المكاسب:
- القدرة على شرح مساهمة الذكاء الاصطناعي في عملية إنتاج نماذج ثلاثية الأبعاد وسحب نقطية وصور متعامدة باستخدام المسح التصويري وسبب أهمية شريط المقياس.
- التعرف على مخاطر الأسطح المزيفة التي يتم إنشاؤها عن طريق ملء البيانات المفقودة والقدرة على فصل الأدلة بصريًا عن إكمال التنبؤ.
- فهم أن النموذج هو قياس، والتفسير هو السياق وحكم الخبراء، مثل ما هو الجدار وما هو الحجر الطبيعي.
في علم الآثار، يعد التنقيب عملاً مدمرًا: عندما تقوم بالتنقيب في طبقة ما، فإنك تدمرها بشكل دائم ولن تراها بنفس الطريقة مرة أخرى. لذلك، فإن التوثيق (عمل تسجيل دائم لكل مرحلة من مراحل التنقيب بالقياسات والرسومات والصور الفوتوغرافية والنماذج) هو أحد أقدس واجبات علم الآثار. في هذه الوحدة، سنرى كيف يقوم التصوير المساحي (تقنية تنتج نموذجًا ثلاثي الأبعاد متدرجًا عن طريق مطابقة النقاط المشتركة من صور متعددة لكائن مأخوذ من زوايا مختلفة) وكيف يعمل الذكاء الاصطناعي على تسريع التوثيق ثلاثي الأبعاد، ولكن لماذا تظل القرارات المتعلقة بالحجم والتفسير بيد البشر.
المبدأ الأساسي: يساعد الذكاء الاصطناعي في إنتاج نموذج مصغر وصور متعامدة وقياسات؛ لكن ما يجب توثيقه، وأي خط يمثل جدارًا وأي خط يمثل حجرًا طبيعيًا، وكيفية تفسير النموذج هي قرارات الخبراء. النموذج ثلاثي الأبعاد هو دليل على ذلك؛ قراءته تفسير.
خطوات التصوير المساحي والتوثيق ثلاثي الأبعاد
1. جلسة التصوير. يتم التقاط الكائن أو المنطقة بتداخل كافٍ (كل نقطة في ثلاث صور فوتوغرافية على الأقل) وفي ضوء جيد. يتم وضع شريط المقياس والمسافات المعروفة (نقاط التحكم) بجانبه؛ بدون مقياس يكون النموذج بلا أبعاد.
2. محاذاة ونقطة السحابة. يطابق البرنامج النقاط المشتركة في الصور وينتج سحابة نقطية (بيانات تتكون من ملايين النقاط ثلاثية الأبعاد التي تمثل سطح الكائن). يعمل الذكاء الاصطناعي على تسريع عملية المطابقة وتنظيف الضوضاء.
3. الشبكة والملمس. يتم تحويل النقاط إلى سطح (شبكة) ويتم تطبيق نسيج الصورة في الأعلى؛ يظهر نموذج ثلاثي الأبعاد واقعي.
4. الصورة التقويمية والقياس. يتم استخراج صورة تقويمية متدرجة الحجم (عرض علوي مع كل نقطة في المقياس الصحيح) مع إزالة تشويه المنظور من النموذج. يتم عمل رسومات المسح على هذا.
5. المسح والتفسير. المسح (رسم فني مفسر ومقياسي لمبنى أو خراب) هو المرحلة التي يقرأ فيها الخبير النموذج ويميز ما هو جدار وما هو ملاط وما هو إضافة لاحقة. يمكن للذكاء الاصطناعي أن يقترح الحواف، لكن الخبير هو الذي يميزها.
نصيحة: لا تتخطى أبدًا شريط المقياس ونقاط التحكم. يقوم الذكاء الاصطناعي بإنتاج نموذج "جميل" من صور فوتوغرافية غير ذات مقياس، لكن هذا النموذج لا قيمة له من الناحية العلمية لأنه لا يمكن أخذ قياسات حقيقية منه. قيمة التوثيق تكمن في قابليته للقياس.
