十堰廣電訊（全媒體記者 朱江 通訊員 紀(jì)宏新）連日來，在世界文化遺產(chǎn)武當(dāng)山西北側(cè)，一束束柔弱的激光正沿著恐龍蛋化石表面緩緩游走——在科技創(chuàng)新與遺址保護(hù)的深度融合下，世界規(guī)模最大原址保護(hù)的恐龍蛋化石遺址青龍山恐龍蛋化石群，首次成功嘗試了三維激光掃描技術(shù)。這一舉措標(biāo)志著我國在重要自然遺產(chǎn)信息化保護(hù)管理與研究領(lǐng)域邁出了重要一步。

3月24日，十堰廣電記者在現(xiàn)場看到，激光雷達(dá)通過傳感器所發(fā)出的激光脈沖，精準(zhǔn)地測定傳感器與一枚枚恐龍蛋化石之間的距離。激光雷達(dá)系統(tǒng)在沿著特定的測量路徑移動(dòng)時(shí)，向恐龍蛋化石發(fā)射激光束，傳感接收器瞬間從反射回來的激光進(jìn)行檢測和分析。從而進(jìn)一步記錄激光脈沖從離開系統(tǒng)到返回系統(tǒng)的精確時(shí)間，以此計(jì)算傳感器與恐龍蛋化石之間的范圍距離。

“這些距離測量值會(huì)與位置信息，一起轉(zhuǎn)換為對象空間中反射目標(biāo)實(shí)際三維點(diǎn)的測量值，最終形成測量對象的點(diǎn)云數(shù)據(jù)?！敝袊y陽恐龍蛋研究中心專家、湖北省地質(zhì)科學(xué)研究院高級(jí)工程師趙璧介紹說，這是中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所領(lǐng)銜的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)在湖北青龍山恐龍蛋化石群國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，首次嘗試使用三維激光掃描為世界規(guī)模最大的原址保護(hù)恐龍蛋化石遺址進(jìn)行高精度定位和點(diǎn)云空間數(shù)據(jù)矩陣構(gòu)建。

30萬枚恐龍蛋化石成就“世界之最”

在地球北緯30度附近，有許多神秘而詭異的自然現(xiàn)象。這條緯線不僅貫穿四大文明古國，附近還有神秘的百慕大三角、埃及金字塔、世界最高峰珠穆朗瑪峰和最深的馬里亞納海溝。美國的密西西比河、埃及的尼羅河、伊拉克的幼發(fā)拉底河、中國的長江等，均在北緯30度入?！瑯邮潜本?0度附近，1995年，十堰市鄖陽區(qū)柳陂鎮(zhèn)青龍山恐龍蛋化石群被發(fā)現(xiàn)。專家們推斷，這里至少有30萬枚恐龍蛋化石，是迄今為止世界上原址保存恐龍蛋化石最集中、數(shù)量最多、保存最完整、規(guī)模最大的化石群。

2020年，中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所聯(lián)合湖北省地質(zhì)科學(xué)研究院，在青龍山正式組建“中國鄖陽恐龍蛋研究中心”，成立了由6名固定科研人員組成的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)。

位于十堰市武當(dāng)山北麓的青龍山恐龍蛋化石群國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，作為世界規(guī)模最大的原址保護(hù)的恐龍蛋化石遺址，以其獨(dú)特之處為國內(nèi)外研究恐龍生活習(xí)性、繁殖方式及當(dāng)時(shí)的生態(tài)環(huán)境提供了十分珍貴的實(shí)物證據(jù)，對研究古地理、古氣候、地球的演變、生物的演化，對探討恐龍蛋化石的系統(tǒng)分類與演化等具有十分重要的科學(xué)價(jià)值。

聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)科研人員于東祥告訴十堰廣電記者，采用三維激光智能掃描，簡單地說，就是給青龍山恐龍蛋做“定位”。

那么，為何要用激光雷達(dá)為恐龍蛋化石做“定位”？于東祥對十堰廣電記者說：“此前，對于大規(guī)模遺址空間信息的測量主要依賴人工完成，使用的工具較為傳統(tǒng)，如測尺、測繩、經(jīng)緯儀、全站儀、激光測距儀等，其存在準(zhǔn)確度不夠、測量數(shù)據(jù)少、工作效率低等問題。”他說，早在20年前，全智能化的三維激光掃描技術(shù)已開始應(yīng)用，但主要存在設(shè)備功率不足、計(jì)算機(jī)和軟件對三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)解析能力弱的缺陷，所以沒有在文物和化石遺址保護(hù)研究工作中實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

于東祥向十堰廣電記者介紹說，激光雷達(dá)可以通過由傳感器所發(fā)出的激光脈沖來測定傳感器與目標(biāo)物之間距離。聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)與有關(guān)測繪公司合作使用激光雷達(dá)掃描儀對遺址館內(nèi)的地形地物進(jìn)行數(shù)據(jù)密集采樣，形成遺址館地面及地物表面的位置點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

毫米級(jí)精度“透視”恐龍產(chǎn)蛋場景

據(jù)介紹，完成數(shù)據(jù)測量后，聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)將使用專業(yè)軟件對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理和地形地物識(shí)別，形成準(zhǔn)確的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，配合現(xiàn)場恐龍蛋化石分布調(diào)查結(jié)果，進(jìn)一步開展實(shí)地驗(yàn)證，完成原址恐龍蛋化石編號(hào)、信息登錄和點(diǎn)云數(shù)據(jù)標(biāo)注，以毫米級(jí)精度最終形成遺址館館內(nèi)高精度地形線及恐龍蛋位置分布“數(shù)字底圖”。

