Археологиялық құжаттамадағы фотограмметрия әдістері
Құжаттау археологиялық зерттеулердегі ең маңызды кезеңдердің бірі болып табылады. Әрбір жаңалық – шағын артефактілер мен стратиграфиялық ерекшеліктерден бастап ежелгі ғимараттарға дейін – қазба жұмыстарынан кейін ерекше және көбінесе қайталанбайтын болып табылады. Сондықтан археологтарға дәл, егжей-тегжейлі және есеп беретін жазу әдістері қажет. Соңғы онжылдықтарда фотограмметрия археологиялық орындар мен нысандарды құжаттаудың жетекші әдісі ретінде пайда болды. Әртүрлі бұрыштардан түсірілген фотосуреттерді пайдалану арқылы фотограмметрия көрнекі текстуралармен толықтырылған дәл үш өлшемді (3D) модельдерді жасай алады. Бұл мақалада археологиялық құжаттамадағы фотограмметрияның негізгі ұғымдары , жұмыс кезеңдері, артықшылықтары және қиындықтары талқыланады.
Фотограмметрияны түсіну және оның қалай жұмыс істейтіні
Фотограмметрия - фотосуреттерге негізделген нысандарды өлшеу және модельдеу әдісі. Оның негізгі қағидасы - бір-бірімен қабаттасқан 2D фотосуреттер сериясынан 3D пішіндерді қалпына келтіру. Бағдарламалық жасақтама бірнеше фотосуреттердегі ортақ нүктелерді іздейді (ерекшеліктерді сәйкестендіру), содан кейін триангуляцияны қолдана отырып, камераның орналасуын және нысандардың геометриясын есептейді. Нәтижелері тығыз нүкте бұлттары (тығыз нүктелер жиынтығы), торлар (көпбұрышты беттер) және текстуралық карталар (текстура қабаттары) болуы мүмкін.
Археологиялық тұрғыдан алғанда, фотограмметрия бұзбайтын тәсіл болып табылады және оны далалық жағдайларда (ашық алаңдар, құрылыстар, қазба жұмыстары) да, зертханада да (артефактілер, сүйектер, қыш бұйымдар, жазулар) қолдануға болады. Көрнекі және геометриялық деректердің үйлесімі оны талдау және жариялау үшін өте пайдалы етеді.
Фотограмметрия археологияда неліктен маңызды?
Фотограмметрия дәлдік пен тиімділікті талап ететін археологиялық құжаттаманың қажеттіліктерін қанағаттандыра алатындықтан танымал болды. Қолмен сурет салу, қолмен өлшеу және кәдімгі фотосуреттер сияқты дәстүрлі жазу әдістері маңызды болып қала береді, бірақ олардың шектеулері бар: олар уақытты қажет етеді, күрделі пішіндерді түсіру қиын және көбінесе егжей-тегжейлі кеңістіктік талдау үшін жеткіліксіз.
Фотограмметрия көмегімен археологтар:
1. Қабаттарды тереңірек қазып алмас бұрын, учаскенің жағдайын тез жазып алыңыз.
2. Қашықтықтарды, аудандарды және көлемдерді кез келген уақытта қайта есептеуге болатындай етіп масштабталатын 3D моделін жасайды.
3. Сақтау және қайта зерттеу үшін пайдалы тұрақты сандық мұрағаттарды жасаңыз.
4. Ғылыми ашықтықты арттыру, себебі деректерді тексеру үшін ортақ пайдалануға болады.
Фотограмметрияны далада қолдану кезеңдері
Археологиялық орындардағы фотограмметрия әдетте келесі кезеңдерді қамтиды.
1. Жоспарлау және дайындық
Түсірілім алдында топ мақсаттарды анықтауы керек: қазба алаңын, нақты ерекшеліктерді (мысалы, едендер, қабырғалар, қабірлер) немесе учаскенің ландшафтын құжаттауды қалайтынын анықтау. Жоспарлау масштабты, қажетті ажыратымдылықты және жарықтандыру жағдайларын анықтауды қамтиды.
