متابعات

أوروك - التوأم الرقمي ( مشروع رقمنة موقع مدينة اوروك القديمة) المعهد الالماني للآثار

URUK

 

قسم الشرق في معهد الآثار الألماني

 

 

 

توأم أوروك الرقمي – URUK VR هو مشروع تمّ تنفيذه من قبل قسم الشرق في معهد الآثار الألماني مديرة المشروع: البروفسورة الدكتورة مارغاريته فان إس مساعد علمي: ماكس هايبت التمويل: معهد الآثار الألماني بإذن ودعم من الهيئة العامة للآثار والتراث، العراق النموذج الثلاثي الأبعاد لأوروك والتوأم الرقمي: ماكس هايبت التصيير الفني وصور الشاشة: ماكس هايبت قص الفيديو: سيباستيان دوبرشتاين الترجمة للعربية: ميسون عيسى

 

 

 الطريقة التي قدمها ماكس هايبت المسح الفعال ثلاثي الأبعاد لمساحة 40 كيلومترًا مربعًا باستخدام طائرة بدون طيار بعيدة المدى، بالإضافة إلى تطوير بيئة بحث افتراضية يتوفر فيها النموذج ثلاثي الأبعاد عالي الدقة في الوقت الفعلي. تتيح الدقة العالية والدقة المكانية الاستخدام العلمي، على سبيل المثال لتحديد النقاط بدقة لأخذ عينات الحفر من مسافة بعيدة أو لتخطيط الحفاظ على التراث الثقافي وإدارة الموقع.

يوفر التوأم الرقمي لأوروك بيانات استشعار عن بعد مهمة لمناطق غير مستكشفة سابقًا من المنطقة الشاسعة ويتيح طرح أسئلة بحثية جديدة حول تفاعل المدينة مع بيئتها، لا سيما فيما يتعلق بأنظمة الأنهار والقنوات القديمة. وأخيرًا وليس آخرًا، توفر Uruk-VR أيضًا فرصًا جديدة في نقل المعرفة والعمل التعليمي. في المستقبل، يمكن أن تساهم هذه الطريقة في تحسين كبير في الدراسات الجغرافية والأثرية حيث يمكن الآن دمج المعلومات الجغرافية العمودية مثل عينات الحفر والقياسات الجيوفيزيائية والملامح الأثرية بشكل مباشر في نموذج المناظر الطبيعية الشامل.

تم إنشاء التوأم الرقمي من خلال استخدام تكنولوجيا الطائرات بدون طيار الحديثة وطرق معالجة الصور ثلاثية الأبعاد الجديدة. تتمتع الطائرة المستخدمة بمدى أطول مقارنة بالطرز الأخرى ولها عمر تشغيلي طويل بشكل خاص. تم التقاط أكثر من 32000 صورة جوية للمدينة القديمة والمناطق المحيطة بها في 6 أيام فقط. تم وضع علامات جغرافية دقيقة على كل صورة وتجميعها في نموذج مرجعي جغرافي واحد باستخدام برنامج المسح التصويري ثلاثي الأبعاد. نتج عن ذلك توأم رقمي يتكون من شبكة مثلثة مفصلة تحتوي على مليار مثلث و1024 ملف نسيج بدقة 8 كيلو. من خلال العرض في محرك اللعبة وتطبيق تقنيات Nanite و Streaming Virtual Texture الجديدة، يمكن تصور مجموعة البيانات الضخمة هذه في الوقت الفعلي. وهذا ممكن لأن Nanite يمكنه ضغط البيانات ثلاثية الأبعاد ودفقها بكفاءة مع الحفاظ على الجودة.

وتشمل التطورات المستقبلية تطوير أدوات تشبه نظم المعلومات الجغرافية ودمج أنواع مختلفة من البيانات المكانية. يشكل نموذج المناظر الطبيعية عالي الدقة أيضًا الأساس لوضع سياق المعلومات التي تم جمعها على مدار قرن من البحث الأثري.

سيتم تقديم "الجولات المصحوبة بمرشدين" للنموذج مبدئيًا في صيف 2024. 

 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

وضح هذه المقالة التطورات التكنولوجية الحديثة التي تتيح إنشاء توائم رقمية لتضاريس العالم الحقيقي الواسعة. بالتركيز على الموقع الأثري أوروك-وركا في جنوب العراق، نشر معهد الآثار الألماني طائرة دلتا كواد برو، وهي طائرة بدون طيار مجنحة مجهزة بقدرات الإقلاع والهبوط العمودي. التقطت هذه الطائرة بدون طيار 32000 صورة جوية للمدينة القديمة وبيئتها المباشرة. تم وضع علامات جغرافية دقيقة على كل صورة باستخدام جهاز استقبال DGNSS متكامل. باستخدام برنامج المسح التصويري ثلاثي الأبعاد المتقدم، قمنا بتجميع هذه الصور في نموذج جغرافي واحد. وكانت النتيجة عبارة عن شبكة مثلثة مفصلة، ​​تتألف من مليار مثلث و1024 ملف نسيج بدقة 8K، تمثل مساحة 40 كيلومترًا مربعًا. عند عرضها في محرك اللعبة وتطبيق التقنيات الجديدة Nanite و Streaming Virtual Texture، يمكن تصور مجموعة البيانات الضخمة هذه في الوقت الفعلي. والنتيجة هي "Uruk-VR"، وهو توأم رقمي لموقع Uruk-Warka الأثري، والذي لم يتم التحقيق في معظمه مطلقًا. تم تطبيق الأدوات الأساسية لتعليق الميزات وقياس المسافات داخل Uruk-VR. المنهجيات المعروضة هنا قابلة للتطوير لإنشاء توائم رقمية ذات تضاريس متنوعة. تمتد إمكانات Uruk-VR إلى البحث والتعليم والحفظ، مما يجسد كيف يمكن لمحركات الألعاب دمج البيانات الجغرافية المكانية الواسعة والمتنوعة بسلاسة في الفضاء ثلاثي الأبعاد.

 

1 المقدمة

تتميز مدينة أوروك الأثرية، الواقعة في السهل الرسوبي جنوبي العراق، بشهرتها التاريخية. وتغطي التلال الأثرية التي تبلغ مساحتها أكثر من خمسة كيلومترات مربعة، البقايا المادية لإحدى أولى المدن في العالم. حوالي عام 3300 قبل الميلاد، كانت أوروك المدينة الأكثر اكتظاظًا بالسكان في العالم حيث بلغ عدد سكانها حوالي 50000 نسمة (نيسنالاقتباس2015 ) وكانت موجودة منذ أكثر من 4000 سنة حتى 400 م (كوسالاقتباس1998 ). لقد قدم علماء الآثار الذين استكشفوا الموقع لأكثر من قرن من الزمان، رؤى لا مثيل لها حول التطور المبكر للمدن والولايات. ومن المؤكد أن أوروك كانت مركز هذا التطور (آدامز ونيسنالاقتباس1972 ; الجازيالاقتباس2013 ; فرانجيبانالاقتباس2017 ; ليفيراني، البحراني، وفان دي ميروبالاقتباس2006 ; روثمانالاقتباس2004 ; سيلزالاقتباس2020 ). تم التأكيد على أهمية البحث العلمي المستمر في أوروك والحفاظ عليها وتطويرها للزوار عندما اعترفت بها اليونسكو كموقع للتراث العالمي في عام 2016 (لجنة التراث العالميالاقتباس2016 ). الهدف من المقالة المعروضة هنا هو إنشاء "توأم رقمي" لهذا الموقع.

بعد فترة من الصراع في العراق، استأنف معهد الآثار الألماني (DAI) أنشطته في أوروك بالتعاون مع مجلس الدولة للآثار والتراث في العراق في عام 2015 (Van Ess)الاقتباس2019 ). لإدارة عملية الحفظ وتخطيط مسار الزائر بشكل فعال، طالب أصحاب المصلحة بإجراء مسح طبوغرافي والطيفي شامل. يعد الدعم المعلوماتي الجغرافي أمرًا ضروريًا لمقارنة الحالة الحالية للآثار مع خطط التنقيب التاريخية. علاوة على ذلك، فإن المسح الجوي على نطاق أوسع، بما في ذلك المناطق المحيطة بالمدينة، من شأنه أن يوفر بيانات قيمة للبحوث الأثرية فيما يتعلق بتفاعل المدينة مع بيئتها المباشرة ويساعد على حماية المناظر الطبيعية داخل المنطقة العازلة لموقع التراث العالمي.

تتناول هذه الدراسة تفاصيل تطبيق التقنيات المتقدمة في بناء تمثيل رقمي لأوروك، ما يسمى "Uruk-VR"، مما يوفر أداة شاملة للبحث العلمي وتخطيط الحفاظ على التراث. هذا "التوأم الرقمي" (يتم تقديم الانطباع فيه)، يتم تحديثه باستمرار لدمج مجموعة متزايدة من البيانات الجغرافية المكانية من أوروك وبالتالي تسهيل الوصول إلى هذه الموارد في مساحة افتراضية واحدة متكاملة.

الشكل 1. عرض التوأم الرقمي للمشهد الأثري لأوروك-الوركاء، العراق (Uruk-VR) يظهر مركز المدينة القديمة.

الشكل 1. عرض التوأم الرقمي للمشهد الأثري لأوروك-الوركاء، العراق (Uruk-VR) يظهر مركز المدينة القديمة.

نشأت فكرة هذه النسخة الرقمية في مجال إدارة دورة حياة المنتج (Grievesالاقتباس2006 ). وهو يتضمن في جوهره إنشاء تمثيل افتراضي لأشياء من العالم الحقيقي مقترنًا بقناة اتصال. وهذا ما يسمى "الخيط الرقمي"، يسهل نقل المعلومات بين التوأم الظاهري والمادي (جريفزالاقتباس2022 ). ضمن هذا الإطار، الهدف من هذه المقالة هو إنشاء خيط رقمي لنقل الجوانب المرئية للمشهد المادي، بما في ذلك هندسة سطحه الحالية وألوانه، إلى الفضاء الافتراضي. في هذه الدراسة، يُقترح أن يكون التصوير المساحي ثلاثي الأبعاد طريقة مناسبة، خاصة لعلماء الآثار، لنقل بيانات العالم الحقيقي ذات الصلة إلى التوأم الرقمي، في حين يمكن أن تكون محركات الألعاب بمثابة مضيفين للتوأم الرقمي ().

الشكل 2. نظرة عامة على مفهوم التوأم الرقمي الذي حدده جريفز (الاقتباس2022 ) مطبق على أوروك-واركا والاحتياجات المحددة للبحث والحفظ في موقع التراث العالمي هذا.

الشكل 2. نظرة عامة على مفهوم التوأم الرقمي الذي حدده جريفز (استشهاد 2022) المطبق على أوروك-واركا والاحتياجات المحددة للبحث والحفظ في موقع التراث العالمي هذا.

وفي مجال التراث الثقافي، شهدت مشاريع التوأمة الرقمية زيادة مؤخرًا، حيث ركزت معظمها على إنشاء توائم رقمية (فوتو، وفوناري، ولورينسو).الاقتباس2023 ب ، 9). وهذا يستلزم عمليات التقاط ومعالجة وتصور التمثيل الهندسي للتوأم الجسدي. يتوافق هيكل هذه المقالة مع سير العمل العام لإنشاء التوأم الرقمي. ما يميز الأساليب التي تم تطويرها في مشروع Uruk-VR هو قابليتها للتوسع إلى مجموعات بيانات كبيرة للغاية قائمة على الواقع. أولاً، استناداً إلى الخدمات المحددة التي يتوقعها أصحاب المصلحة، تم تحديد المتطلبات الفنية للتوأم الرقمي المتوقع (القسم 2 ). ثانيًا، يتم وصف المسح الجوي (القسم 3 )، يليه إنتاج نموذج المناظر الطبيعية باستخدام التصوير المساحي ثلاثي الأبعاد (القسم 4 ). والنتيجة هي نموذج Uruk-3D الذي تم تصوره في Unreal Engine 5 (القسم 5 )، ليصبح التوأم الرقمي Uruk-VR. يتم تقييم النتائج (القسم 6 ) ويستخلص المؤلف استنتاجات حول عملية إنشاء التوأم الرقمي (القسم 7 ). أخيرًا، تم الكشف عن الخطط المستقبلية لـ Uruk-VR (القسم 8 ).

2. التوأم الرقمي لأوروك

في صناعة الطيران والفضاء، يمثل التوأم الرقمي توأمه المادي، وهو بالتأكيد آلة معقدة، ويعزز البناء والصيانة وبالتالي يخفف من أخطاء التصميم التي لا رجعة فيها. يمتد تطبيقه إلى التخطيط الحضري حيث يمكن للتوأم الرقمي للمدينة أن يعكس العمليات المادية في الوقت الفعلي، مما يحسن إدارة الطاقة والصيانة (باتيالاقتباس2018 ). ويؤثر هذا النموذج، باعتباره استراتيجية للرقمنة، الآن على مجالات متنوعة بما في ذلك الحفاظ على التراث الثقافي حيث يتم الاعتراف به بشكل متزايد لدوره في الحفاظ على البيئة المستدامة. يسهل نموذج التوأم الرقمي الحفظ الوقائي من خلال المراقبة الآلية واتخاذ القرارات المستنيرة (Heras Barrosالاقتباس2014 ; جوان و هالوتالاقتباس2020 ; ستولينز وميول وسيبرون ليبوفيتشالاقتباس2012 ; فان بالينالاقتباس2017 ). في حين أن التطبيقات البارزة في مجال الحفظ والبحث تؤكد فوائد نهج التوأم الرقمي، فإنها تكشف أيضًا عن التحديات، في المقام الأول في تطوير المنصات التي تتعامل بكفاءة مع البيانات الواردة المتنوعة للتصور والتحرير (Banfi et al.الاقتباس2022 ; فوتو وفوناري ولورينسوالاقتباس2023 ب ).

يعد النموذج المرئي ثلاثي الأبعاد أمرًا حيويًا للتوأم الرقمي. ومع ذلك، فوتو، فوناري، ولورنسو (الاقتباس2023a ) يؤكد على التمييز بين مجرد نموذج رقمي هندسي للمبنى التراثي والتوأم الرقمي الفعلي، والذي يتضمن النموذج ثلاثي الأبعاد ولكنه يدمج أيضًا البيانات في الوقت الفعلي من أجهزة الاستشعار التي تقيس المتغيرات مثل الرطوبة أو النشاط الزلزالي. يتيح هذا التكامل تحديث التوأم الرقمي وتحليل المخاطر المحتملة ومحاكاتها والاستجابة لها. في حين أن هذا التركيز على التمثيل الديناميكي والتنبؤ بالمستقبل أمر مثير للاهتمام للحفاظ على التراث الثقافي، إلا أنه قد لا يكون ضروريًا دائمًا (برونو، دي فينو، وفاتيجوسو)الاقتباس2018 ). علاوة على ذلك، فهو لا يساهم بالضرورة في البحث الأثري. بالنسبة لكل من علم الآثار والحفاظ على التراث، يعد التمثيل التفصيلي للمعلومات الهندسية والمواد المستمدة من مصادر مختلفة (الخطط التاريخية المرسومة باليد والمقاطع العرضية، والمسوحات الجيوفيزيائية، وصور الطائرات بدون طيار، وما إلى ذلك) أمرًا ضروريًا.

