資料並理解他們所看到的內容。在許多情況下，我們會將這些資料與其他資訊進行疊加，例如來自飛機或衛星的影像，從而提供更多的背景資訊。
「失落之城」（Ciudad Perdida）的空中視圖（圖片來源：NV5）
如何用這些資料講述故事？如何讓這些資料易於理解？所有的故事講述都需要時間，而現在時間至關重要。我們分析並了解現有的資料。我想到了我的考古學家朋友Chris Fisher，他利用 LiDAR發現了位於洪都拉斯的古代聚落。Chris總是說：「亞馬遜是天然的，還是我們正在看一個過度生長的花園？」
在1,500年代，南美洲大約有90%的人口因為歐洲人定居並開始探索時帶來的疾病而被消滅。例如，在1520年，當[Hernán] Cortés到達人口密集的墨西哥城Tenochtitlan時，他的士兵帶來了天花，這使得該城的人口在一年內減少了40%。這在某種程度上讓人聯想到COVID-19的極端情況。我們對那些現在埋藏在濃密叢林中的古代文明了解得越多，我們就越有可能了解我們的未來。
我在想最近使用LiDAR在巴西和烏茲別克斯坦的發現。正如你所看到的，巴西Rondônia的一個研究團隊發現了18世紀的葡萄牙殖民城市。在烏茲別克斯坦，另一個研究團隊詳細介紹了兩座曾經在6到11世紀在絲綢之路上繁榮的城市—Tashbulak和Tugunbulak，它們在時間的流逝中遺失了。你對這些個別發現的意義有何看法？普通新聞消費者應該如何理解這些發現的更大相關性？
有沒有什麼東西能夠徹底改變我們的文明？也許今天不會，因為我們已經有了更好的方法來對抗疾病，但了解過去的存在是必須的。世界上某些偉大的城市是否可能仍然隱藏在亞馬遜雨林下，或在我們世界的其他未被發現的地方？雖然我並不是一個末日預言者，但在一場災難性的隕石或核能事件中，大片的文明區域可能會永遠改變。
對我來說，與NV5合作的有趣之處在於，我們提供的資料和分析將為人類提供管理氣候變遷 和人口增長的工具。但回到考古學，我們需要在為時已晚前了解那些曾經存在的東西，並為我們的同胞和未來的孩子們提供應有的歷史。
Matthew Rozsa撰寫
Matthew Rozsa是Salon的專欄作家。他於2012年獲得羅格斯大學紐瓦克分校（Rutgers-Newark）的歷史碩士學位，並在2022年獲得Metcalf Institute的科學新聞學獎學金。