Сондай-ақ, жер үсті бақылау нүктелері (ЖБН) немесе өлшеу шкалалары сияқты басқару нүктелерін дайындау маңызды. Дифференциалды GPS немесе жалпы станциямен өлшенген ЖБН 3D моделінің геореференциалдау дәлдігін жақсартады.
2. Фотосуретке түсіру (деректерді жинау)
Модельдің сапасы фотосуреттің сапасына қатты тәуелді. Фотограмметрияның негізгі принциптерінің кейбірі:
– Жоғары қабаттасу: фотосуреттер арасындағы шамамен 70–80%.
– Әртүрлі түсіру бұрыштары: пішіннің бөлшектері түсірілуі үшін жоғарыдан және бүйірден түсірілген фотосуреттер.
– Фокустау мен экспозицияны біркелкі ұстаңыз: бұлыңғыр немесе тым қараңғы/жарық фотосуреттерден аулақ болыңыз.
– Тұрақты жарықтандыру: өткір көлеңкелер қалпына келтіруді қиындатуы мүмкін; біркелкі жарықта түсіру көбінесе өте қолайлы.
Далалық жағдайларда камераларды қолмен ұстауға, штативке орнатуға немесе үлкен аумақтар үшін дрондармен бірге пайдалануға болады. Жер бетіндегі қазба жұмыстарын құжаттау үшін ең төменгі фотосурет (жоғарыдан перпендикуляр) өте кең таралған.
3. Бағдарламалық жасақтамада өңдеу
Фотосуреттер жиналғаннан кейін, деректер фотограмметрия бағдарламалық жасақтамасын (мысалы, Agisoft Metashape, RealityCapture немесе Meshroom сияқты ашық бастапқы кодты бағдарламалық жасақтаманы) пайдаланып өңделеді. Өңдеу қадамдары әдетте мыналарды қамтиды:
– Align Photos: камераның орнын анықтайды және сирек нүктелік бұлт жасайды.
– Тығыз бұлт құру: тығыз нүктелер жиынтығын құрайды.
– Build Mesh: модельдің бетін құрастырады.
– Құрылымдық текстура: бетіне фотосурет текстурасын бекітеді.
– Масштабтау/геореференсация: модель нақты өлшемге сәйкес келетіндей етіп, GCP масштабын немесе координаттарын енгізіңіз.
Соңғы нәтижелерді әрі қарай талдау үшін әртүрлі форматтарға (OBJ, FBX, LAS/PLY, GeoTIFF ортомозаикалық) экспорттауға болады.
4. Құжаттама өнімдері: ортофотосуреттер, 3D модельдер және карталар
Фотограмметрия өте құнды нәтижелер береді, соның ішінде:
– Ортофото/ортомозикалық: перспективалық бұрмалану түзетілген және карта ретінде пайдалануға болатын жоғарғы көрініс кескіні.
– Текстураланған 3D модельдер: визуализациялау және пішінді талдау үшін жарамды.
– Сандық биіктік моделі (СБМ): учаскедегі микротопографиялық зерттеулерге көмектесетін биіктік моделі.
Бұл өнімді кеңістіктік талдау үшін ГАЖ-мен біріктіруге болады, мысалы, нәтижелердің таралуын картаға түсіру немесе ерекшеліктер арасындағы байланысты түсіну.
Артефактілер мен шағын олжаларға арналған фотограмметрия
Орындықтардан тыс жерлерде фотограмметрия әсіресе қыш бұйымдар, тас құралдар, мүсіндер немесе жазулар сияқты шағын артефактілер үшін тиімді. Фотосуреттер әдетте бейтарап фонмен, шашыраңқы жарықпен және бұрыштардың біркелкі болуын қамтамасыз ету үшін айналмалы үстелмен бақыланатын ортада түсіріледі.
Оның басты артықшылығы - тозу белгілері, әшекейлер немесе жарықтар сияқты ұсақ бөлшектерді түсіру мүмкіндігі. Артефактілердің 3D модельдерін келесі мақсаттарда да пайдалануға болады:
– Фрагменттерді сандық түрде қалпына келтіру,
– 3D басып шығару арқылы көшірмелер жасау,
– Мұражайлардағы виртуалды көрмелер.