2.1. الخدمات المتوقعة

تلعب المعلومات الجغرافية المكانية دورًا حاسمًا في البحث والحفظ في أوروك-وركا. أنها تنطوي على وضع خطط تاريخية مرسومة باليد ومقاطع عرضية فيما يتعلق بالعلاقة المكانية مع التضاريس الحالية. فهو يساعد على فهم الطبقات،هامش1 توثيق المعالم المحفورة المعقدة، ورسم خرائط للمعالم السطحية واسعة النطاق مثل مجاري الأنهار القديمة والقنوات والمباني. تم تصميم Uruk-VR لتوفير العديد من الخدمات الرئيسية في هذا الصدد:

  1. الكشف عن بعد للمعالم الأثرية والجيومورفولوجية : تحديد الجدران وقنوات المياه ومجموعات الطوب والأحجار وشظايا السفن، مع التركيز على المعالم ذات الحدود غير الواضحة التي يتم اكتشافها من خلال تغيرات طفيفة في التضاريس أو اللون.

  2. تكامل البيانات المكانية غير المتجانسة : الجمع بين المخططات والأقسام الأثرية للقرن العشرين مع بيانات التضاريس الحالية ودمج المعلومات من قواعد البيانات الأثرية في سياقها المكاني. إضافة العدد المتزايد من النماذج ثلاثية الأبعاد المعقدة المنتجة حاليًا.

  3. تخطيط الحفظ : استخدام تصورات ثلاثية الأبعاد لتقييم التأثير المكاني لتدابير الحفظ، وحساب أحجام إنتاج الكتل الأرضية وتوجيه مسارات الزائرين.

  4. التصور العلمي والتعليمي : تسهيل الجمع بين عمليات إعادة البناء ثلاثية الأبعاد للمباني القديمة مع المناظر الطبيعية في العالم الحقيقي، وتصور سياق الاكتشافات المهمة مثل مزهرية أوروك أو الألواح الطينية.

  5. إعادة بناء ومحاكاة الآثار : إعادة بناء المناظر الطبيعية والمباني القديمة بناءً على البيانات المتكاملة (التضاريس، أجهزة الاستشعار البصرية، التنقيب الجيوفيزيائي)، إجراء عمليات المحاكاة الهيدرولوجية ودراسة تطور المناظر الطبيعية.

  6. الحفظ الرقمي : توظيف التوائم الرقمية للحفظ والتوثيق على المدى الطويل لموقع أوروك-الوركاء.

يتطلب توفير هذه الخدمات معلومات واقعية حول سطح التضاريس الحالي، ولهذا السبب هناك حاجة إلى إجراء مسح ونظرًا لمنطقة البحث المحددة إلى حد كبير (انظر القسم 3.1 ) يجب أن يكون هذا مسحًا جويًا. وبالتالي فإن الهدف الأساسي هو التقاط هذا السطح وتقديمه بجودة عالية. وعلى هذا الأساس، من المفيد الاستمرار في تطوير وظائف أكثر تحديدًا، والتي ستحل في نهاية المطاف المهام الجغرافية المكانية.

2.2. متطلبات تقنية

يجب أن تتوافق الجودة اللازمة لالتقاط البيانات ومعالجتها وتصورها مع الخدمات المطلوبة من التوأم الرقمي (فولك، وستينجل، وشولتمان)الاقتباس2014 ). في حين لم يتم وضع معايير رسمية لمستوى التفاصيل (LOD) للاستشعار عن بعد الأثري، فمن المفهوم أن صور الأقمار الصناعية ذات الدقة الأعلى، مع دقة نسيج تبلغ 30 سم لكل بكسل، تحدد عادةً فقط الميزات الكبيرة المناسبة للدراسات الإقليمية، أي ما يعادل LOD0 تم تعريفه بواسطة الاتحاد الجغرافي المكاني المفتوح (الاقتباس2023 ). وفقًا لهذه المستويات، فإن هدف Uruk-VR هو تحقيق LOD3 الذي يشير إلى مبنى يتضمن تفاصيل واجهته، على الرغم من أنه من المشكوك فيه ما تعنيه هذه المستويات لعلماء الآثار. يتم وصف المتطلبات الفنية بمزيد من التفاصيل هنا:

  1. تغطية منطقة البحث بأكملها التي تبلغ حوالي 55 كيلومترًا مربعًا من أجل دراسة التفاعل الماضي بين البيئة والمدينة لشرح الأسس الاقتصادية لدولة المدينة عبر تاريخها بشكل أفضل. ومن المقرر إجراء محاكاة لتطور المناظر الطبيعية والنماذج الهيدرولوجية على هذا النطاق الواسع في المستقبل.

  2. تعتبر هندسة السطح المغلق ثلاثية الأبعاد بمتوسط ​​مسافة نقطة تبلغ حوالي 10 سم مجدية لاكتشاف الارتفاعات الدقيقة التي تشير إلى الجدران الجوفية أو القنوات التي يتراوح عرضها بين 30 و40 سم.

  3. نسيج واقعي بحجم تيكسلهامش يُعتقد أن 2 من حوالي 3 سميتم عرض أمثلة على الميزات التي يجب اكتشافها في الصورة.

  4. يعتبر الإسناد الجغرافي الدقيق مع الحد الأقصى لخطأ الموقع العالمي 10 سم وخطأ المسافة المحلية 5 سم مقبولًا لمعظم الأغراض الأثرية والحفظية، ومن غير المتوقع إجراء هندسة دقيقة. لمحاكاة تدفق المياه على مثل هذه المناظر الطبيعية المسطحة، يجب أن تكون منحدرات نموذج المناظر الطبيعية دقيقة، وهذا هو سبب أهمية دقة تحديد المواقع العالمية المعتمدة.

  5. تصور في الوقت الفعلي على أجهزة الكمبيوتر المحمولة القياسية التي تدعم وحدة معالجة الرسومات ، كما يتضح من مواصفات الأجهزة الخاصة بـ "الكمبيوتر المحمول الخاص بالمستخدم" () يضمن أن النظام الأساسي لا يقتصر على آلات العرض المتخصصة المتطورة، وبالتالي توسيع إمكانية تطبيقه وفائدته في مختلف سيناريوهات العمل الميداني والبحث.

الشكل 3. بعض المعالم السطحية التي يهتم بها علماء الآثار. (أ) ميزة مشبوهة بتركيز عالٍ تقريبًا. أوعية خزفية عمرها 4000 عام، تظهر على السطح شرق أوروك-وركا، بجوار مجرى مائي قديم و (ب) الاختلافات في لون التربة تجعل هذا الهيكل الممدود مرئيًا، والذي كان في السابق 

الشكل 3. بعض المعالم السطحية التي يهتم بها علماء الآثار. (أ) ميزة مشبوهة بتركيز عالٍ تقريبًا. أوعية خزفية عمرها 4000 عام، تظهر على السطح شرق أوروك-وركا، بجوار مجرى مائي قديم و (ب) الاختلافات في لون التربة تجعل هذا الهيكل الممدود مرئيًا، والذي كان في السابق قناة.

الجدول 2. مواصفات الأجهزة لأجهزة الكمبيوتر المشا

في مجال التمثيل الرقمي للميزات ثلاثية الأبعاد للمشاريع الأثرية، يعد الاختيار بين استخدام السحب النقطية الملونة والشبكات ثلاثية الأبعاد أمرًا مهمًا. مارتينيز روبي وآخرون. (الاقتباس2016 ) وقد أكدت العديد من المشاريع ثلاثية الأبعاد على فائدة السحب النقطية الملونة لتمثيل ميزات العالم الحقيقي رقميًا. تحظى السحب النقطية بتقدير كبير لكفاءة العرض والتمثيل المباشر للبيانات المقاسة (Martinez-Rubi et al.الاقتباس2016 ، 1138). في المقابل، تتمتع تمثيلات الأسطح المغلقة مثل الشبكات بميزة تسهيل إجراء المزيد من العمليات الحسابية، مثل حساب المتجهات العادية، أو تتبع الشعاع، أو تقاطعات الخطوط الشبكية (Luhmann et al.الاقتباس2019 ، 89). فيما يتعلق بالعرض، تبدو الشبكات أكثر واقعية من السحب النقطية لأنها لا تظهر أي ثقوب ويمكن أن تحمل الأنسجة والإضاءة. علاوة على ذلك، يمكن تطبيق الأسطح المغلقة بشكل مباشر في عمليات المحاكاة مثل نمذجة تدفق المياه.

تم تصميم Uruk-VR ليقدم تجربة تصورية مجانية وسلسة في الوقت الفعلي، تشبه تجربة محاكاة الطيران، حيث يمكن للمستخدم التنقل بسلاسة عبر المناظر الطبيعية الواسعة. على الرغم من أن اسمه يوحي باستخدام سماعات الواقع الافتراضي، إلا أن التنفيذ الأولي لـ Uruk-VR سيركز بشكل أساسي على التفاعل مع التوأم الرقمي من خلال شاشة تقليدية ثنائية الأبعاد. ومع ذلك، هذا لا يمنع إمكانية دمج تجربة الواقع الافتراضي في التطورات المستقبلية.

إن ضمان النجاح على المدى الطويل للتوأم الرقمي المتوقع يتطلب قدرته على تضمين مجموعات بيانات أكبر أعلى نموذج المناظر الطبيعية، على سبيل المثال نماذج إضافية ثلاثية الأبعاد صغيرة الحجم لمناطق محددة على الموقع. إذا كانت نتيجة طرق الاقتناء والتصور الموضحة هنا يمكن أن تلبي هذه المتطلبات التقنية، فسيكون هذا بمثابة نجاح كبير لدعاة علم الآثار الرقمي ويمهد الطريق لطرق جديدة لإجراء التحليل المكاني ثلاثي الأبعاد.

3. المسح الجوي

ومن أجل إنتاج نماذج واسعة النطاق للمناظر الطبيعية، كما هو متوقع في هذا المشروع، فإن الطريقة الأكثر رسوخًا هي استخدام تقنية الكشف عن الضوء والمدى (LiDAR). يعد LiDAR مفيدًا بشكل خاص لاختراق الغطاء النباتي والكشف عن المواقع الأثرية الموجودة تحته، كما أوضح Prümers et al. (الاقتباس2022 ) الذي اكتشف المستوطنات في منطقة الأمازون البوليفية. ومع ذلك، عند مستويات معينة وخاصة في البيئات قليلة النباتات، مثل جنوب العراق، يكون التصوير المساحي ثلاثي الأبعاد النقي أكثر كفاءة. نظرًا لأن الطائرات بدون طيار المزودة بكاميرات مناسبة وأجهزة استقبال DGNSS أصبحت ميسورة التكلفة، فقد نشر العديد من الباحثين أساليبهم وقدموا نتائجهم لمسح المواقع الأثرية (Chiabrando et al.الاقتباس2018 ; كاولي وآخرون.الاقتباس2017 ; داك، سكور، وريفزالاقتباس2011 ; لينش وبارسيرو أوبينا وفابريجا ألفاريزالاقتباس2020 ; ماير وآخرون.الاقتباس2015 ; بافيلكا وسيدينا وماتوسكوفاالاقتباس2018 ; ساونالوما وأنتيرويكو وخندقالاقتباس2019 ).

وبفضل السلطات العراقية، تم ترخيص DAI لاستخدام مركبة جوية بدون طيار (UAV) من أجل التقاط الصور الجوية لمنطقة البحث. تعتبر كفاءة المسح الجوي مفيدة للغاية عند العمل في الخارج حيث أن الوقت الذي تقضيه في الميدان محدود والعودة لمواصلة العمل أو إعادة العمل على الأخطاء أمر غير عملي. تظهر تحديات إضافية عند العمل في العراق، مثل القضايا الأمنية ونقل المعدات.

الهدف من هذا الفصل هو تقديم منهجية التقاط الصور الجوية وبيانات الإسناد الجغرافي، والتي تم تطبيقها على الموقع الأثري في أوروك-وركا. يستخدم أسلوب القياس التصويري ثلاثي الأبعاد القائم على الطائرات بدون طيار نظام DeltaQuad Pro VTOL بعيد المدى. تلتقط كاميرا Sony RX1R2 الصور بينما يقوم جهاز استقبال DGNSS أحادي النطاق Emlid Reach M بإنتاج علامات جغرافية دقيقة ().

الشكل 4. التمثيل المرئي لتقنيات التقاط البيانات المستخدمة في أوروك-واركا، الأمثل للتصوير الجوي للتضاريس الكبيرة، المستخدمة لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد محدد جغرافيًا بشكل مباشر.

الشكل 4. التمثيل المرئي لتقنيات التقاط البيانات المستخدمة في أوروك-واركا، الأمثل للتصوير الجوي للتضاريس الكبيرة، المستخدمة لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد محدد جغرافيًا بشكل مباشر.

3.1. منطقة دراسة

تشكلت المناظر الطبيعية السهلة في جنوب بلاد ما بين النهرين بين بغداد في الشمال والخليج العربي في الجنوب، من خلال العمليات الغرينية لنهري دجلة والفرات. هطول الأمطار منخفض للغاية لدرجة أنه بدون إمدادات مياه الأنهار تتحول المناظر الطبيعية إلى صحراء، ونادرًا ما تكون مغطاة بالشجيرات والأعشاب البرية. تغطي التجمعات الجبلية داخل سور المدينة المحيط مساحة 5.2 كيلومتر مربع وترتفع إلى 30 مترًا فوق السهل المحيط. تم تشييد سياج حديث خارج سور المدينة القديمة لحماية الآثار. لم يتم فحص المساحة الموجودة في المنطقة المجاورة مباشرة بشكل منهجي من قبل علماء الآثار: آدامز ونيسن (الاقتباس1972 ) أجرى مسحًا إقليميًا وقضى القليل من الوقت في تفاصيل مدينة أوروك نفسها. فينكباينر (الاقتباس1991 )، من ناحية أخرى، ركزت حصريًا على المساحة المحاطة بسور المدينة. وشمل ذلك أول رسم خرائط على مستوى مسح الأراضي لأوروك-واركا، باستخدام مقياس سرعة محمول باليد، وأدى إلى خريطة خطية رقمية (بيركالاقتباس1984 ).

