玛丽·安妮·舍恩哈特《社会科学》编辑
你可能知道iPhone 12 Pro包含一个激光雷达(光探测和测距)传感器。激光雷达是一种遥感技术，最初是为了太空探索和军事防御而开发的，它不仅仅是你新手机上的一个花哨小玩意。激光雷达不太为人所知的用途之一是揭示历史。
考古是研究历史和史前人类通过物质文物。它为我们提供了与过去的有形联系。考古学面临的挑战之一是，古人留下的遗迹往往只是现代景观上的微小印记。激光雷达可以作为一种工具，以人眼无法看到的方式观察景观，帮助识别我们的祖先留下了什么。
激光雷达利用光脉冲来测量距离。这些光脉冲在空气中传播直到击中一个物体并反弹回来一个传感器。利用光的速度和光脉冲返回到传感器的时间，计算出传感器和物体之间的距离。
激光雷达传感器发射光脉冲，这些脉冲被地球表面的特征反射回来，然后返回到传感器。当光脉冲从传感器发出时，它会发散。这意味着它可能与多个表面相互作用，并向传感器创建多个返回值(由虚线表示)。当传感器由飞机或卫星携带时，激光雷达可用于生成地形视图。图片来源:Mary Anne Schoenhardt
为了进行大规模数据收集，激光雷达传感器被安装在飞机或卫星上。该传感器每秒发射20到10万个脉冲，测量距离的精度可达亚厘米。收集到的数据可以用来创建地球表面令人难以置信的详细三维描绘，称为数字高程模型(dem)。
即使在相当粗糙的分辨率下，飞机上飞行的激光雷达扫描仪收集的点也可以用来显示地球表面。这些显示医院校园的点用颜色编码，以代表海拔高度的变化。地平线附近有成群的树和一台起重机，医院建筑在图像的中心。通过连接数据点创建的三维表面被称为数字高程模型(DEM)。图片由Greg Wilson, LASEdit 3D视图â€"医院校园，CC0
激光雷达模型对于识别人眼看不到的模式或关系非常有用，包括考古遗址，例如18世纪新不伦瑞克和新斯科舍边境附近的围城壕。堡BeausA©日记账1752年由法国人为保卫他们在北美的领土阿卡迪亚而建造。1755年，它落入英国人之手，并更名为坎伯兰堡。在美国独立战争和1812年战争期间，英国人使用这座堡垒来保卫他们的北美领土。在20世纪60年代，考古学家试图重建它。记录显示，英国人在1755年的围城战中建造了一条战壕，但该地区崎岖的地形和茂密的植被使它几乎不可能被发现。
Fort Beauséjour–坎伯兰堡国家历史遗址，因为它是今天。攻城壕位于要塞遗址以北约1公里处。图片由Shawn M. Kent, Fort Beauséjour–坎伯兰堡国家历史遗址，加拿大公园管理局，CC-BY-SA 4.0
直到2006年，a来自加拿大公园和阿卡迪亚大学的研究小组用激光雷达传感器在该地区上空飞行，以识别考古特征，确定壕沟的位置。在春季落叶之前执行任务，允许大量激光雷达脉冲穿透森林树冠并到达地面。数据处理从数据集中去除地表植被，并根据剩余信息创建DEM。人工照明技术更好地定义了地表特征，并揭示了沟槽的线性模式。考古学家利用全球定位系统在野外找到了壕沟的确切位置。在许多地方，壕沟不超过20厘米，如果没有激光雷达图像提供的精确位置，很容易被忽略。
激光雷达数据可以用来追溯更久远的时间。许多科学家认为，人类第一次到达北美西北海岸是在更新世晚期(12,000–13000年前)。但该地区海平面的变化、冰川后的活动和茂密的植被覆盖使得很难确定潜在的考古遗址。在加拿大，大多数已知的遗址都在群岛上海达瓜在不列颠哥伦比亚省海岸附近，但考古学家认为，在北美西海岸可能还有许多其他的遗址。
来自哈凯研究所、维多利亚大学和亚利桑那州立大学的一个研究小组使用激光雷达进行识别夸德拉岛上考古潜力巨大的地区，位于海大瓜岛南部。他们使用激光雷达数据创建了该岛的DEM，并从目前的海岸线搜索内陆凸起的、略微倾斜的露台。这些特征是古代或古海岸线的标志。尽管自上次冰川期以来全球海平面已经上升，地壳均衡反弹导致岛上相对海平面下降。研究人员正在寻找靠近笔直的古海岸线和相对平坦的区域。他们认为这些地区具有很高的考古潜力，因为它们是人类居住的理想之地。
确定具有高考古潜力的遗址可以进行有针对性的挖掘。在没有激光雷达图像的帮助下，考古学家妮可·史密斯将寻找考古遗址比作“大海捞针”。在Quadra岛上，从DEM中确定的具有高考古潜力的地点中选择了12个挖掘地点。考古材料，主要是古代石器，在其中8个地点被发现。挖掘的成功提供了大量的证据，证明夸德拉岛，以及周围的群岛，在最后一个冰河时代之后有很长一段时间有人居住。这也增加了越来越多的证据，表明北美有人类的时间比之前认为的要早几千年。
作为加拿大人，了解我们的历史对于了解前人如何使用土地至关重要。激光雷达，从未打算作为考古工具，正在被重新利用来帮助我们做到这一点。谁知道我们接下来会发现什么，或者我们会使用什么工具来进行这些发现呢?
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