十堰廣電記者采訪中了解到，青龍山恐龍蛋化石遺址的最大科學(xué)價(jià)值在于，這些恐龍蛋化石數(shù)量巨大，大多保存完好，蛋殼破碎不多，且成窩間距埋藏。學(xué)術(shù)界初步研究推論，這反映了恐龍產(chǎn)蛋現(xiàn)場最原始的狀態(tài)，對于還原億萬年前的恐龍產(chǎn)蛋實(shí)際場景是至關(guān)重要的證據(jù)。

趙璧向十堰廣電記者披露，通過對大量原位恐龍蛋化石空間位置的準(zhǔn)確獲取和集成可視化數(shù)據(jù)檢查，聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)初步確定，青龍山恐龍蛋化石普遍表現(xiàn)出特殊排列規(guī)律，如常見同層埋藏的恐龍蛋3-5枚一組排列成微微彎曲的弧線，多組弧線近平行展布。

“青龍山恐龍用獨(dú)特的方式構(gòu)筑蛋巢，方便恐龍蛋孵化或加強(qiáng)保護(hù)?！壁w璧接受十堰廣電記者采訪時(shí)說，這種排列方式與已知的大多數(shù)恐龍蛋在蛋窩中的排列方式都不一樣。值得注意的是，這種恐龍蛋特殊排列現(xiàn)象在多個(gè)不同的含恐龍蛋化石層位可見，說明這種“蛋”排列規(guī)律在不同時(shí)間的恐龍蛋巢中是普遍存在的，這種排列規(guī)律可能反映了青龍山恐龍產(chǎn)蛋繁殖的獨(dú)特行為。

如何科學(xué)還原史前恐龍產(chǎn)蛋現(xiàn)場，準(zhǔn)確掌握化石空間的信息至關(guān)重要。“利用信息化手段開展激光測量，這對深入開展相關(guān)科研工作意義重大?！庇跂|祥表示，測量得到的數(shù)據(jù)，對于長時(shí)間保護(hù)評(píng)估恐龍蛋化石遺址的完整性，開展遺址防風(fēng)化研究也有重要價(jià)值。近年來，隨著信息化技術(shù)高速發(fā)展，激光掃描技術(shù)被越來越多地被運(yùn)用到文物、遺址保護(hù)工作中。

他舉例說，故宮博物院利用三維激光掃描技術(shù)對太和殿等國寶古建筑進(jìn)行全面測繪，為文物修繕工程提供了詳實(shí)的現(xiàn)狀信息;甘肅敦煌研究院以三維激光掃描技術(shù)結(jié)合全景照相技術(shù)對敦煌石窟進(jìn)行精細(xì)測繪與三維重建，建立了讓世界驚艷的數(shù)字敦煌博物館;法國巴黎圣母院的大火震驚全球，但不幸中之萬幸，教堂在焚毀前曾做過全面的三維激光掃描，建立了完整的建筑數(shù)字模型，為教堂的重建提供了不可替代的數(shù)據(jù)支撐。

數(shù)據(jù)解密沉睡億萬年恐龍“育嬰室”

“目前各地的自然保護(hù)區(qū)、化石遺址，仍少見應(yīng)用全智能化三維激光掃描技術(shù)。青龍山保護(hù)區(qū)可以說是首次嘗試!”趙璧進(jìn)一步闡述，恐龍蛋化石因質(zhì)地脆弱，傳統(tǒng)人工測繪易造成不可逆損傷。三維激光掃描技術(shù)通過非接觸式采集，在零干預(yù)狀態(tài)下獲取海量數(shù)據(jù)，未來還有可能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步結(jié)合AI算法，自動(dòng)識(shí)別恐龍蛋化石類型與埋藏層位特征。“這種技術(shù)將徹底改變化石現(xiàn)有的保護(hù)和研究模式，極大提升保護(hù)效果和研究效率，并為全球類似遺址保護(hù)提供技術(shù)范本。”

趙璧表示，青龍山恐龍蛋化石激光掃描工作屬于初步探索，設(shè)備掃描功率偏低，三維數(shù)據(jù)分辨率不足等問題仍存在。但是，本次獲得數(shù)據(jù)已能夠基本反映遺址區(qū)地質(zhì)環(huán)境的整體空間結(jié)構(gòu)和重要研究樣本——恐龍蛋化石的個(gè)體形態(tài)及其空間關(guān)聯(lián)性，反映了工作意義和巨大潛力。他說，相信通過相關(guān)工作深入開展，完全有望分析得出青龍山恐龍產(chǎn)蛋的普遍性規(guī)律和恐龍的活動(dòng)軌跡，這將為探討遠(yuǎn)古恐龍如何下蛋這一重大科學(xué)問題找到關(guān)鍵證據(jù)。

通過采訪，十堰廣電記者了解到，首次使用激光測量的青龍山保護(hù)區(qū)3個(gè)恐龍蛋化石遺址保護(hù)場館全部被納入“定位”范圍，測量面積約為8000平方米，掃描測量、核驗(yàn)數(shù)據(jù)和補(bǔ)充測量工作約為10天。接下來，聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)將用3個(gè)月處理數(shù)據(jù)。

趙壁評(píng)價(jià)說：“這不僅是技術(shù)革新，更是人類保存地球記憶方式的飛躍。隨著數(shù)據(jù)陸續(xù)解密，這座沉睡億萬年的恐龍‘育嬰室’將以全新的數(shù)字化信息展示方式，揭開更多史前謎題的答案?！彼硎?，青龍山保護(hù)區(qū)下一步還將在恐龍蛋數(shù)字化模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，引入更多先進(jìn)的信息化技術(shù)和方法手段，推動(dòng)開展全方位、多領(lǐng)域的保護(hù)研究，實(shí)現(xiàn)保護(hù)區(qū)高質(zhì)量建設(shè)發(fā)展。

編輯：萬林

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