أكد تقييم الهيئة الاستشارية لليونسكو على الحاجة إلى مزيد من المعلومات حول المدن السومرية والمناظر الطبيعية المحيطة بها والبنية التحتية الداعمة من أجل فهم التعقيد والأساس الاقتصادي لهذه الدول المدن المبكرة (ICOMOSالاقتباس2016 ، 37). للحصول على فهم شامل لخلفية أوروك التاريخية والاقتصادية، من المهم دراسة ليس فقط المدينة نفسها، ولكن أيضًا المنطقة المجاورة لها مباشرةً، والتي يحددها تقريبًا محيط يبلغ عرضه 3 كيلومترات حول المدينة. ومع ذلك، عند إجراء المسوحات الجوية لصور الطائرات بدون طيار، تستبعد منطقة البحث على وجه التحديد المناطق السكنية، احترامًا لخصوصية السكان. وعلى وجه الخصوص، تحتوي المنطقة الواقعة شمال شرق أوروك على رؤى أساسية حول شبكات القنوات الواسعة في المدينة وأدلة على التفاعل بين الإنسان والبيئة. تبلغ مساحة منطقة البحث في المجمل 55 كيلومترًا مربعًا وتؤسس منظورًا جديدًا يتجاوز النهج القائم على الموقع أو الخنادق في علم الآثار (انظر).

الشكل 5. تعرض الخريطة موقع أوروك-الوركاء في جنوب العراق ومنطقة البحث والمنطقة التي تم مسحها بنجاح في 2018-2.

الشكل 5. تعرض الخريطة موقع أوروك الوركاء في جنوب العراق ومنطقة البحث والمنطقة التي تم مسحها بنجاح في 2018-2.

3.2. منصة الطائرات بدون طيار

تتمتع الطائرات بدون طيار متعددة المروحيات بمزايا هائلة مقارنة بالطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة عندما يتعلق الأمر بالقدرة على المناورة والتحليق وسهولة القيادة. ولكن بالنسبة لمسح مناطق واسعة، تعد الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة أكثر ملاءمة لأنها، بسبب تأثير الرفع، يمكنها السفر بكفاءة أكبر. وهذا يعني أن الطائرة بدون طيار المجنحة يمكنها السفر لمسافات أبعد وأسرع باستخدام نفس الطاقة التي تستخدمها المروحية المتعددة. انظر بون ودريجفهوت وتسفاميكائيل (الاقتباس2017 ) لإجراء مقارنة شاملة بين هذين النوعين من الطائرات بدون طيار. يمكن التحكم في الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة بواسطة الطيارين الآليين الرقميين والتحليق تلقائيًا عبر نقاط الطريق بمجرد وجودها في الهواء، على الرغم من أن الإقلاع والهبوط يظل صعبًا ولا يمكن إدارته تلقائيًا. لحل هذه المشكلة، تجمع الطائرات بدون طيار ذات الإقلاع والهبوط العمودي (VTOLs) بين مزايا كلا التصميمين. يمكن لطائرات VTOL القيام بالإقلاع والهبوط العمودي مثل المروحيات المتعددة مع تمكين الطيران الأفقي الفعال مثل الطائرات. بالنسبة لمهمتنا لعام 2018، تم اختيار DeltaQuad Pro من إنتاج شركة Verticaltechnologies لنطاق طيرانها الاستثنائي الذي يزيد عن 100 كيلومتر، وسعة الحمولة الصافية 1 كجم، والتوافق مع QGroundControl ، والتعاون فيما يتعلق بتطوير قدرات DGNSS. مدعومًا ببطارية ليثيوم بوليمير، تم تسهيل التشغيل المستمر لـ DeltaQuad من خلال شراء بطاريتين وشاحن عالي الأداء، مما يسمح بشحن بطارية واحدة بينما تكون الأخرى قيد الاستخدام.

3.3. معدات

بالنسبة للمسح التصويري ثلاثي الأبعاد، هناك حاجة إلى كاميرا بصرية. يعد حجم المستشعر ودقة البكسل أمرًا بالغ الأهمية لكفاءة المهمة، لأن الدقة الفعالة الأعلى تؤدي إلى مزيد من التفاصيل، أو عند التحليق على ارتفاع أعلى، يتم التقاط مساحة أكبر. يعد وزن الكاميرا عاملاً حاسماً آخر، حيث أن زيادة الحمولة تكلف طاقة بطارية الطائرات بدون طيار وبالتالي ستقلل من نطاق الرحلة. كانت كاميرا Sony RX1R2 أخف كاميرا كاملة الإطار (500 جم) بدقة 42.4 ميجابكسل فعالة في عام 2017، وبالتالي فهي الخيار الأمثل لهذه المهمة. لم تكن البطارية الداخلية قوية بما يكفي لالتقاط الصور أثناء الرحلة بأكملها، لذلك تمت إضافة محول ببطارية خارجية بسعة 5000 مللي أمبير 3.7 LiIon. تم تركيب الكاميرا داخل جسم DeltaQuad باستخدام إطار رغوي لإصلاحها. المستشعر متجه للأسفل، بدون أي انحراف والعدسة محمية بزجاج الغوريلا. للتشغيل، تم توصيل منفذ USB الخاص بالكاميرا بمشغل Seagull MapX والذي كان بدوره متصلاً بالطيار الآلي للطائرة بدون طيار. تم التقاط الصور بتنسيق خام مضغوط وتخزينها على بطاقة SD عالية السرعة.

3.4. التحكم في الطيران

تم تطوير DeltaQuad للعمل مع QGC، وهو برنامج شامل لمحطة التحكم الأرضية للطائرات بدون طيار. سمح نطاق الطيران الكبير بإعداد محطة تحكم أرضية ثابتة حيث تم استخدام جميع المعدات اللازمة بكفاءة، بما في ذلك مصدر الطاقة المستمر والكمبيوتر المحمول وشواحن البطاريات ومقياس الرياح وتخزين البيانات. لم تكن هناك حاجة لمحطة تحكم أرضية متنقلة لتغطية منطقة البحث وكان من الممكن أن تكون مصدرا للتعقيدات والأخطاء.

بدأ تخطيط الرحلة بحساب الحجم والتخطيط الأمثل لشبكة المسح في نظام المعلومات الجغرافية، مما أدى إلى إنشاء 29 مربع طيران تبلغ مساحة كل منها 1.5 كيلومتر مربع. بناءً على مربع رحلة أي شخص،هامش3 يقوم QGC تلقائيًا بحساب مسار الرحلة بناءً على: معلمات الكاميرا، ودقة الأرض المطلوبة، وتداخل الصورة المتوقع وما إذا كان سيتم الطيران بالمهمة مرة ثانية بإزاحة 90 درجة أم لا. يجب أن تؤخذ الإعدادات الإضافية في الاعتبار، عند الطيران بطائرة بدون طيار ذات جناح ثابت، مثل التحكم في دوران السيارة. كمثاليعرض مهمة المسح التي تم تكوينها باستخدام المعلمات القياسية لجميع الرحلات الجوية، بما في ذلك التحليق عند إزاحة 90 درجة (انظر).

الشكل 6. مراقبة مهمة المسح المستقلة لـ DeltaQuad داخل QGroundControl، والتي تغطي واحدة من 29 ساحة طيران.

الجدولالشكل 6. مراقبة مهمة المسح المستقلة لـ DeltaQuad داخل QGroundControl، والتي تغطي واحدة من 29 ساحة طيران.1. معلمات مربع الطيران المثالي الموضح ف

يقوم QGC بإنشاء أوامر الطيران وتشغيل الكاميرا بناءً على مواقع GNSS وإرسالها إلى السيارة. يتم تنفيذ المهمة بشكل مستقل بما في ذلك الإقلاع والهبوط. كان اتخاذ القرار البشري الوحيد المتعلق بالظروف الجوية، ولا سيما سرعة الرياح واتجاهها، حيث يجب تعديل مسارات الإقلاع والهبوط. يسمح اتصال القياس عن بعد بالمراقبة في الوقت الفعلي والتحكم اليدوي.

سمحت الظروف الجوية المثالية (الحد الأدنى من الرياح وعدم هطول الأمطار) بإجراء مسح مثمر لمدة ستة أيام من أصل 14 يومًا. بدأت الرحلات حوالي الساعة 9:00 صباحًا بعد تبدد ضباب الصباح، واستمرت حتى الغسق حوالي الساعة 4:00 مساءً. سمح هذا بست رحلات يوميًا. استمرت كل رحلة تقريبًا. ساعة واحدة، تليها إجراءات منضبطة مثل استبدال البطارية وتبديل بطاقة SD، وتنزيل الصور وملفات DGNSS، وتحميل خطة الرحلة التالية.

3.5. تحديد الموقع الجغرافي للكاميرا

تم تعزيز الطيار الآلي لـ DeltaQuad، المجهز بمستقبل GNSS القياسي، بجهاز Emlid's Reach M، وهو جهاز استقبال DGNSS أحادي النطاق، لتحديد الموقع الجغرافي الدقيق للصور الجوية. الهدف هو إجراء الإسناد الجغرافي المباشر المشابه لطريقة PPK1 (Padro et al.الاقتباس2019 ) أو "طريقة UAV-RTK-PPK" (ناكاتا وآخرون.الاقتباس2023 ). يتم توصيل جهاز الاستقبال بأداة التشغيل الخاصة بالكاميرا من أجل تحديد وقت تحرير الغالق بالضبط ضمن تسجيلات إشارة القمر الصناعي.Tallysman TW4721 تقريبًا. 6 سم فوق مستشعر الكاميرا، أعلى جسم الطائرة بدون طيار.

يعد إنشاء محطة قاعدة DGNSS على نقطة معروفة ضروريًا لحساب إحداثيات GNSS التفاضلية. لقد كان تجميعًا فعالاً من حيث التكلفة يتكون من جهاز استقبال u-blox NEO-M8T وRaspberryPi الذي قام بتخزين الإشارات بتنسيق UBX (انظر). تم تركيبه فوق منزل الحفر من أجل الوصول المستمر للطاقة والبيانات. تم تحديد الإحداثيات الأساسية بواسطة مسح RTK بالإشارة إلى النقطة BIRK 64، Epoch 2016.هامش4

الشكل 7. المعدات المستخدمة في المسح الجوي في أوروك: (1) محطة استقبال RaspberryPi وU-blox DGNSS (2) جسم الطائرة بدون طيار DeltaQuad مع الطيار الآلي (3) شاحن توازن Turnigy بقدرة 1000 واط (4) مشغل الكاميرا Seagull MapX (5) 5000 مللي أمبير في الساعة بطاريات LiIon ومحول لتشغيل الكاميرا (6) كاميرا Sony RX1R2 (7) Emlid Reach M مع محول hotshoe وهوائي GNSS (8) مصدر طاقة Turnigy 1200 Watt (9) هوائي القياس عن بعد لـ GCS.

الشكل 7. المعدات المستخدمة في المسح الجوي في أوروك: (1) محطة استقبال RaspberryPi وU-blox DGNSS (2) جسم الطائرة بدون طيار DeltaQuad مع الطيار الآلي (3) شاحن توازن Turnigy بقدرة 1000 واط (4) مشغل الكاميرا Seagull MapX (5) 5000 مللي أمبير في الساعة بطاريات LiIon ومحول لتشغيل الكاميرا (6) كاميرا Sony RX1R2 (7) Emlid Reach M مع محول hotshoe وهوائي GNSS (8) مصدر طاقة Turnigy 1200 Watt (9) هوائي القياس عن بعد لـ GCS.

تم تحقيق تحديد المواقع التفاضلية للصور باستخدام الحركية بعد المعالجة (PPK)، وليس الحركية في الوقت الحقيقي (RTK). وهذا أكثر موثوقية ودقة لإجراء مسح واسع النطاق. تم استبعاد إشارات GLONASS لزيادة تردد التسجيل إلى 14 هرتز، وهو أمر ضروري بسبب السرعة العالية للطائرة بدون طيار التي تبلغ حوالي 20 م/ث. لا يتم قياس الموضع الدقيق، في لحظة تحرير الغالق، بشكل مباشر. وذلك لأن حركة الطائرة بدون طيار تسبب فجوة تسجيل تتراوح من 1 إلى 1.5 متر بين أي قياسين متتاليين لمركبة DGNSS (انظر). يتم استيفاء الموضع الدقيق بناءً على الطابع الزمني.هامش5 تمت إجراء المعالجة اللاحقة لـ DGNSS ووضع العلامات الجغرافية للصور تلقائيًا باستخدام Batchscript مخصص، والذي استفاد من كود RTKlib demo5 b30، الذي نشرتهRTKlibexplorerوExifTool.

الشكل 8. مسار طيران DeltaQuad كما هو مسجل بواسطة DGNSS الموجود على متن الطائرة (النقاط الخضراء) وأحداث مصراع الكاميرا (النقاط الحمراء). تكشف الصورة المقربة الموضحة في المربع أن الموضع الحقيقي أثناء حدث الغالق يجب أن يتم استيفاءه للمسافة بين إشارتي DGNSS.

الشكل 8. مسار طيران DeltaQuad كما هو مسجل بواسطة DGNSS الموجود على متن الطائرة (النقاط الخضراء) وأحداث مصراع الكاميرا (النقاط الحمراء). تكشف الصورة المقربة الموضحة في المربع أن الموضع الحقيقي أثناء حدث الغالق يجب أن يتم استيفاءه للمسافة بين إشارتي DGNSS.

ونتيجة لعملية التقاط البيانات بلغ إجمالي عدد الصور 32,127 حجمًاhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">7952×5304" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">7952 × 53047952×5304تم التقاط وحدات البكسل بتنسيق ARW الخام من سوني. وبعد التحويل إلى تنسيق التبادل DNG بلغ حجم كل صورة حوالي 83.5 ميجابايت. تم تحويل إشارات DGNSS الأولية من تنسيق UBX الخاص بـ u-blox إلى تنسيق التبادل RINEX. تحتاج ملفات المراقبة والملاحة إلى 9-11 ميجابايت لكل رحلة.

