據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，全球水下激光雷達(dá)技術(shù)和3D數(shù)據(jù)解決方案專家3D at Depth公司展示了一項(xiàng)成功的水下測量創(chuàng)新技術(shù)，該技術(shù)將攝影測量與水下激光雷達(dá)（SL）技術(shù)相結(jié)合，可創(chuàng)建精密、精確的逆向工程3D模型。2018年10月，3D at Depth公司與非營利組織航空海洋遺產(chǎn)基金會合作一項(xiàng)探險(xiǎn)項(xiàng)目，在此期間開發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)，用于探測幸存于馬紹爾群島共和國（The Republic of Marshall Island，簡稱RMI）賈盧伊特瀉湖湖底罕見的且具有歷史意義的美國海軍道格拉斯TBD－1毀滅者戰(zhàn)斗機(jī)的大部分殘骸。當(dāng)時(shí)建造的129架毀滅者戰(zhàn)斗機(jī)不是在戰(zhàn)斗中損毀，就是在操作事故中墜毀，要么就是在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前被全部報(bào)廢。作為“毀滅者項(xiàng)目”的一部分，此次探險(xiǎn)的目的就是要捕捉精確、可重復(fù)的毫米級數(shù)據(jù)，為這一重要文化遺產(chǎn)構(gòu)建精確的3D模型，將其作為21世紀(jì)的遺址地圖，并作為華盛頓特區(qū)美國海軍國家博物館（National Museum of the United States Navy）為這架具有歷史意義的戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行恢復(fù)、保護(hù)和公共展覽展開的“干擾預(yù)調(diào)查”。
這架特殊的戰(zhàn)斗機(jī)位于海洋棲息地敏感區(qū)，美國海軍航空局編號（BuNo）1515，曾隸屬約克城號航空母艦 （CV－5）的魚雷轟炸機(jī)第五中隊(duì)（VT－5），機(jī)身代碼“5－T－6”。此探險(xiǎn)團(tuán)隊(duì)由專家與志愿者組成并利用最新先進(jìn)技術(shù)開展安全、非接觸式、精確的探測，力求構(gòu)建出世界級的3D模型。
毀滅者項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由航空海洋遺產(chǎn)基金會的聯(lián)合創(chuàng)始人之一，同時(shí)也是一位成功的歷史學(xué)家和電影制作人Russ Matthews與任職于德克薩斯A＆M大學(xué)（Texas A＆M University）海洋考古與保護(hù)實(shí)驗(yàn)室中心（CMAC）的船舶和飛機(jī)材料保護(hù)領(lǐng)域?qū)＜襊eter Fix博士帶領(lǐng)，其他團(tuán)隊(duì)成員分別是來自國家公園管理局淹沒資源中心的頂級水下攝影師Brett Seymour；既是創(chuàng)新工程師也是經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)潛水員Evan Kovacs，他負(fù)責(zé)海洋成像技術(shù)；深海3D高級水下激光雷達(dá)專家Matt Christie；BuNo 1515殘骸的共同發(fā)現(xiàn)者、當(dāng)?shù)貙?dǎo)游Brian Kirk（與既是歷史學(xué)家也是探險(xiǎn)家的Matt Holly共同發(fā)現(xiàn)）；其他考古學(xué)家和潛水員包括Chris Dostal、Carolyn Kennedy和Michael Terlep。來自世界著名的伍茲霍爾海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institute）先進(jìn)成像和可視化實(shí)驗(yàn)室的顧問也加入了該探險(xiǎn)項(xiàng)目并參與后期制作。
雖然經(jīng)過之前的研究探險(xiǎn)發(fā)現(xiàn)毀滅者1515號戰(zhàn)斗機(jī)看起來基本完好無損，但殘骸的敏感性以及現(xiàn)場較低的水清晰度環(huán)境，限制了大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集過程和其他光學(xué)圖像的采集方案。此外，作為干擾預(yù)調(diào)查，重要的是不僅要捕捉戰(zhàn)斗機(jī)的可重復(fù)、精確、毫米級的細(xì)節(jié)，還要捕捉戰(zhàn)斗機(jī)和周圍海洋生物的物種和結(jié)構(gòu)。這些挑戰(zhàn)為3D at Depth公司的SL3水下激光雷達(dá)技術(shù)及其強(qiáng)大的實(shí)時(shí)3D數(shù)據(jù)處理單元創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的機(jī)會。此外，該團(tuán)隊(duì)還使用靜態(tài)攝影、4K視頻、3D攝影測量和360? VR等技術(shù)展開水下探測。
