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越过深渊:Artec Eva联手Space Spider协助探索Hoyo Negro

挑战:科学家团队需要一种方法为Hoyo Negro的古生物遗骸进行高精度三维扫描,以开展突破性的古美洲研究。

解决方案:Artec Space Spider、Artec Eva

效果:对Hoyo Negro的200 多件化石进行扫描,以制作数字博物馆目录、进行科学研究,以及未来可能的遗址虚拟现实模拟。

为何选择Artec3D:Artec 3D 扫描仪精度高、易携带、扫描速度快,在诸如Hoyo Negro等勘探中表现出色。它们能够在充满挑战的环境中呈现细腻的细节,可以快速生成精准的3D模型,是记录和研究植物、骨骼、地质构造和其他水下洞穴特征的得力工具。


Hoyo Negro


墨西哥国家人类学研究所。强大组合Artec Eva和Space Spider正在工作。图片来源:Rapid Scan 3D

单纯想到尤卡坦半岛水下洞穴系统,就令人着迷。想象一下:随着海平面上升,该地区错综复杂的地下通道网被淹没,Sac Actun的巨大洞穴犹如迷宫,内部的一个深坑就自然成为了一处险境。在这个被称为 Hoyo Negro(西班牙语意为“黑洞”)的非凡之地,人们不断收集着地懒、大象、貘或剑齿虎等神奇生物的遗骸。

Hoyo Negro——揭开深处的秘密

该遗址积累了大量令人惊叹的更新世晚期化石,是一处令人兴奋的研究前线,在发现美洲最完整的早期人类Naia骨骼后,更是如此。Naia在《国家地理杂志》的封面上被刻画成“12000 岁的小少年”,当初,她在冰河时期掉进了Hoyo Negro洞穴,那时,该地区还是一片干涸的土地,直到几千年后重新浮出水面,彻底改变了古美洲研究领域的格局。

Hoyo Negro

Hoyo Negro的知名发现Naia,彻底改变了古美洲研究。图片来源:《国家地理》

在过去的一万年里,Hoyo Negro水下超过30米的深处保存了大量完好的化石,使其成为引人入胜的探索地点,当然这里也存在着组织安排上的挑战。多家主要研究机构通过共同努力,协调探险队打捞和研究水下化石,使进入古美洲遗址成为了现实。

Hoyo Negro

深处发现的化石包括大象和剑齿虎化石。图片来源:Rapid Scan 3D

东田纳西州立大学(ETSU)和墨西哥国家人类学与历史研究所(INAH)的联合项目是其中一项突出的合作。随着项目的推进,将化石数字化的必要性变得日益突出,精确、安全的化石渲染技术显得尤为重要。这正是新一代技术的核心所在,摄影测量和三维扫描技术的应用能通过非侵入性的精细方式保护、研究Hoyo Negro化石。

合适的人选、工具、工作流程,缺一不可

ETSU古生物学家 Blaine Schubert 和 Chris Wedga、考古学家Jim Chatters、Dominique Rissolo组成团队,在加州大学圣地亚哥分校共同开发了Hoyo Negro的虚拟现实模拟系统。在研究期间的数字化阶段,他们与其他专家和技术人员在墨西哥城集合,打算为遗址发现的化石完成数字化工作。

由于对Artec技术非常熟悉,他们选择了Artec EvaSpace Spider扫描仪来完成这项任务。扫描仪由极具创新精神的Artec大使Rapid Scan 3D公司提供,他们是先进3D软硬件供应商,能在3D扫描的过程中传授宝贵的专业知识。Rick Feijoo是Rapid Scan公司的 3D 解决方案专家,在这次考察中发挥了重要作用,他负责操作扫描仪,捕获化石的精确数字图像。

Hoyo Negro

Rick Feijoo负责安全、快速地完成化石数字化。图片来源:Rapid Scan 3D

在四天时间里,国家人类学研究所(National Institute of Anthropology)的团队每次都要进行约 8 小时的扫描,共扫描了200多件化石,其中包括巨型树懒的遗骸和猛犸象的臀部碎片。更令人兴奋的是,扫描到的大部分巨型树懒化石竟是一个新物种!由于化石的大小和形状多种多样,手边有两台Artec 扫描仪帮助极大。Space Spider扫描仪以复杂细节的精准捕获而著称,主要用于扫描较小的物体和较复杂的几何图形,而Eva则主要用于扫描中等大小的带纹理物体。

Rick Feijoo指出,实践表明,使用Artec扫描轻而易举,整个扫描和数据处理过程只需 5 至 15 分钟。这种高效率不仅简化了工作流程,还突显了Artec扫描仪在为脆弱化石制作精准数字复制品方面的非凡速度。

从化石到未来——三维技术塑造古生物探索的新时代

在Hoyo Negro洞穴的研究中,合适的技术将发挥巨大的作用。考虑到水下环境带来的挑战,科学家和潜水员最初只能依靠摄影测量和拍照技术,在水面下不得不拖着大功率照明灯和照相机等重型设备。然而,实践证明,无缝集成Artec 3D扫描技术,降维解决了这一难题。将Eva和Space Spider纳入工作流程后,化石数字化的精度和速度大幅提高, 3D 数据分辨率高,栩栩如生,收获了前所未有的效果。如今,这些扫描结果极有可能影响未来的研究方向,也有可能在不同项目中发挥重要作用。

Hoyo Negro

在Artec Studio中处理扫描。图片来源:Rapid Scan 3D

ETSU是研究巨型树懒的领先机构之一,他们计划建立庞大的化石库,并对骨骼进行编目。该大学的格雷化石遗址博物馆位于古生物学研究前沿,博物馆有一个伟大的愿景,就是建立一个综合数字收藏馆,这不仅对研究人员而言属于稀有资源,还能促进神奇生物的学习与知识共享,使博物馆成为教育、探索、发现的重要中心。

另一个令人激动的发展方向是将扫描结果用于加州大学圣地亚哥分校开发的Hoyo Negro虚拟现实模拟中。这个沉浸式项目将淹没在水中的考古遗址以交互式三维环境的形象再现,无论是在笔记本电脑上还是在步入式虚拟现实中,都可以随时随地探索令人惊叹的遗址细节。

Hoyo Negro

剑齿虎曾经漫步的地方!图片来源:Rapid Scan 3D

尽管Hoyo Negro的重大发现Naia有助于我们了解早期美洲人的祖先、成长和发展,但问题依然存在。她们这代人为什么要冒险进入尤卡坦半岛地表下迷宫般的洞穴?他们的世界是什么样的?在Hoyo Negro深渊遭遇灭顶之灾之前,有哪些冰河时期的生物漫步于此?

想到高质量三维扫描技术能帮助科学家、工程师、三维建模专家和虚拟现实专家以一种安全的方式将冰河时代的历史碎片重见天日,确实令人震撼。曾经不敢想象的Hoyo Negro深渊探索不会停止它的脚步。


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