4. التصوير المساحي ثلاثي الأبعاد

يتعمق هذا الفصل في تقنيات معالجة البيانات المتقدمة المستخدمة لتحويل الصور الجوية الملتقطة وعلاماتها الجغرافية إلى نموذج ثلاثي الأبعاد عالي الدقة ومرجع جغرافي، ومن الآن فصاعدا نموذج أوروك ثلاثي الأبعاد. عند إنشاء النموذج ثلاثي الأبعاد من الصور ثنائية الأبعاد لهذا المشروع، تم استخدام برنامج Reality Capture ، وهو برنامج مسح مساحي عالي الأداء، للتعامل مع حجم كبير من البيانات (31,710 صورة بدقة 42 ميجابكسل لكل منها). يستخدم هذا البرنامج طريقة Structure-from-Motion (SfM)، وهي طريقة لإعادة بناء الهياكل ثلاثية الأبعاد من مجموعات صور غير مستهدفة (Luhmann et al.الاقتباس2019 ، 509-511). لا تقتصر هذه التقنية على العمليات المعتمدة على الطائرات بدون طيار ولكنها تمتد أيضًا إلى العمل على مستوى الأرض في خنادق التنقيب الأثري باستخدام الكاميرات المحمولة (Dell'Unto وLandeschiالاقتباس2022 ; روزفلت وآخرون.الاقتباس2015 ; سكوت وآخرون.الاقتباس2021 ). وفي العصر الحالي، يتم إنجاز الجزء الأكبر من التوثيق الأثري من خلال استخدام هذه التقنية المعتمدة على الصور. لنموذج أوروك ثلاثي الأبعاد. تم تطوير الصور من التنسيق الأولي ثم استيرادها إلى برنامج القياس التصويري ثلاثي الأبعاد Reality Capture. تضمن معلمات معايرة الكاميرا الثابتة والعلامات الجغرافية الدقيقة محاذاة مساحية تصويرية دقيقة وإسنادًا جغرافيًا.يوضح سير العمل. ساعد استخدام جهاز كمبيوتر مخصص للعرض في إدارة معالجة البيانات، حيث أن معظم الخطوات أثناء القياس التصويري ثلاثي الأبعاد تحتاج إلى أقصى قدر من القوة الحسابية. يتم سرد موارد الأجهزة لجهاز الكمبيوتر التصويري ثلاثي الأبعاد في.

الشكل 9. نظرة عامة على أساليب التصوير المساحي ثلاثي الأبعاد، المطبقة على الصور الجوية لأوروك-وركا. والنتيجة هي 9 مليارات شبكة مثلثة (نموذج أوروك ثلاثي الأبعاد) والتي تمثل مساحة بحث تبلغ 40 كيلومترًا مربعًا

الشكل 9. نظرة عامة على أساليب التصوير المساحي ثلاثي الأبعاد، المطبقة على الصور الجوية لأوروك-وركا. والنتيجة هي 9 مليارات شبكة مثلثة (نموذج أوروك ثلاثي الأبعاد) والتي تمثل مساحة بحث تبلغ 40 كيلومترًا مربعًا.

4.1. تطبيع الإضاءة

في تخصصات مثل علم الآثار ومراقبة المحاصيل الزراعية، حيث يعد اكتشاف الاختلافات الدقيقة في اللون أمرًا أساسيًا، يصبح تطبيع اللون والظل أمرًا ضروريًا. الهدف هو مواجهة ظروف الإضاءة المختلفة التي تمت تجربتها أثناء المسح الجوي. أثرت هذه الاختلافات، الناجمة عن التغيرات في موقع الشمس وتغطية السحابة، على توفر الضوء وصب الظل والألوان في جميع أنحاء مجموعة البيانات. شهدت مراقبة المحاصيل باستخدام الطائرات بدون طيار تطبيق خوارزميات محددة للتعلم العميق لتصحيح الألوان تلقائيًا (Huang et al.الاقتباس2021 ). كان توقع استخدام مثل هذه التطبيقات المتقدمة في التقاط الصور وأرشفتها في النطاق الديناميكي الأقصى أمرًا حكيمًا في المستقبل.

في الوقت الحالي، تم تطبيق تعيين النغمات القياسي. تم خفض السطوع في المناطق شديدة السطوع ورفعها في المناطق المظللة من أجل إنشاء سيناريو إضاءة أكثر اتساقًا. تم إجراء ذلك على صور النطاق الديناميكي العالي (32 بت) باستخدام RawTherapee 5.4 (فريق تطوير RawTherapeeالاقتباس2018 ) وبالتالي لم يسبب أي خسارة لأن الصورة تحتاج إلى تحويلها إلى 8 بت على أي حال من أجل Reality Capture. تمت إدارة موازنة اللون الأبيض من خلال الإعدادات التلقائية للكاميرا، حيث لم يكن من الممكن العثور على مرجع أكثر موثوقية لمعايرة الألوان.

تم إجراء تطوير الصور على جميع صور DNG باستخدام وظيفة python الملتفة حول فريق تطوير RawTherapee (الاقتباس2019 )، مما أدى إلى 31,710 صورةهامش6 بصيغة PNG 8 بت غير مضغوطة.

4.2. تحويل الإحداثيات

تم تحويل العلامات الجغرافية للصور الجوية (انظر القسم 3.5 ) من خط العرض/خط الطول والارتفاع الإهليلجي (WGS84) إلى منطقة Universal Transverse Mercator Zone 38 North (UTM 38N) باستخدام QGIS. تم تحويل الارتفاعات إلى ارتفاع المجسم الأرضي EGM2008 والذي يعادل في أوروك ارتفاع المجسم الإهليلجي WGS84 بالإضافة إلى 8.2 متر.

4.3. معايرة الكاميرا

يعد تحديد معايرة الكاميرا وتشويه العدسة أمرًا مهمًا للقياس التصويري، لا سيما بالنسبة لمناهج الإسناد الجغرافي المباشر المستندة إلى الطائرات بدون طيار، حيث لا يتم استخدام نقاط مراقبة أرضية (GCPs). شترونر وآخرون. (الاقتباس2021 ) أن أخطاء الارتفاع التي تحدث في هذا النهج تعتمد خطيًا على انحراف البعد البؤري عن القيمة المرجعية. تكمن المشكلة في أنه على الرغم من أن كاميرا Sony RX1R2 لها طول بؤري اسمي ثابت يبلغ 35 مم، إلا أن التغيرات في فتحة العدسة ودرجات الحرارة المتغيرة أثناء التقاط الصور تؤثر على المعايرة وتشويه العدسة لكل صورة (Luhmann et al.الاقتباس2019 ). تظل معلمة الكاميرا الدقيقة أثناء التقاط صورة واحدة غير معروفة. يمكن أن تكون الاختبارات الشاملة لمعايرة الكاميرات مفيدة؛ ومع ذلك، في هذه الحالة، لم يتم إجراؤها.

يمكن لبرنامج Structure-from-Motion (SfM)، مثل Reality Capture، أتمتة عملية المعايرة من خلال ضبط الحزمة الخاصةهامش7 (لومان وآخرون.الاقتباس2019 ). في أساليب الإسناد الجغرافي المباشر، تسبب تعديل الحزمة غير المقيد الذي يسمح لكل صورة بالتقاط قيم فردية، في حدوث أخطاء كبيرة فيما يتعلق بوضع الكاميرا وتم التخلي عنه. أيضًا لأن معلمات الكاميرا الفردية كان من الممكن أن تسبب المزيد من التعقيدات (القسم 4.4 ). وبالتالي، تم توحيد المعلمات الداخلية للكاميرا وكذلك تشويه العدسة لجميع الصور بناءً على القيم المكتسبة في منطقة اختبار صغيرة حيث تتوفر بعض نقاط التحكم الأرضية (GCPs)، بالإضافة إلى مواقع الكاميرا المعروفة. تمت معايرة الصور بقيمة ثابتة للجميع، مع الضبط التلقائي للحزمة من Reality Capture، ثم تم تحسين الطول البؤري عن طريق الاختبار مقابل نقاط التحكم الأرضية المتاحة. تم استخدام المعلمات الثابتة المضبوطة بدقة للمعايرة وتشويه العدسة للمسح بأكمله (انظر الجدول 1).).

الجدول 3. معلمات الكاميرا الثابتة معايرة على منطقة اختبار مع نقاط المراقب

4.4. محاذاة الكاميرا

تُستخدم محاذاة الكاميرا في SfM لتقدير البنية ثلاثية الأبعاد للمشهد من صور ثنائية الأبعاد متعددة. يبدأ الأمر باكتشاف الميزات المميزة عبر هذه الصور ومطابقتها، مثل الحواف أو الزوايا. تقوم الطريقة بعد ذلك بتقدير مواقع الكاميرا واتجاهاتها النسبية لكل صورة وتثليث الإحداثيات ثلاثية الأبعاد لهذه الميزات، لإنشاء تمثيل ثلاثي الأبعاد أولي للمشهد. يتم ضبط هذه العملية من خلال إجراء يسمى ضبط الحزمة، والذي يعمل على تحسين معلمات الكاميرا ومواضع النقاط ثلاثية الأبعاد لتقليل الأخطاء في إعادة البناء. في Reality Capture، يُطلق على نتيجة الصور المحاذاة بنجاح اسم "المكون" وهو الكيان الرئيسي لمزيد من المعالجة.

لإنتاج نموذج مستمر ودقيق، من الضروري أن تتم محاذاة جميع الصور من جميع مربعات الطيران داخل نفس المكون، وفقًا للشروط التالية:

  • أقصى استخدام 124 جيجا بايت رام

  • ما لا يقل عن 40.000 ميزة لكل صورة

  • خطأ في الإسقاط بحد أقصى 1 بكسل

  • القيم الثابتة لتشويه العدسة ومعلمات الكاميرا

  • موضع الكاميرا الناتج أقرب ما يكون إلى العلامة الجغرافية.

تتطلب عملية المحاذاة استخدام ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بشكل مكثف، نظرًا لأن جميع الميزات من جميع الصور، والتي يجب محاذاتها، يجب تحميلها في الذاكرة. حدثت حالات فشل في تخصيص الذاكرة عندما تم أخذ 40 ألف ميزة من جميع الصور البالغ عددها 31 ألف صورة في الحساب.

ولمعالجة تحدي المحاذاة هذا، تم وضع بلاط خاصهامشتم تطبيق وظيفة 8 لمحاذاة الصور في مجموعات فرعية أصغر. استنادًا إلى العلامات الجغرافية المتاحة للصور، تم الاستعلام عنها لإنشاء 29 مجموعة فرعية تحتوي كل منها على صور لمربع طيران واحد بالإضافة إلى صور مجاورة من مربعات الطيران المجاورة تبلغ تقريبًا. 1500 صورة. بعد ذلك، تمت محاذاة كل مجموعة فرعية بشكل منفصل، باتباع الشروط المذكورة أعلاه ثم تم دمجها مرة أخرى معًا بناءً على كاميرات متطابقة بين مربعات الطيران المجاورة.يوضح هذه الكاميرات المتجاورة، والتي تعمل بمثابة العمود الفقري لمحاذاة جميع الكاميرات داخل مكون واحد.

الشكل 10. توضيح شبكة الكاميرا المجاورة التي تمتد عبر منطقة البحث. تسمح هذه الكاميرات، التي تتم مشاركتها بواسطة البلاطات المجاورة، بدمج المكونات بعد اكتمال محاذاة الصور المكثفة لذاكرة الوصول العشوائي (RAM) لكل لوحة.

الشكل 10. توضيح شبكة الكاميرا المجاورة التي تمتد عبر منطقة البحث. تسمح هذه الكاميرات، التي تتم مشاركتها بواسطة البلاطات المجاورة، بدمج المكونات بعد اكتمال محاذاة الصور المكثفة لذاكرة الوصول العشوائي (RAM) لكل لوحة.

يتم تضمين الإحداثيات المقاسة بدقة لكل كاميرا (القسم 3.5 )، المحولة إلى نظام الإحداثيات UTM38 (القسم 4.2 )، مباشرة في عملية المحاذاة. تضطر خوارزمية SfM إلى وضع الكاميرات في أقرب مكان ممكن من هذه المواضع السابقة. تمت محاذاة مجموعة مكونة من 31620 صورة بنجاح. يتم توفير معلمات الكاميرا الدقيقة وتشويه العدسة وموضع الكاميرا المستند إلى SfM وموضع الكاميرا السابق كملحق (انظر الملاحق "الكاميرا"http://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">نوع العقدة غير معروف: الخطUnknown node type: fontPositions.csv'). حقيقة أن غالبية الصور بها خطأ RMSE منخفض في مقارنة الإحداثيات المشتقة من SfM مع الإحداثيات المقاسة في العالم الحقيقي ()، يوضح أن طريقة المحاذاة كانت ناجحة. تعتبر مواضع الكاميرا هذه مسؤولة عن الإسناد الجغرافي للنموذج.

الشكل 11. توزيع خطأ RMSE المحسوب لمواضع الكاميرا (الموضع المستند إلى SfM مقارنة بقياسات DGNSS) البالغ 29,236 من 31,620 صورة يقع ضمن النطاق التعسفي 0-30 سم، المعروض في الرسم ال

الشكل 11. توزيع خطأ RMSE المحسوب لمواضع الكاميرا (الموضع المستند إلى SfM مقارنة بقياسات DGNSS) البالغ 29,236 من 31,620 صورة يقع ضمن النطاق التعسفي 0-30 سم، المعروض في الرسم البياني.

4.5. إعادة البناء الكثيفة والملمس

تم تكثيف المكون المحاذي، الذي يحتوي على سحابة نقطية متناثرة مكونة من 151 مليون نقطة، ودمجه في Reality Capture لإنشاء شبكة تفصيلية سلسة. ومع ذلك، نظرًا للوقت الكبير للحوسبة ومتطلبات مساحة القرص، خاصة بالنسبة لخرائط العمق، لم تتم إعادة بناء النموذج بأعلى التفاصيل الممكنة. في الوقت الحالي، كانت التفاصيل العادية التي تتضمن نصف دقة الصورة كافية بالضرورة. استمرت العملية لمدة 8.5 يومًا مما أدى إلى إنتاج 9.3 مليار نموذج مثلث.

ثم تم فك هذا النموذجهامش9 مع دقة نسيج ثابتة مضبوطة على الدقة المثالية البالغة 3.32 سم التي اقترحتها Reality Capture. تمت بعد ذلك زخرفة النموذج باستخدام جميع الصور المعينة حسب النغمات البالغ عددها 31,620 كمصادر (انظر القسم4.1). إجمالي عدد 1024 ملف نسيج بدقة 8K (http://www.w3.org/1998/Math/MathML">8192×8192" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">8192 × 81928192×8192بكسل) خلال أسبوع آخر من وقت الحساب المكثف لوحدة المعالجة المركزية.