在現(xiàn)場作業(yè)期間，他們對位于水下130英尺的殘骸進(jìn)行了數(shù)十次的潛水探測。在預(yù)先批準(zhǔn)的區(qū)域設(shè)置了四個(gè)定位標(biāo)記，以檢查激光掃描和攝影測量技術(shù)的準(zhǔn)確性。3D at Depth公司的SL3激光雷達(dá)部署在距離殘骸地點(diǎn)不同的范圍內(nèi)，同時(shí)保持安全距離，以免干擾周圍區(qū)域。導(dǎo)向梁在與其他技術(shù)應(yīng)用一起工作時(shí)體現(xiàn)出其良好的靈活性和精確性，SL3以每秒40000次的速度在每個(gè)掃描位置脈沖，并獲得超高密度的扇區(qū)掃描。3D at Depth公司持有的折射率校正算法專利技術(shù)能夠在其他光學(xué)解決方案難以操作的低清晰度水質(zhì)環(huán)境中提供可重復(fù)的數(shù)據(jù)集。
最終，SL3激光雷達(dá)共提供了9200萬個(gè)點(diǎn)，處理后的攝影測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生570萬個(gè)點(diǎn)。然后，對每個(gè)密集點(diǎn)云的表面進(jìn)行建模，并傳送到3D設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)中，再將攝影測量、360? VR和靜態(tài)光學(xué)圖像集成，渲染出毀滅者戰(zhàn)斗機(jī)的精確3D模型。除了激光雷達(dá)捕獲的圖像外，研究團(tuán)隊(duì)還利用攝影測量技術(shù)拍攝了1398張靜態(tài)圖像。
“3D at Depth推出的水下激光雷達(dá)技術(shù)結(jié)合我們獲得專利的折射率校正算法指數(shù)生成真正的復(fù)刻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精確、精準(zhǔn)的測量，” 3D at Depth首席運(yùn)營官 Neil Manning表示，“這些數(shù)據(jù)輸出與3D立體攝影測量技術(shù)的結(jié)合，為海底大型特征物體的精確數(shù)據(jù)保存和可視化邁出了革命性的一步。我們期待這一技術(shù)在航海考古遺址和沉船、海上事故記錄以及敏感海洋環(huán)境基線調(diào)查等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。”
航空海洋遺產(chǎn)基金會主席Russ Matthews表示：“3D at Depth公司的水下激光雷達(dá)SL3的創(chuàng)新考古應(yīng)用，使我們能比之前五次探險(xiǎn)完成對BuNo 1515號戰(zhàn)斗機(jī)殘骸更精確的描繪。我們非常感謝Neil Manning和他的團(tuán)隊(duì)慷慨地提供技術(shù)支持和專業(yè)知識，將毀滅者項(xiàng)目提升到一個(gè)新的高度。只有通過專業(yè)技術(shù)人員、專業(yè)公司、專業(yè)機(jī)構(gòu)和國家的共同合作，我們才有希望為子孫后代保留這架標(biāo)志性的戰(zhàn)斗機(jī)。”
注：毀滅者項(xiàng)目依據(jù)美國海軍歷史與遺產(chǎn)司令部水下考古部門授予的特殊使用許可開展。該團(tuán)隊(duì)與RMI歷史保護(hù)部門密切合作，由文化和內(nèi)政部考古學(xué)家Susan Underbrink在現(xiàn)場指導(dǎo)，并定期咨詢賈盧伊特政府有關(guān)賈盧伊特環(huán)礁的歷史與傳統(tǒng)。
這架特殊的戰(zhàn)斗機(jī)位于海洋棲息地敏感區(qū)，美國海軍航空局編號（BuNo）1515，曾隸屬約克城號航空母艦 （CV－5）的魚雷轟炸機(jī)第五中隊(duì)（VT－5），機(jī)身代碼“5－T－6”。此探險(xiǎn)團(tuán)隊(duì)由專家與志愿者組成并利用最新先進(jìn)技術(shù)開展安全、非接觸式、精確的探測，力求構(gòu)建出世界級的3D模型。
毀滅者項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由航空海洋遺產(chǎn)基金會的聯(lián)合創(chuàng)始人之一，同時(shí)也是一位成功的歷史學(xué)家和電影制作人Russ Matthews與任職于德克薩斯A＆M大學(xué)（Texas A＆M University）海洋考古與保護(hù)實(shí)驗(yàn)室中心（CMAC）的船舶和飛機(jī)材料保護(hù)領(lǐng)域?qū)＜襊eter Fix博士帶領(lǐng)，其他團(tuán)隊(duì)成員分別是來自國家公園管理局淹沒資源中心的頂級水下攝影師Brett Seymour；既是創(chuàng)新工程師也是經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)潛水員Evan Kovacs，他負(fù)責(zé)海洋成像技術(shù)；深海3D高級水下激光雷達(dá)專家Matt Christie；BuNo 1515殘骸的共同發(fā)現(xiàn)者、當(dāng)?shù)貙?dǎo)游Brian Kirk（與既是歷史學(xué)家也是探險(xiǎn)家的Matt Holly共同發(fā)現(xiàn)）；其他考古學(xué)家和潛水員包括Chris Dostal、Carolyn Kennedy和Michael Terlep。來自世界著名的伍茲霍爾海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institute）先進(jìn)成像和可視化實(shí)驗(yàn)室的顧問也加入了該探險(xiǎn)項(xiàng)目并參與后期制作。