Фотограмметрияның басқа әдістермен салыстырғандағы артықшылықтары
Фотограмметрия көбінесе лазерлік сканерлеумен (LiDAR/жер үсті лазерлік сканерлеу ) салыстырылады . Екеуі де 3D модельдерді жасауға қабілетті, бірақ фотограмметрияның бірнеше артықшылықтары бар:
– Тек камера мен бағдарламалық жасақтаманы қажет ететіндіктен, салыстырмалы түрде төмен шығындар.
– Көрнекі текстура шынайырақ, себебі онда фотосуреттер қолданылады.
– Әртүрлі масштабтарға, артефактілерден бастап дрондармен ландшафттарға дейін икемді.
Дегенмен, лазерлік сканерлеу жарық аз жағдайда жақсы жұмыс істейді және текстурасы аз беттерде тұрақтырақ болуы мүмкін. Іс жүзінде көптеген археологиялық жобалар екеуін біріктіреді.
Қиындықтар мен шектеулер
Фотограмметрия өте пайдалы болғанымен, оның алдын алу қажет қиындықтары бар:
1. Біртекті немесе шағылыстыратын беттерді (мысалы, жылтыратылған тас, жылтыр металл) ерекшеліктердің болмауына байланысты қалпына келтіру қиын.
2. Өсімдіктер және қозғалатын заттар (жанынан өтіп бара жатқан адамдар, жапырақтарды үрлеу) модельге шу енгізуі мүмкін.
3. Есептеу қуаты: жоғары ажыратымдылықтағы фотосуреттерді өңдеу үшін жеткілікті жедел жады және графикалық процессоры бар компьютер қажет.
4. Деректерді басқару: фото файлдар мен өңдеу нәтижелері өте үлкен болуы мүмкін, бұл ұқыпты сақтау жүйесін және метадеректерді қажет етеді.
5. Дәлдік масштабты басқаруға байланысты: GCP немесе масштаб өлшемдерінсіз 3D моделі визуалды түрде «жақсы» болуы мүмкін, бірақ ғылыми өлшемдер үшін жарамсыз болуы мүмкін.
Сондықтан, далалық пайдалану стандарттары, камера параметрлерін жазу және бақылау өлшеу процедуралары өте ұсынылады.
Қорғау және көпшілікке таратудың салдары
Фотограмметрия тек зерттеушілерге ғана емес, сонымен қатар табиғатты қорғаушыларға және көпшілікке де пайдалы. 3D модельдер уақыт өте келе, мысалы, желден зардап шеккен ғибадатхана бедерлеріндегі зақымды бақылауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, фотограмметрия нәтижелерін білім беру мақсаттарында, виртуалды экскурсияларда және интерактивті көрме материалдарында пайдалануға болады. Осылайша, фотограмметрия академиялық зерттеулерді сақтау және көпшілікке жеткізу қажеттіліктерімен байланыстыруға көмектеседі.
Қорытынды
Фотограмметрия әдістері қазіргі заманғы археологиялық құжаттамада маңызды құралға айналды. Көрнекі бөлшектерге бай дәл 3D модельдерді жасау мүмкіндігімен фотограмметрия археологиялық деректерді жазуды, талдауды және сақтауды жақсартады. Оның шектеулері болғанымен — мысалы, жоғары қабаттасу, масштабты бақылау және деректерді өңдеуді талап ету — бұл қиындықтарды мұқият жоспарлау және стандартталған процедуралар арқылы жеңуге болады. Сақтауға және білімге қол жеткізудің артып келе жатқан қажеттілігі аясында фотограмметрия археологтарға өткенді дәлдікпен, ашықтықпен және ұзақ мерзімді цифрлық мұрағаттардың мұрасымен жазудың жаңа тәсілін ұсынады.
Қаласаңыз, мен бұл мақаланы академиялық тұрғыдан бейімдей аламын (дәйексөздермен және библиографиямен) немесе оның бағытын дрон фотограмметриясына, стратиграфиялық қазба құжаттамасына немесе мұражай артефактілерінің фотограмметриясына өзгерте аламын.