5. التصور

إن الحصول على كميات كبيرة من بيانات الهندسة والملمس ثلاثية الأبعاد يثير التحدي المتمثل في التصور الفعال. أحد التحديات الكبيرة في هذا الصدد هو "الحدود المتعددة" التي تواجه النماذج عالية المضلع التي تنتجها برامج القياس التصويري ثلاثي الأبعاد مثل Agisoft Metashape وReality Capture. يمكن لمجموعات القياس التصويري الشائعة المستندة إلى ما يقرب من 1000 صورة أن تولد بسهولة ما يصل إلى 100 مليون نموذج مثلث. ومع ذلك، حتى برامج الرسومات ثلاثية الأبعاد المتقدمة مثل Blender أو 3DsMax يمكنها عادةً تحميل وعرض الحد الأقصى. 15 مليون مثلثات. تتطلب مشكلة الحدود المتعددة هذه حلولاً تتطلب عمالة مكثفة، مثل إعادة تصميم الشبكات عالية البولي باستخدام إصدارات منخفضة البولي مصممة يدويًا (Di Ciaccio et al.الاقتباس2021 ; شعباني وآخرون.الاقتباس2022 ; شي ووالاقتباس2022 )، تطبيق أساليب التبسيط الآلي (Keleşğlu وÖzerالاقتباس2021 )، تطوير حلول مخصصة لمستوى التفاصيل (LOD) (Agugiaro et al.الاقتباس2011 ) واستخدام مواد مثل الخرائط العادية أو النتوءية أو الإزاحة (Lee, Moreton, and Hoppeالاقتباس2000 ). بهذه الطرق، يتم تحسين مظهر النماذج منخفضة البولي. ويكمن مفتاح تكامل البيانات في التغلب على هذه القيود التقنية، وضمان إمكانية توسيع التوأم الرقمي بسهولة باستخدام نماذج إضافية معقدة ومفصلة. في حين أن العمل المستقبلي سيحاول إضافة المزيد من الوظائف إلى التوأم الرقمي، فإن الأولوية حاليًا هي اختبار ما إذا كان من الممكن تصور شبكة ثلاثية الأبعاد تحتوي على واحد أو عدة مليارات من المثلثات وأكثر من ألف ملف نسيج على الأجهزة القياسية. يعد التصور السلس للتوأم المادي، والذي تمثله نتائج القياس التصويري ثلاثي الأبعاد، متطلبًا أساسيًا لكي يستضيف البرنامج التوأم الرقمي للمواقع الأثرية الكبيرة. يصف هذا القسم منصات التوأم الرقمية المحتملة المستخدمة حاليًا ويقترح بدائل لها.

5.1. منصات التوأم الرقمية

5.1.1. نظم المعلومات الجغرافية ثلاثية الأبعاد

إن أساليب نظم المعلومات الجغرافية القياسية ثنائية الأبعاد، على الرغم من فعاليتها في المناظر الطبيعية المسطحة، إلا أنها لا تستطيع تمثيل الأشكال الهندسية المعقدة ثلاثية الأبعاد (Banfi et al.الاقتباس2022 ; جوان و هالوتالاقتباس2020 ) وتصور مناظر جانبية مهمة جدا في علم الآثار. وقد حفزت هذه الفجوة البحث عن نهج نظم المعلومات الجغرافية ثلاثي الأبعاد في علم الآثار (جيلينجز وجودريكالاقتباس1996 ; هاريس ولوكالاقتباس1996 ; جونزالاقتباس1989 ; ميرلوالاقتباس2016 ; مغتصبالاقتباس1990 )، يتماشى بشكل وثيق مع البحث عن منصة رقمية مزدوجة لمواقع التراث الثقافي (Banfi et al.الاقتباس2022 ; فوتو وفوناري ولورينسوالاقتباس2023 ب ).

تم تنفيذ مشروع طموح للغاية لنظم المعلومات الجغرافية ثلاثية الأبعاد للتنقيب الأثري في كامبينج، السويد: Dell'Unto et al. (الاقتباس2017 ) طور سير عمل يسمح بإنتاج نماذج ثلاثية الأبعاد منخفضة التضليع ومعتمدة على القياس التصويري، وتصورها في ArcScene وتوجيه الميزات على الأجهزة اللوحية في الميدان. منذ ذلك الحين، قامت شركة البرمجيات Esri بتطوير ArcGIS Pro الخاص بها إلى نظام معلومات جغرافية ثلاثي الأبعاد ذو قدرة عالية مع إمكانات العرض والتوجيه وتمثيل فوكسل والتحليل. يعد سير العمل المستند إلى ArcGIS المطبق في مشروع Kämping مثيرًا للإعجاب ويمكن أن يصبح أداة شائعة للتوثيق الأثري ثلاثي الأبعاد. ومع ذلك، فإن البرنامج مكلف ومملوك وقدرات العرض محدودة. بيبي وآخرون. (الاقتباس2021 ) مخطط سير عمل معقد إلى حد ما لتضمين Rhino وGrasshopper وMeshlab من أجل إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد مبسط مناسب للعرض في ArcGIS.

5.1.2. بيم

في مجال التراث الثقافي، يتم التركيز في الغالب على المباني والمحاولة هي تحقيق نماذج رقمية مزدوجة تعتمد على BIM. يتم تعزيز BIM من خلال السحب النقطية المستمدة من المسح في العالم الحقيقي من أجل إنشاء نماذج بارامترية ثلاثية الأبعاد من خلال إجراء الهندسة العكسية اليدوية (Di Ciaccio et al.الاقتباس2021 ; شعباني وآخرون.الاقتباس2022 ; شي ووالاقتباس2022 ). ومع ذلك، فإن الشكل المعقد والسمات غير المتجانسة في المباني التراثية تتعارض مع معايير BIM (Pocobelli et al.الاقتباس2018 ). تعد الشبكات ثلاثية الأبعاد أكثر ملاءمة لتمثيل الأصول المادية الموجودة بتفصيل كبير، لا سيما أنه يمكن تطبيق الأنسجة بسهولة (Antinozzi وFiorilloالاقتباس2022 ; فريتش وآخرون.الاقتباس2021 ). من وجهة نظر أثرية، حيث يوجد التوأم المادي دائمًا قبل التوأم الرقمي، وإن كان في حالة منتشرة ومتآكلة، فإن برمجيات BIM لا تمثل بالتأكيد الأداة المثالية، حيث تم تطويرها في الأصل لتصميم النماذج قبل البناء.

5.1.3. محركات اللعبة

تم تطوير أحد أول نظم المعلومات الجغرافية ثلاثية الأبعاد لعلم الآثار على شبكة الإنترنت بواسطة مشروع MayaArch3D . وكان الهدف هو دمج البيانات المتفرقة عن مدينة كوبان القديمة في هندوراس، التي تعود لحضارة المايا، في نظام واحد، من أجل التصور والتحليل. تعتمد تقنية التصور والاستعلام المكاني على Unity3D وPostgreSQL. من أجل التعامل مع عدد المضلعات، تم تقديم نظام LOD مخصص يعتمد على أربعة LODs والتي يتم عرضها بناءً على مسافة العرض. يتصور LOD1 3700 بنية مع 19000 مضلع. وتستند هذه إلى بيانات نظم المعلومات الجغرافية ثنائية الأبعاد. يوفر LOD2 وLOD3 كيانات المباني الفرعية ويعرضان عمليات إعادة بناء المباني ثلاثية الأبعاد بما في ذلك العناصر المبسطة المستندة إلى الواقع. يُظهر LOD4 الهندسة عالية الدقة لهذه العناصر في عارض يركز على الكائن (Agugiaro et al.الاقتباس2011 ).

يعد MayaArch3D مشروعًا رائدًا مهمًا لأن المبادرين أدركوا الحاجة إلى بيئة افتراضية ثلاثية الأبعاد لدمج البيانات غير المتجانسة للمعلومات الأثرية وقاموا بتطوير حل يعتمد على قدرات العرض لمحرك اللعبة، في هذه الحالة Unity3D. ومع ذلك، فإن القدرات المحدودة لعرض الأشكال الهندسية في Unity جعلت تطوير نظام LOD ضروريًا. ومع التكنولوجيا المطبقة على Uruk-VR، لم يعد هذا ضروريًا بعد الآن ويمكن تقديم المزيد من التفاصيل الهندسية والملمسية.

5.1.4. أوبنسينغراف

في ورقتهم، باكلي وآخرون. (الاقتباس2019 ) تقديم LIME، وهو برنامج ثلاثي الأبعاد جديد مصمم خصيصًا للتطبيقات العلمية الجيولوجية. الدافع الرئيسي لها هو، مثل مشروع Uruk-VR، الاستفادة الكاملة من البيانات المكانية ثلاثية الأبعاد التي تم التقاطها باستخدام التصوير المساحي أو LiDAR. تمت كتابة LIME بلغة البرمجة C++، وتتضمن مكتبة OpenSceneGraph (OSG) للعرض ثلاثي الأبعاد. لدى LIME قيود من حيث حجم النموذج وملفات النسيج. بالنسبة للآلات القياسية، توصي شركة LIME بما يصل إلى حوالي. 3 ملايين مثلث في قسم نموذجي واحد. يجب تحميل أنسجة النماذج في ذاكرة الرسومات. لذلك، فإن حجم نموذج LIME وقيود ملف النسيج، تمامًا مثل تلك الموجودة في معظم برامج العرض ثلاثي الأبعاد الأخرى، قد تكون عائقًا للمستخدمين الذين لديهم مجموعات بيانات كبيرة أو عالية الدقة.

ضع في اعتبارك المكاسب الكبيرة التي يمكن تحقيقها إذا أمكن عرض النماذج عالية التفاصيل مباشرةً والتعامل معها في حالتها الأصلية ذات المضلعات العالية! وهذا من شأنه أن يوفر الوقت في تقليل المضلعات مع تمكين تكامل المزيد من التفاصيل.

5.2. هندسة نانيت الافتراضية

حتى وقت قريب، لم يكن هناك أي برنامج قادر على عرض مليارات المثلثات في الوقت الفعلي، ولا حتى على الأجهزة على مستوى الصناعة. تم تقديم الحل لمشكلة عرض الشبكات عالية البولي في CGI من خلال إصدار 2020 من تقنية Nanite المتوفرة في Unreal Engine 5. يعتمد Nanite على تنسيق جديد تمامًا للشبكات المثلثة، حيث يتم تجميع المثلثات في مجموعات ويتم تجميع LODs يتم إنشاؤها تلقائيًا لكل مجموعة (Karis وStubbe وWihlidalالاقتباس2021 ) (موضح في). في الواقع، Nanite هو نظام LOD عام تمامًا ينطبق على أي أصل شبكي ثابت. ونتيجة لذلك، فإنهم يستخدمون عددًا قليلاً جدًا من الموارد الرسومية. تعد تقنية العرض أيضًا جديدة وتستفيد من خط أنابيب يعتمد على وحدة معالجة الرسومات بالكامل والتصفية والبث على أساس المجموعة. وهذا يعني أنه يتم عرض فقط تلك التفاصيل الخاصة بشبكة النانو والتي تكون مرئية للمستخدم (Karis وStubbe وWihlidalالاقتباس2021 ). يتم بث جميع الأشكال الهندسية من القرص ولا تستنفد ذاكرة وحدة معالجة الرسومات (Karis وStubbe وWihlidalالاقتباس2021 ).

الشكل 12. يتم تجميع مثلثات شبكة النانو (يمين) في مجموعات (وسط) ويتم إنشاء مستوى التفاصيل تلقائيًا لكل مجموعة لتقديم التفاصيل الضرورية فقط بكفاءة. ويمكن تصور جودة الصورة الناتجة (يسارًا) في الوقت الفعلي.

الشكل 12. يتم تجميع مثلثات شبكة النانو (يمين) في مجموعات (وسط) ويتم إنشاء مستوى التفاصيل تلقائيًا لكل مجموعة لتقديم التفاصيل الضرورية فقط بكفاءة. ويمكن تصور جودة الصورة الناتجة (يسارًا) في الوقت الفعلي.

على الرغم من أن تقنية Nanite تسمح بعرض مليارات المضلعات، إلا أنها لا تدعم استيراد شبكات ذات حجم غير محدود دفعة واحدة. يتعطل الاستيراد والتحويل إلى Nanite عندما تكون الشبكات أكبر من 40 مليون مثلث. لقد تم الاقتراب من هذا الحد الحاسم تجريبيًا ويبدو أنه مستقل عن الأجهزة. بالنسبة لأي شبكة أقل من 40 مليون مثلث، يكون نظام الهندسة الافتراضية سهل التنفيذ نسبيًا: يمكن تمكين Nanite عند استيراد الشبكة بنقرة بسيطة. التحويل إلى Nanite يتطلب ذاكرة وصول عشوائي (RAM) ووحدة المعالجة المركزية (CPU) ثقيلة، ولكنه تلقائي بالكامل. استغرق استيراد 40 مليون شبكة مثلثات مع النانيت تقريبًا. 40 دقيقة في Unreal Engine الإصدار 5.0.3 باستخدام أجهزة قوية ("Unreal Engine Computer" في).

5.3. تدفق التركيب الظاهري

أنتجت تركيبة 9 مليار شبكة مثلثات (القسم 4.5 ) إجمالي 1024 ملف نسيج، دقة كل منها 8 كيلو بكسل. يمكن دمج الشبكات التي تدعم تقنية Nanite مع Streaming Virtual Texturing (SVT) والأنسجة بتنسيق UDIM. يعد ذلك ضروريًا لعرض أعداد كبيرة من خرائط النسيج، كما هو الحال بالنسبة لنموذج Uruk ثلاثي الأبعاد. بدون SVT، تكون المشاريع واسعة النطاق مقيدة بشكل كبير بذاكرة GPU ويتأثر أداء العرض عندما يتم ترحيل البيانات الفائضة، في شكل ملفات نسيج، بشكل ساذج داخل وخارج ذاكرة GPU (Zhang et al.الاقتباس2021 ). يقوم نظام التركيب الافتراضي الخاص بـ Unreal Engine بتقسيم النسيج ويتدفق إلى ذاكرة وحدة معالجة الرسومات فقط تلك البكسلات المرئية حاليًا. يتم حساب الرؤية بناءً على مخازن العمق القياسية. التشابه الوظيفي مع نانيت ليس من قبيل الصدفة. كان SVT مصدر إلهام لنانيت (كاريس، ستوب، ويهليدالالاقتباس2021 ).

5.4. إعداد الأصول

لإدارة حد استيراد المثلثات البالغ 40 مليون مثلث في Unreal Engine (القسم 5.2 )، كانت هناك حاجة إلى إعداد الأصول الإستراتيجية. كان لا بد من إجراء التبسيط والتبليط في Reality Capture، وتحويل نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد إلى بلاطات يمكن التحكم فيها وتتوافق مع تخطيط مربعات الطيران الأصلية. تم توضيح سير عمل إعداد الأصول في).

الشكل 14. نظرة عامة على الأساليب المطبقة على نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد، من أجل تصوره في Unreal Engine 5.