雖然經(jīng)過之前的研究探險(xiǎn)發(fā)現(xiàn)毀滅者1515號戰(zhàn)斗機(jī)看起來基本完好無損，但殘骸的敏感性以及現(xiàn)場較低的水清晰度環(huán)境，限制了大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集過程和其他光學(xué)圖像的采集方案。此外，作為干擾預(yù)調(diào)查，重要的是不僅要捕捉戰(zhàn)斗機(jī)的可重復(fù)、精確、毫米級的細(xì)節(jié)，還要捕捉戰(zhàn)斗機(jī)和周圍海洋生物的物種和結(jié)構(gòu)。這些挑戰(zhàn)為3D at Depth公司的SL3水下激光雷達(dá)技術(shù)及其強(qiáng)大的實(shí)時(shí)3D數(shù)據(jù)處理單元創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的機(jī)會。此外，該團(tuán)隊(duì)還使用靜態(tài)攝影、4K視頻、3D攝影測量和360? VR等技術(shù)展開水下探測。
在現(xiàn)場作業(yè)期間，他們對位于水下130英尺的殘骸進(jìn)行了數(shù)十次的潛水探測。在預(yù)先批準(zhǔn)的區(qū)域設(shè)置了四個(gè)定位標(biāo)記，以檢查激光掃描和攝影測量技術(shù)的準(zhǔn)確性。3D at Depth公司的SL3激光雷達(dá)部署在距離殘骸地點(diǎn)不同的范圍內(nèi)，同時(shí)保持安全距離，以免干擾周圍區(qū)域。導(dǎo)向梁在與其他技術(shù)應(yīng)用一起工作時(shí)體現(xiàn)出其良好的靈活性和精確性，SL3以每秒40000次的速度在每個(gè)掃描位置脈沖，并獲得超高密度的扇區(qū)掃描。3D at Depth公司持有的折射率校正算法專利技術(shù)能夠在其他光學(xué)解決方案難以操作的低清晰度水質(zhì)環(huán)境中提供可重復(fù)的數(shù)據(jù)集。
最終，SL3激光雷達(dá)共提供了9200萬個(gè)點(diǎn)，處理后的攝影測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生570萬個(gè)點(diǎn)。然后，對每個(gè)密集點(diǎn)云的表面進(jìn)行建模，并傳送到3D設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)中，再將攝影測量、360? VR和靜態(tài)光學(xué)圖像集成，渲染出毀滅者戰(zhàn)斗機(jī)的精確3D模型。除了激光雷達(dá)捕獲的圖像外，研究團(tuán)隊(duì)還利用攝影測量技術(shù)拍攝了1398張靜態(tài)圖像。
“3D at Depth推出的水下激光雷達(dá)技術(shù)結(jié)合我們獲得專利的折射率校正算法指數(shù)生成真正的復(fù)刻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精確、精準(zhǔn)的測量，” 3D at Depth首席運(yùn)營官 Neil Manning表示，“這些數(shù)據(jù)輸出與3D立體攝影測量技術(shù)的結(jié)合，為海底大型特征物體的精確數(shù)據(jù)保存和可視化邁出了革命性的一步。我們期待這一技術(shù)在航海考古遺址和沉船、海上事故記錄以及敏感海洋環(huán)境基線調(diào)查等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。”
航空海洋遺產(chǎn)基金會主席Russ Matthews表示：“3D at Depth公司的水下激光雷達(dá)SL3的創(chuàng)新考古應(yīng)用，使我們能比之前五次探險(xiǎn)完成對BuNo 1515號戰(zhàn)斗機(jī)殘骸更精確的描繪。我們非常感謝Neil Manning和他的團(tuán)隊(duì)慷慨地提供技術(shù)支持和專業(yè)知識，將毀滅者項(xiàng)目提升到一個(gè)新的高度。只有通過專業(yè)技術(shù)人員、專業(yè)公司、專業(yè)機(jī)構(gòu)和國家的共同合作，我們才有希望為子孫后代保留這架標(biāo)志性的戰(zhàn)斗機(jī)。”
注：毀滅者項(xiàng)目依據(jù)美國海軍歷史與遺產(chǎn)司令部水下考古部門授予的特殊使用許可開展。該團(tuán)隊(duì)與RMI歷史保護(hù)部門密切合作，由文化和內(nèi)政部考古學(xué)家Susan Underbrink在現(xiàn)場指導(dǎo)，并定期咨詢賈盧伊特政府有關(guān)賈盧伊特環(huán)礁的歷史與傳統(tǒng)。
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