الشكل 14. نظرة عامة على الأساليب المطبقة على نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد، من أجل تصوره في Unreal Engine 5.

5.4.1. تبسيط

كان استيراد شبكة المثلثات الكاملة البالغ عددها 9 مليارات مثلث إلى محرك UNreal غير عملي مؤقتًا حيث كان سيستغرق أكثر من أسبوع. ولمعالجة هذه المشكلة، كان لا بد من تقليل إجمالي عدد المضلعات في نموذج أوروك ثلاثي الأبعاد من 9 مليارات إلى 1 مليار مثلث. تم عرض هذه النسخة المكونة من مليار مثلث من نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد في Uruk-VR. تم استخدام خوارزمية التبسيط التلقائية الخاصة بـ Reality Capture، مما أدى إلى تقليل المضلعات بذكاء مع تقليل الاختلافات الهندسية بين النماذج العالية والمنخفضة.يظهر الفرق البصري.

الشكل 13. يعمل التبسيط التلقائي لبرنامج Reality Capture على تقليل عدد المثلثات في الشبكة مع الحد الأدنى من الانحراف عن البنية الأصلية. ومع ذلك، لا يزال هذا التبسيط يحجب التفاصيل والمعلومات الدقيقة. (أ) 9 مليار شبكة مثلثة و (ب) 1 مليار شبكة مثلثة.

الشكل 13. يعمل التبسيط التلقائي لبرنامج Reality Capture على تقليل عدد المثلثات في الشبكة مع الحد الأدنى من الانحراف عن البنية الأصلية. ومع ذلك، لا يزال هذا التبسيط يحجب التفاصيل والمعلومات الدقيقة. (أ) 9 مليار شبكة مثلثة و (ب) 1 مليار شبكة مثلثة.

5.4.2. تبليط

يُعد تبليط نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد، الذي يستهدف ما يقرب من 40 مليون مثلث، أمرًا بالغ الأهمية للتغلب على حد الاستيراد. سمح التبسيط وصولاً إلى مليار مثلث لكل مربع طيران أصلي بالاستيراد إلى Unreal Engine في عملية واحدة. كانت بعض البلاطات كبيرة جدًا وكان لا بد من تقسيمها بشكل أكبر. يعد التداخل الطفيف ضروريًا من أجل إلغاء فقدان المثلثات الموجودة عند حواف المربعات والذي ربما يكون سببه عدم دقة أداة التصفية في Reality Capture. تم فك كل بلاطة شبكية بشكل فردي وتم إعادة إسقاط النسيج من نموذج 9 مليارات مثلثات عليها. تحتوي الشبكة عالية البولي على معلومات تفصيلية عن النسيج. إن إعادة عرض هذا النسيج على شبكة منخفضة البولي يسمح بالاحتفاظ بهذه التفاصيل على الرغم من انخفاض التعقيد الهندسي. تم تصدير البلاطات الشبكية، كل منها مع حوالي 30 ملف نسيج. يصل الحجم الإجمالي للشبكات الـ 29 المصدرة كملفات OBJ إلى 147 غيغابايت. يجب تصدير خرائط النسيج بتنسيق رسم خرائط UDIM، والذي يتيح التعامل مع خرائط النسيج المتعددة كأصل واحد في Unreal Engine، حيث تصل إلى 1024 صورة PNG، بإجمالي 62 جيجابايت.

5.4.3. ترجمة

يستخدم Unreal Engine 4، مثل العديد من برامج الرسومات، دقة تعويم 32 بت للإحداثيات، مما يحد من دقة الرأس إلى 7 أرقام ويقيد دقة العرض في منطقة تبلغ مساحتها 21 كيلومترًا مربعًا (Epic Gamesالاقتباس2022 ). يؤدي تقديم Unreal Engine 5 للأنواع المزدوجة 64 بت إلى تحسين الدقة، ولكن في بداية مشروع Uruk-VR لم تكن "إحداثيات العالم الكبيرة" هذه مدعومة. لمعالجة أخطاء العرض بسبب الدقة المحدودة، تم تطبيق ترجمة تقاربية ثابتة مما يقلل من أرقام الإحداثيات البادئة ويجعلها متاحة للأرقام الزائدة، وبالتالي زيادة دقة الإحداثيات. تقول الترجمة: UTM38 شرقًاhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">−557520.875" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">557520.875-557520.875UTM38 شمالhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: fontUnknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">نوع العقدة غير معروف: الخطنوع العقدة غير معروف: الخطUnknown node type: fontUnknown node type: fontارتفاعhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: fontUnknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">Unknown node type: fontUnknown node type: fontUnknown node type: fontUnknown node type: font.

5.5. الأصول وإعداد المستوى

تم إعداد مستوى أساسي في Unreal Engine باستخدام قالب العارض التعاوني (Epic Gamesالاقتباس2023 ) للاستفادة من ميزات الأدوات وتعدد اللاعبين المثبتة مسبقًا. يعمل في وضع عارض الشخص الأول (FPV). من الناحية النظرية، يمكن لعدة لاعبين الانضمام إلى اللعبة؛ ومع ذلك، لم يتم اختبار هذا. تم تضمين نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد في بيئة بسيطة. عناصر مثل السماء والشمس والسحب الثابتة ثنائية الأبعاد والمناظر الطبيعية منخفضة الدقة،هامشتم دمج 10 بناءً على بيانات الأقمار الصناعية. مع التطبيق المسبق للترجمة، تتم محاذاة جميع المربعات بشكل صحيح فيما يتعلق ببعضها البعض، مما يشكل عالمًا افتراضيًا سلسًا.

يتكون نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد من 29 شبكة نانيت، كل منها مصحوبة بحوالي 30 خريطة نسيج. لضمان العرض الصحيح لجميع القوام وشبكات النانو، تم تحديد الإعداد الأمثل (انظر). مادة واحدةهامشيتم استخدام الشكل 11 كمادة أساسية لجميع البلاطات (شبكات النانيت) لنموذج Uruk-3D. يرتبط كل بلاط بنسخة مادية مشتقة من هذه المادة الأساسية. يجب تعيين المثيل المادي إلى "فتحة المادة" الوحيدة لشبكة Nanite للاستفادة من خرائط النسيج المقابلة.

باستخدام تنسيق تعيين نسيج UDIM، يستورد Unreal Engine جميع ملفات النسيج الثلاثين المرتبطة ببلاط واحد كخريطة نسيج واحدة. ومن خلال تحويل ذلك إلى خريطة Virtual Texture، يتم تنشيط تقنية Streaming Virtual Texturing. يجب بعد ذلك تعيين خريطة النسيج الافتراضي لـ UDIM إلى مثيل المادة المشار إليه في التجانب. تمت أتمتة هذه العملية باستخدام Unreal Engine Python API (راجع Runhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">Unknown node type: fontنوع العقدة غير معروف: الخطimportUE في مستودع المؤلف).

عند التصدير من Reality Capture، يتم تعيين فتحات مواد متعددة للشبكات، واحدة لكل مادة. ومع ذلك، لكي تعمل بنية UDIM بشكل صحيح، يجب أن تحتوي الشبكة على فتحة مادة واحدة فقط. يمكن أن يستغرق حذف فتحات المواد من الشبكات الكبيرة في Unreal Engine وقتًا طويلاً وقد يؤدي إلى حدوث أعطال. تم اعتماد حل أكثر واقعية: تم تصدير الشبكات كملفات OBJ مع ملف MTL قابل للتحرير، وهو ملف نصي بسيط يحدد خصائص المواد لملف OBJ. سمح هذا بإزالة فتحات المواد غير الضرورية قبل الاستيراد إلى Unreal Engine.

إذا تم إعداد هذا التكوين المحدد للبلاطات الشبكية والأنسجة والمواد بشكل صحيح، فيمكن دمج كمية غير محدودة تقريبًا من بيانات الهندسة والنسيج في Unreal Engine. ترتبط جميع الأصول بمادة أساسية واحدة، وهي التي تنظم مظهرها.

6. النتائج

تم بنجاح إنتاج توأم رقمي لـ Uruk-Warka باستخدام أحدث تقنيات التصوير المساحي والتصوري. والنتيجة هي لعبة غير متصلة بالإنترنت تعتمد على Unreal Engine 5، حيث يمكن للمستخدم الطيران بحرية فوق النموذج القائم على الواقع، والتقاط الصور، والإشارة، والقياس. تعمل السماء والغيوم الافتراضية على تحسين مظهر البيئة. على مسافة، يبدو المشهد الافتراضي حقيقيًا، ولكن عندما يقترب اللاعب من مسافة 30 مترًا، يصبح من الواضح أنه ليس كذلك. يتم تحديد الإسناد الجغرافي لـ Uruk-VR في نظام الإحداثيات UTM38N. يمكن إجراء عروض الأفلام في إصدار المطور.

إن نسخة المطورين من Uruk-VR هي مشروع مستمر. يتم تشغيله كمشروع Unreal Editor محلي حيث يمكن استيراد شبكات ثلاثية الأبعاد إضافية وحيث يمكن برمجة وظائف جديدة. كلما تم إنجاز خطوات رئيسية جديدة، يتم تجميع اللعبة لإنشاء نسخة قابلة للتوزيع. يمكن مشاركة الإصدار الأول من Uruk-VR مع شركاء موثوقين لأسباب علمية عند الطلب.هامش12

إلى حد كبير، تلبي Uruk-VR الصفات المطلوبة (المحددة في القسم 2.2 ). في هذا القسم، يتم تقييم Uruk-VR الحالي وفقًا لهذه المتطلبات.

6.1. تغطية

تم التقاط حوالي 32000 صورة جوية عالية الجودة من معظم مناطق البحث. تم عرض الخريطة التي توضح تغطية النموذج أعلاه (انظر). ولأسباب تتعلق بالخصوصية، لم يتم تضمين القرية الواقعة غرب الموقع الأثري في المسح الجوي. علاوة على ذلك، فإن أجزاء معينة من منطقة البحث، خاصة في الجنوب، لا تزال غير خاضعة للمسح بسبب هطول الأمطار المتكرر بشكل غير عادي خلال مهمة الرحلة التي استمرت أسبوعين. وينبغي دمج الـ 15 كيلومترًا مربعًا المتبقية في Uruk-VR في المستقبل. ومع ذلك، فإن التغطية الحالية لنموذج أوروك ثلاثي الأبعاد تمتد على مساحة 40 كيلومترًا مربعًا، وتشمل المناطق ذات الأهمية الأثرية إلى الشمال والشرق من سور المدينة، حيث لم يتم إزعاج السطح بالمستوطنات الحديثة والزراعة.

6.2. الهندسة

يتم تمثيل المشهد الأثري على شكل شبكة مثلثة ذات سطح مغلق تتكون من مليار مثلث. تم تقسيم نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد هذا إلى 29 مربعًا، وتمت ترجمته ثم تصديره من Reality Capture. يتم أرشفة الملفات بتنسيق OBJ. متوسط ​​الدقة المكانية 13.27 نقطة/مhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">نوع العقدة غير معروف: الخطنوع العقدة غير معروف: الخطيتم تحديده من خلال الكثافة السطحية للقمم المحسوبة باستخدام برنامج CloudCompare (Girardeau-Montautالاقتباس2022 ). بناءً على كثافة السطح، يمكن تقدير متوسط ​​مسافة النقطة تقريبًا. 0.275 م.

النقاط في النموذج غير موزعة بالتساوي.، يعرض كثافة السطح المعينة للنقاط ثلاثية الأبعاد لتغطية النموذج بالكامل. تنجم الأنماط الشبيهة بالشبكة، ذات الكثافات المنخفضة والعالية المتناوبة، عن الاختلافات في تداخل الصور داخل كل رحلة وبسبب الكثافة العالية للكاميرا في الشرائط المتداخلة بين الرحلات الجوية المختلفة. من الواضح على الفور منطقة عالية الدقة تقع في وسط المدينة القديمة. هنا، يبلغ متوسط ​​الاستبانة المكانية 20.24 نقطة/مhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">Unknown node type: fontUnknown node type: font. يحدث هذا بسبب أوضاع الكاميرا الإضافية التي تم التقاطها أثناء رحلة إضافية فوق هذه المنطقة المهمة.

الشكل 15. متوسط ​​الاستبانة المكانية 13.27 نقطة/مhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">Unknown node type: fontUnknown node type: fontلا يتم توزيعها بالتساوي. تعرض هذه الخريطة الاختلافات التي تنتج عن تداخل الصور بشكل أو بآخر. وتستفيد الكثافة السطحية العالية في الجزء الجنوبي الغربي، فوق وسط المدينة، من رحلة إضافية.

الشكل 15. متوسط ​​الاستبانة المكانية 13.27 نقطة/م2 غير موزع بالتساوي. تعرض هذه الخريطة الاختلافات التي تنتج عن تداخل الصور بشكل أو بآخر. وتستفيد الكثافة السطحية العالية في الجزء الجنوبي الغربي، فوق وسط المدينة، من رحلة إضافية.

متوسط ​​الاستبانة المكانية الإجمالية البالغة 0.275 م أقل من 0.1 م المطلوبة. يحدث هذا بسبب التبسيط (انظر القسم 5.4.1 ). تم ذلك لتقليل الوقت اللازم للاستيراد إلى Unreal Engine 5.

يوفر النموذج المبسط المتصور حاليًا، والذي يضم مليار مثلث، السياق اللازم لدمج البيانات الجغرافية المكانية المتفرقة من جميع أنحاء الآثار. لم يبدأ بعد الاستكشاف المنهجي للميزات التي يتم التعرف عليها فقط من خلال الارتفاعات الدقيقة في هندسة السطح. إذا كانت هناك حاجة إلى هندسة أكثر تفصيلاً، فيمكن استيراد أجزاء من النموذج غير المبسط المكون من 9 مليارات مثلث إلى Unreal Engine، والذي من المتوقع أن يحقق دقة أعلى من 0.1 متر المطلوبة. وبدلاً من ذلك، إذا كانت هناك حاجة إلى تفاصيل أعلى، فيمكن إعادة بناء المسح التصويري ثلاثي الأبعاد بأقصى قدر من التفاصيل. لتوضيح الاختلافات بين الحد الأقصى للدقة المكانية الممكنة ونموذج المليار مثلث الممكّن حاليًا، تمت معالجة منطقة مثال بأقصى قدر من التفاصيل. من خلال مقارنة نموذج المليار مثلث، والذي يمثل هيكل البرج القديم باستخدام 170.000 مثلث، بنموذج الدقة القصوى الذي يستخدم 7.95 مليون مثلث على نفس الهيكل (انظر) ، نقدر أنه من الممكن تحسين التفاصيل الهندسية للمشهد الافتراضي بحوالي 40 مرة.

الشكل 16. تكشف مقارنة هندسة نموذج المليار مثلث المتصور حاليًا (يسار) بأعلى دقة ممكنة (يمين)، أن الصور الجوية الملتقطة يمكن أن تقدم تفاصيل هندسية أكثر بـ 40 مرة.

الشكل 16. تكشف مقارنة هندسة نموذج المليار مثلث المتصور حاليًا (يسار) بأعلى دقة ممكنة (يمين)، أن الصور الجوية الملتقطة يمكن أن تقدم تفاصيل هندسية أكثر بـ 40 مرة.

على الرغم من أن أسلوب المسح يبدو أن لديه إمكانات أكبر مما هو واضح حاليا في التوأم الرقمي، إلا أن هناك قيودا. على سبيل المثال، يواجه التصوير المساحي الجوي صعوبات في تمثيل الهياكل الرأسية الأصغر بدقة مثل الأعمدة الأسمنتية وعناصر السياج (انظر). من خلال زيادة تفاصيل إعادة الإعمار، تم تحسين المشكلة ولكن لم يتم حلها. يتطلب السبب الجذري لهذه المشكلة مزيدًا من التحقيق ولكن من المحتمل أن ينبع من المنظور من أعلى إلى أسفل المستخدم في المسح المساحي. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن المناظر الجانبية للمباني الأكبر حجمًا تم تصويرها بشكل مُرضٍ في التوأم الرقمي.

الشكل 17. سواء كان النموذج ثلاثي الأبعاد يبدو "واقعيًا" أم لا، يعتمد ذلك على مسافة المشاهد. إن مشاهدة التوأم الرقمي لأوروك على مسافات أقرب من 30 مترًا يكشف عن ميزات هندسية وملمس غير واقعية.

الشكل 17. سواء كان النموذج ثلاثي الأبعاد يبدو "واقعيًا" أم لا، يعتمد ذلك على مسافة المشاهد. إن مشاهدة التوأم الرقمي لأوروك على مسافات أقرب من 30 مترًا يكشف عن ميزات هندسية وملمس غير واقعية.

6.3. مظهر واقعي

تصف الجودة "الواقعية" للنموذج ثلاثي الأبعاد الظاهرة التي تظهر فيها بعض عروض النماذج ثلاثية الأبعاد "شبه حقيقية"، مما يجعل من الصعب تمييزها عن الصورة الفوتوغرافية. هذه الجودة غامضة. لا يعتمد الأمر فقط على جودة الصورة، التي يُفترض أنها المرجع، ولكن أيضًا على المسافة التي يتم من خلالها عرض النموذج ثلاثي الأبعاد. على مسافة بعيدة، حتى النماذج ذات الدقة المنخفضة قد تبدو واقعية. بالمقارنة مع الصور الملتقطة من الأرض، لا يبدو جهاز Uruk-VR واقعيًا (انظر). لا يمكن لدقة نسيجها التي تبلغ 3.32 سم أن تتنافس مع دقة أقل من ملليمتر للصورة المقربة. وبالتالي، فإنه يثير مسألة المسافة من الأرض التي يبدو فيها العرض في الوقت الفعلي واقعيًا. من خلال المقارنة المرئية للعروض (انظر) ، نقترح أن يحقق Uruk-VR الواقعية على مسافة 30 مترًا من السطح. يكشف الفحص الدقيق عن أنسجة منقطة، مما يبدد الوهم. يُظهر النسيج المرئي نفس جودة الصور الجوية الأصلية تقريبًا، على سبيل المثال، يتم توفير صورتين عاليتي الدقة كملاحق: صورة جوية أصلية واحدة (انظر الملحق "مقارنة الجودة"http://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">نوع العقدة غير معروف: الخطUnknown node type: fontFP87DSC03592.png') وعرض واحد من داخل Uruk-VR (انظر الملحق 'ComparequalityUruk-VR.png')، وكلاهما من نفس المنظور تقريبًا. الاختلافات دقيقة. فقط على مستوى وحدات البكسل الفردية يظهر العرض أكثر ضبابية قليلاً من الأصل.

الشكل 19. لحساب خطأ تحديد الموقع العالمي لنموذج Uruk-3D، تم قياس 10 نقاط نقاط أرضية على المعالم الطبيعية، مثل زاوية أساس العمود. الإحداثيات العالمية المقاسة بمدى الوصول RS2 (يسار) موضحة في نفس المكان في Uruk-VR (يمين)، وموقعها دقيق للغاية.

الشكل 19. لحساب خطأ تحديد الموقع العالمي لنموذج Uruk-3D، تم قياس 10 نقاط نقاط أرضية على المعالم الطبيعية، مثل زاوية أساس العمود. الإحداثيات العالمية المقاسة بمدى الوصول RS2 (يسار) موضحة في نفس المكان في Uruk-VR (يمين)، وموقعها دقيق للغاية.

الدقة المكانية لـ Uruk-VR، مع دقة هندسية تبلغ 0.275 مترًا ودقة نسيج تبلغ 0.032 مترًا، أقل قليلاً من الجودة المستهدفة. وعلى الرغم من ذلك، تظل الجودة عالية بما يكفي لاستخدامها كسياق عام لدمج البيانات الجغرافية المكانية الأخرى. ومع ذلك، فمن الضروري تقييم ما إذا كان التوأم الرقمي يمكنه تحقيق الغرض المقصود منه وهو اكتشاف المعالم الأثرية من خلال المقارنة العملية. كمثال،يعرض التمثيل الافتراضي للميزات محل الاهتمام المذكورة سابقًا والموضحة في الصور الأرضية (راجع). بالنسبة للهياكل مثل الجدران والقنوات، يبدو أن التوأم الرقمي يوفر دقة كافية (انظر(ب)). يمكن أيضًا تمييز شظايا الطوب. ومع ذلك، فإن اكتشاف قطع السيراميك حسب اللون يمثل تحديًا، ويرجع ذلك على الأرجح إلى تشابه تركيب المواد مع التربة. ومع ذلك، يمكن التعرف على مجموعات السيراميك بسبب الارتفاع الطبوغرافي الطفيف الذي تحدثه، والذي يتم تمثيله بدقة في هندسة نموذج أوروك ثلاثي الأبعاد، حتى في النسخة المبسطة التي تحتوي على مليار مثلث.

الشكل 18. تقييم مظهر المعالم الأثرية المبلغ عنها من المسح الأرضي (قارن) في أوروك-VR. (أ) تمثل البقع السوداء في المقدمة شظايا الطوب المرئية في الصورة الأرضية. ومع ذلك، فإن التمييز بين قطع السيراميك والتربة يمثل تحديًا في Uruk-VR و(ب) في Uruk-VR، تكون القناة القديمة مرئية بوضوح، مما يظهر تباينًا أكثر وضوحًا في التربة مما هو عليه في الواقع.

الشكل 18. تقييم مظهر المعالم الأثرية المبلغ عنها من المسح الأرضي (قارن الشكل 3) في Uruk-VR. (أ) تمثل البقع السوداء في المقدمة شظايا الطوب المرئية في الصورة الأرضية. ومع ذلك، فإن التمييز بين قطع السيراميك والتربة يمثل تحديًا في Uruk-VR و(ب) في Uruk-VR، تكون القناة القديمة مرئية بوضوح، مما يظهر تباينًا أكثر وضوحًا في التربة مما هو عليه في الواقع.

6.4. دقة

تم تقييم دقة نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد، الذي تم قياسه في نظام الإحداثيات UTM Zone 38N، باستخدام عشر نقاط تحكم أرضية (GCPs) غير مشاركة في عملية المحاذاة التصويرية. تم إجراء الإسناد الجغرافي للنموذج باستخدام وضعيات الكاميرا DGNSS، مع نقاط التحكم الأرضية (GCPs) حصريًا للتحقق من صحة الطريقة. يتوفر تقرير محاذاة قياسي (انظر الملاحق "Uruk-3d-modelhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">نوع العقدة غير معروف: الخطUnknown node type: fontمحاذاة التقرير.html').

يفي النموذج بمتطلبات الدقة، ويظهر خطأ في تحديد الموقع العالمي أقل من 10 سم وخطأ محلي في المسافة أقل من 5 سم. ويتجلى ذلك من خلال RMSE الإجمالي البالغ 6.78 سم ودقة المسافة المحلية البالغة 4.8 سم. تم إجراء تحليل الدقة باستخدام نقاط التحكم الأرضية (GCPs) المستمدة من Reality Capture، وليس مباشرة من Unreal Engine. لضمان اتساق هذا المستوى من الجودة في Uruk-VR، تمت مقارنة نقاط التحكم الأرضية، بعد استيرادها بناءً على الإحداثيات المقاسة وتطبيق الترجمة اللازمة (كما هو مفصل في القسم 5.4.3 )، بصريًا بين العالم الحقيقي وURuk-VR. VR التوأم الرقمي. وتؤكد هذه المقارنة دقة النموذج العالية كما هو موضح في.

على الرغم من أن استخدام 10 نقاط مراقبة أرضية غير كافٍ لإجراء تقييم شامل لطريقة الإسناد الجغرافي المباشر، إلا أن دقتها تتوافق مع النتائج السابقة (Štroner et al.الاقتباس2021 ). بالنسبة للتطبيقات المقصودة مثل حساب الكتل الأرضية لأعمال الترميم أو تحديد السمات الأثرية في التوأم الرقمي، تكون الدقة كافية. ومع ذلك، بالنسبة لعمليات المحاكاة التي تتضمن ديناميات الموائع، قد يكون من الضروري إجراء المزيد من تقييم الدقة، خاصة للمنحدرات، من خلال مسوحات GCP الإضافية.

6.4.1. الموقف العالمي

تم قياس عشرة نقاط نقاط أرضية في عامي 2021 و2022، بعد 3 إلى 4 سنوات من المسح الجوي، لتقييم دقة الموقع العالمي للنموذج ثلاثي الأبعاد. تم اختيار الميزات الطبيعية، التي يمكن تحديدها في كل من الواقع والنموذج ثلاثي الأبعاد، كنقاط اتصال أرضية. تم تسجيل إشارة GNSS أولية لمدة عشرين دقيقة لكل نقطة اتصال أرضية باستخدام جهاز استقبال DGNSS متعدد النطاقات Emlid Reach RS2، والموضع على ارتفاع 1.52 مترًا فوق مستوى سطح الأرض ومثبت على حامل ثلاثي الأرجل ().

تمت معالجة الإشارات الأولية في الوضع الثابت PPK عبر Emlid Studio 1.2. حصلت جميع القياسات على جودة ثابتة مع دقة غموض صحيحة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS). فقط من أجل التقييم، تم دمج نقاط التحكم الأرضية في مشروع التصوير المساحي الجغرافي والمحاذي. تم وضع علامة على كل نقطة على 10-15 صورة لحساب موضع النموذج ثلاثي الأبعاد. يتم توفير أمثلة لهذه المراجع على الصور (انظر الملحق "GCPimageproof/20221120http://www.w3.org/1998/Math/MathML">_" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">__103445http://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">نوع العقدة غير معروف: الخطنوع العقدة غير معروف: الخطairRC.JPG').

كان RMSE للنموذج ثلاثي الأبعاد المحدد جغرافيًا، مقارنةً بنقاط التحكم الأرضية، 0.037 مترًا من الشرق إلى الغرب، و0.027 مترًا من الشمال إلى الجنوب، وارتفاع 0.05 مترًا، بإجمالي RMSE إجمالي يبلغ 0.0678 مترًا (). يتم عرض التوزيع المكاني والأخطاء لنقاط التحكم الأرضية، المحسوبة على أنها أطوال متجهة ثلاثية الأبعاد من الإحداثيات الحقيقية إلى الإحداثيات النموذجية، في. تم استكمال ملف CSV بالقيم الحقيقية والمتوقعة (انظر الملحق "Globalhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">Unknown node type: fontUnknown node type: fontموضعhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">Unknown node type: fontUnknown node type: fontدقةhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">Unknown node type: fontنوع العقدة غير معروف: الخطGCPs.csv').

الشكل 20. توضح هذه الخريطة موقع نقاط التحكم الأرضية المقاسة المستخدمة للتحقق من دقة نموذج Uruk-3D. تصور الألوان الخطأ، المحسوب على أنه المسافة ثلاثية الأبعاد بين الإحداثيات المقاسة والنقطة المرجعية في نموذج Uruk-3D.

الشكل 20. توضح هذه الخريطة موقع نقاط التحكم الأرضية المقاسة، المستخدمة للتحقق من دقة نموذج Uruk-3D. تصور الألوان الخطأ، المحسوب على أنه المسافة ثلاثية الأبعاد بين الإحداثيات المقاسة والنقطة المرجعية في نموذج Uruk-3D.

الجدول 4. إحداثيات اختبار نقاط التحكم الأرضية (GCPs) كما تم قياسها في العالم الحقيقي باستخدام DGNSS مقارنة بموضعها في النموذج التصو

6.4.2. المسافة المحلية

تم تقييم دقة المسافة المحلية من خلال مقارنة المسافات الفعلية والمتوقعة بين أزواج نقاط التحكم الأرضية (GCP). يعد هذا التقييم أمرًا بالغ الأهمية للتأكد من الدقة المكانية للنموذج وضمان توافق المسافات المقاسة ضمن نموذج Uruk-VR مع قياسات العالم الحقيقي، وهو أمر حيوي بشكل خاص في تخطيط البناء استنادًا إلى بيانات Uruk-VR.

أظهرت المسافات بين أزواج GCP الحد الأدنى من التناقضات، حيث كان خطأ مربع الجذر المتوسط ​​(RMSE) لقياسات المسافة هو 0.048147 مترًا فقط، ومتوسط ​​فرق المسافة عند −0.007197 مترًا (مفصل في الملحق "المحلي"http://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">نوع العقدة غير معروف: الخطنوع العقدة غير معروف: الخطمسافةhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">نوع العقدة غير معروف: الخطUnknown node type: fontالدقة.csv'). يشير هذا المستوى العالي من الدقة إلى أن النموذج مناسب تمامًا لخطط البناء الأساسية. كشف تحليل الانحدار الخطي عن زيادة طفيفة في الخطأ مع زيادة المسافة؛ ولكل متر يزيد فرق المسافة بحوالي 0.00629 ملم. ومع ذلك، فإن هذه العلاقة لا تمثل سوى جزء صغير من الفرق في المسافات.

6.5. الأداء في الوقت الحقيقي

في الإصدار الافتتاحي من Uruk-VR، تم إنشاء مستوى أساسي بنجاح وتم دمج أصول نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد كما هو موضح في القسم 5.5 . تم تشغيل اللعبة المجمعة بكفاءة على محطة عمل متنقلة، كما هو مفصل في مواصفات الأجهزة "الكمبيوتر المحمول المستخدم" في. لعبت الميزات المتقدمة لـ Unreal Engine 5 دورًا أساسيًا في القدرة على عرض نموذج Uruk ثلاثي الأبعاد، والذي يتكون من مليار مثلث و1024 ملف نسيج، كل منها بدقة 8 كيلو بكسل. عادة ما يطغى هذا التعقيد حتى على أقوى آلات العرض. ومع ذلك، فإن المتطلبات الأساسية لتشغيل هذا التطبيق مضمنة في معظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة المخصصة للألعاب: بطاقة رسومات مخصصة بحد أدنى. 4 غيغابايت من الذاكرة، الإصدار 12 من DirectX، وحوالي 30-40 غيغابايت من مساحة القرص.

يتضمن التقييم اختبارًا مباشرًا لأداء اللعبة باستخدام برنامج Micro-Star International (الاقتباس2023 ) لوضع علامات على الإطارات في الثانية (FPS) وعرض الوقت لكل إطار على الكمبيوتر المحمول الخاص بالمستخدم. هذا تقريبا. كشف اختبار مدته 4 دقائق عن متوسط ​​معدل إطارات يبلغ 42.8 إطارًا في الثانية يظل باستمرار أعلى من 30 إطارًا في الثانية (التفاصيل في)، مما يوضح قدرة التطبيق على الحفاظ على تجربة مشاهدة سلسة إلى حد معقول. كان متوسط ​​وقت عرض الإطار 23.4 مللي ثانية لكل إطار، مما يؤكد قدرة العرض الفعالة للبرنامج. تم توثيق تسجيل الشاشة الذي يلتقط عملية قياس الأداء وهو متاح للمراجعة في المواد التكميلية (انظر الملحق "Uruk-VRhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">نوع العقدة غير معروف: الخطنوع العقدة غير معروف: الخطالمعيار2024-01-10http://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">Unknown node type: fontنوع العقدة غير معروف: الخط17-08-10.mp4').

الجدول 5. النتائج المعيارية لـ

6.6. أتمتة

قاعدة التعليمات البرمجية، معالجة RC ، لقيادة سير العمل، أو أجزاء منه، بدأت تلقائيًا باستخدام نصوص برمجية دفعية عملية إلى حد ما وتطورت إلى مجموعة من الوظائف العامة. لقد أصبح صندوق أدوات مخصص يمكنه تنفيذ الأوامر في Reality Capture CLI باستخدام python. وظيفة سلاسل معالجة RC لبرنامج Reality Capture والبرامج الأخرى الموجودة مثل Raw Therapee CLI، لا توجد خوارزمية مخصصة معنية، ولكنها تمكن من كتابة سير عمل التصوير المساحي المعقد والتغلب على القيود أثناء المحاذاة والاستيراد عن طريق أساليب التبليط. التطبيق الرئيسي هو تشغيلhttp://www.w3.org/1998/Math/MathML">Unknown node type: font" role="presentation" style="box-sizing: border-box; display: inline; font-style: normal; font-weight: normal; line-height: normal; font-size: 17.6px; text-indent: 0px; text-align: left; text-transform: none; letter-spacing: normal; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">Unknown node type: fontUnknown node type: fontAlignment.py ، الذي يمكنه معالجة مجموعات بيانات التصوير المساحي المتعددة دفعة واحدة وتطبيق خط أنابيب قابل للتكوين والذي سيعيد المنتجات المطلوبة. ويستفيد خط الأنابيب من القدرات القوية لمكتبات Pandas وGeoPandas للتعامل مع معالجة البيانات والعمليات الجغرافية المكانية، على التوالي. يجب كتابة نتائج هذا التحليل إلى تنسيقات Reality Capture الخاصة لقوائم الصور وصناديق إعادة البناء وما إلى ذلك وحفظها كملفات ليتم تضمينها في أوامر Reality Capture CLI.

ستسمح قاعدة التعليمات البرمجية والخبرة المكتسبة في سياق هذا المشروع بأتمتة عملية إنشاء التوأم الرقمي الشامل بالكامل من النقطة التي يتم فيها حفظ الصور وملفات DGNSS على الكمبيوتر. بالنسبة لمشروع جديد، يمكن القيام بذلك عن طريق تكوين محسّن لمعالجة RC.

7. الخاتمة

يعد تطوير التوأم الرقمي في أوروك-واركا بمثابة مثال رائد لتطبيق نموذج التوأم الرقمي على موقع أثري. يشمل هذا كل شيء بدءًا من المسح الأولي للمناظر الطبيعية وحتى التصور بالكمبيوتر. هناك حاجة إلى مزيد من البرمجة من أجل توفير الخدمات المحددة في القسم 2.1 ، والمواءمة الكاملة مع رؤية نظم المعلومات الجغرافية ثلاثية الأبعاد في علم الآثار. ومع ذلك، فقد استوفى المشروع بشكل فعال متطلبات منصة الحصول على البيانات والتصور. باستخدام مجموعة التكنولوجيا الجديدة والوظائف المطورة خصيصًا لدمجها، كان من الممكن التغلب على العقبات الرئيسية التي كانت تمنع سابقًا توسيع نطاق إنشاء التوأم الرقمي. تشمل الأفكار الرئيسية المكتسبة ما يلي:

7.1. مسح جوي فعال

أدى استخدام الطائرات بدون طيار المجهزة بأجهزة استشعار بصرية متقدمة وأجهزة استقبال DGNSS، ولا سيما VTOL Delta Quad Pro طويلة المدى، إلى تحسين التقاط تضاريس العالم الحقيقي الواسعة. الميزة الرئيسية لمسافة الطيران الطويلة هي أن المشغل يمكنه تخطيط وتنفيذ المهام بشكل منهجي من نفس المكان. يمكن لمشغل واحد الآن تغطية 9 كيلومترات مربعة بدقة 3 سم للأرض يوميًا. لسوء الحظ، أدت الظروف الجوية الممطرة والرياح خلال شهر نوفمبر 2018 إلى تقليل زمن الرحلة بشكل كبير وتقريبًا. 15 كيلومترًا مربعًا من منطقة البحث مفقودة في التوأم الرقمي. ومع ذلك، كانت هذه الطريقة فعالة بشكل استثنائي ومكنت من مسح مساحة 40 كيلومترًا مربعًا في ستة أيام فقط. وقد وفرت بيانات الاستشعار عن بعد الأساسية للمناطق غير المستكشفة وتسهيل الأسئلة البحثية الجديدة حول تفاعل المدينة مع بيئتها، وخاصة فيما يتعلق بأنظمة الأنهار والقنوات القديمة.

7.2. التصوير المساحي ثلاثي الأبعاد دقيق وواسع النطاق

لقد أثبت برنامج Reality Capture، من خلال سرعته وإمكانيات البرمجة النصية المتقدمة، براعته في إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد كبيرة جدًا ذات حجم غير محدود تقريبًا. يمكن الحفاظ على دقة المسح والدقة غير المسبوقة. ويتجلى ذلك في إنتاج نموذج Uruk-3D، حيث أدت المحاذاة الرائعة لـ 31620 صورة إلى إنشاء 9 مليار شبكة مثلثات بدقة نسيج تبلغ 3.2 سم. البرنامج قادر أيضًا على تسهيل نهج الإسناد الجغرافي المباشر وتم تقييم النتائج وإثبات دقتها. كانت برمجة خطوط الأنابيب الآلية (باستخدام معالجة RC) ضرورية لحل العقبات التي تفرضها الحدود الحسابية، مثل ذاكرة الوصول العشوائي اللازمة لمحاذاة جميع الصور في مكون واحد. والنتيجة هي مجموعة بيانات جغرافية مكانية ممتازة، بما في ذلك ليس فقط نموذج أوروك ثلاثي الأبعاد للتوأم الرقمي، ولكن أيضًا مشتقاته، مثل الصور التقويمية ونماذج الارتفاع الرقمية لنظام المعلومات الجغرافية والسحب النقطية الملونة لتصميم التصميم بمساعدة الكمبيوتر. لقد تم اقتراح أن المسح التصويري ثلاثي الأبعاد هو وسيلة مناسبة لتصبح الخيط الرقمي الرئيسي للتوائم الرقمية للمواقع الأثرية، وقد ثبت ذلك من خلال هذه الدراسة. وقد استفادت خطة الحفاظ على أوروك بالفعل بشكل كبير من النتائج. وقد مكن ذلك من تخطيط مسار الزائر، وتدابير الحفظ، والمحاكاة الهيدرولوجية (Van Ess et al.الاقتباس2020 ).

7.3. منصة التوأم الرقمية

تعد بيئة التصور في الوقت الفعلي للتوأم الرقمي تحسينًا كبيرًا لنظم المعلومات الجغرافية التقليدية ثنائية الأبعاد، مما يسمح باستكشاف أكثر تفصيلاً للبيانات الأثرية في الأبعاد الأفقية والرأسية. تتيح تقنية Nanite عرض الشبكات عالية البوليمرات من المسح التصويري ثلاثي الأبعاد، مثل نسخة المليار مثلث من نموذج Uruk 3D. يضمن تدفق النسيج الافتراضي عرضًا لا تشوبه شائبة لكميات هائلة من الأنسجة، في هذه الحالة 1024 خريطة نسيج بدقة 8K. إن قدرته على التعامل مع البيانات بدون حدود متعددة ونسيجية تميز Unreal Engine عن الأنظمة الأساسية الأخرى. وهذا يسمح لها باستيعاب نماذج ثلاثية الأبعاد إضافية من مواقع التنقيب في أوروك ضمن نموذج المناظر الطبيعية الواسعة. على الرغم من أنه لا يزال يتعين تطوير المزيد من الوظائف، إلا أن مرونة Unreal Engine وقوته، المعززة بواسطة Blueprint وPython API، جنبًا إلى جنب مع المكونات الإضافية والمحتوى المتاح، تشير إلى إمكاناته كمنصة رقمية مزدوجة. قد تتحقق بالفعل توقعات علماء الآثار لنظام المعلومات الجغرافية ثلاثي الأبعاد في Unreal Engine.

تمتد الآثار المترتبة على Uruk-VR إلى ما هو أبعد من مجرد التصور. فهو يلعب دورًا أساسيًا في استراتيجيات الحفظ، بدءًا من قياس مخاطر التآكل بالإضافة إلى رسم مسارات الزائرين التي توازن بين سهولة الوصول والحفظ. علاوة على ذلك، فإن تكامل النموذج مع الأصول المعاد بناؤها يعمل على تضخيم فائدته، وتشكيل جسر بين الاستكشاف العلمي والتواصل التعليمي العام.

8. الأعمال المستقبلية

يمثل تطوير Uruk-VR بداية مبادرة رقمية مستمرة تهدف إلى دمج البيانات الجغرافية المكانية ثلاثية الأبعاد الشاملة والمعقدة المتعلقة بأوروك. العديد من الخدمات المطلوبة من هذا التوأم الرقمي، كما هو موضح في القسم 2.1 ، لم تتحقق بعد.

ويحمل النموذج، على وجه الخصوص، إمكانات كبيرة لتعزيز الدراسات الرسوبية وفهم التفاعل بين الأنشطة البشرية القديمة وجيومورفولوجية الممرات المائية في المدينة. في حين أن Uruk-VR له دور فعال بالفعل في تحديد المواقع الدقيقة لاستخراج قلب الحفر، فإن استيعاب البيانات من الحفر السابق والتصوير المقطعي للمقاومة الكهربائية (ERT) لا يزال معلقًا. ERT، وهي طريقة لتحليل الطبقة تحت السطحية، تنتج صورًا تتطلب إسنادًا جغرافيًا رأسيًا، كما هو موضح في.

الشكل 21. عرض يعرض التكرار الحالي لـ Uruk-VR، بما في ذلك نموذج المناظر الطبيعية الذي يكشف عن نهر قديم، ونماذج ثلاثية الأبعاد مفصلة مثل القارب المكتشف، ونتائج ERT التي توضح الطبقات تحت السطح.

الشكل 21. عرض يعرض التكرار الحالي لـ Uruk-VR، بما في ذلك نموذج المناظر الطبيعية الذي يكشف عن نهر قديم، ونماذج ثلاثية الأبعاد مفصلة مثل القارب المكتشف، ونتائج ERT التي توضح الطبقات تحت السطح.

نظرًا للقيود في نظام المعلومات الجغرافية فيما يتعلق بالإسناد الجغرافي للصور النقطية العمودية، هناك حاجة ملحة لتطوير أداة مشابهة للمرجع الجغرافي الخاص بـ QGIS للفضاء ثلاثي الأبعاد. وينطبق هذا بشكل خاص على رسومات المقاطع الرأسية ذات الأهمية الأثرية، والتي لم يتم دمجها مكانيًا في نظام المعلومات الجغرافية أو منصات مماثلة. علاوة على ذلك، فإن دمج الآلاف من رسومات المخططات، بما في ذلك الرسومات ذات التوجه الأفقي، يتطلب حلولاً مبتكرة. يعد النهج التقليدي للإسناد الجغرافي ثنائي الأبعاد في نظم المعلومات الجغرافية دون المستوى الأمثل، حيث تمثل هذه الخطط تضاريس معقدة موثقة بنقاط التسوية والرسوم التوضيحية المحددة.

تتضمن المساعي المستقبلية إنشاء أدوات تشبه نظم المعلومات الجغرافية مصممة خصيصًا لمحرك اللعبة، مما يسهل تكامل أنواع البيانات المكانية المختلفة. يضع نموذج المناظر الطبيعية عالي الدقة داخل Uruk-VR الأساس لوضع سياق المعلومات المتراكمة على مدار قرن من الاستكشاف الأثري. لن يقتصر هذا النموذج على وضع سياق للاكتشافات السطحية من مسح المدينة في الثمانينيات (Finkbeinerالاقتباس1991 ) ولكن أيضًا تدمج المسوحات الجوية مع المسوحات الأرضية المستمرة خارج سور المدينة (فان إيس وفاسبيندرالاقتباس2020 ). تهدف هذه المسوحات إلى التحقق من صحة السمات الأثرية المحددة في Uruk-VR، مما يتيح تفسير الأنشطة البشرية وتاريخها الزمني.

معلومات تحديد الموقع الجغرافي

موقع الدراسة أوروك-الوركاء يقع ضمن جمهورية العراق. وتمثل النقطة قمة زقورة عيانا في الجزء الأوسط من المدينة القديمة. إحداثيات خط العرض/السجل WGS84: 45.6402011 الطول 31.3245283 خط العرض والارتفاع الإهليلجي 32.38 م

 

Comments powered by CComment

Lock full review www.8betting.co.uk 888 Bookmaker