مساهمة وحدود الذكاء الاصطناعي
منظمة العفو الدولية. إنه فعال في محاذاة الصور، وإزالة الضوضاء، وملء السطح المفقود (الاستيفاء) ومقارنة أعداد كبيرة من النماذج. ولكن هناك حدين حاسمين:
- خطر السطح الملفق. يستطيع الذكاء الاصطناعي ملء البيانات المفقودة بطريقة تبدو "معقولة"؛ أي أنه قد ينتج سطحًا لم تتم ملاحظته فعليًا في النموذج. وهذا أمر خطير في التوثيق: حيث تظهر التفاصيل غير الموجودة بالفعل كدليل. يجب دائمًا وضع علامة على المناطق المملوءة/المتوقعة.
- قياس وليس تعليق النموذج لا يقول ما هو ما. سواء كانت الحفرة قبرًا أو حفرة قمامة، وسواء كان صف الحجارة جدارًا أو طريقًا، فإن ذلك يأتي من السياق وحكم الخبراء، وليس من النموذج.
تحذير: كل قطعة يضيفها الذكاء الاصطناعي عند "استعادة" أو "إكمال" نموذج ثلاثي الأبعاد هي افتراض. إذا لم يتم فصل الدليل (السطح الفعلي المقاس) وإعادة البناء (الإكمال المقدر) بصريًا، فسوف يخطئ المشاهد في افتراض الحقيقة. وهذا هو الخطأ الأخلاقي الأكثر خطورة في التوثيق.
ثلاث حالات صغيرة
الحالة 1 - حفظ الوثائق بسرعة. في عملية التنقيب الإنقاذية (عملية التنقيب الطارئة بسبب البناء)، لم يكن لدى الفريق سوى بضع ساعات لتوثيق الطبقة. أنتجت الطائرة بدون طيار والمسح التصويري المسرع بالذكاء الاصطناعي سجلاً ملليمتريًا ثلاثي الأبعاد للطبقة في 45 دقيقة؛ تمت إزالة الطبقة في اليوم التالي ولكن النمط ظل دائمًا. كان الرسم اليدوي مستحيلاً خلال هذا الوقت.
الحالة 2 - تم القبض على السطح المُصنع. يكتب أحد الطلاب في التقرير أن السطح المستوي الذي ملأه الذكاء الاصطناعي في النموذج الذي أنشأه باستخدام بعض الصور الفوتوغرافية كان بمثابة "قاعدة صلبة". وبين الاستشاري عدم وجود صور كافية في تلك المنطقة وأن السطح عبارة عن استيفاء. تمت إعادة تنظيم النموذج من خلال فصل المناطق "المقيسة" و"المتوقعة".
الحالة 3 - النموذج الخالي من المقياس لم ينجح. قام أحد الفرق بتسليم نموذج بناء يبدو جميلًا ولكن تم تصويره بدون شريط مقياس؛ ولا يمكن أخذ قياسات حقيقية منه ولا يمكن عمل رسومات مسحية. وتكرر إطلاق النار عند نقاط التفتيش. الدرس الثاني: المقياس هو القيمة العلمية للنموذج.
أربعة قوالب قابلة للنسخ
1) التحكم في خطة التصوير:
دورك: مساعد توثيق التصوير المساحي. سأقوم بتوثيق الكائن/المنطقة التالية: [الوصف]. أعطني قائمة مرجعية للتصوير من حيث التعرج وعدد الزوايا والإضاءة وشريط المقياس وموضع نقطة التحكم. قم بتسليط الضوء على النقاط الحرجة لقابلية التوسع والتغطية الكاملة.
2) فحص جودة النموذج:
سأقدم أدناه معلمات/إحصاءات إنتاج النموذج ثلاثي الأبعاد (عدد الصور والتداخل والمساحة المغطاة). في أي مجالات من النموذج قد تكون البيانات ضعيفة ومن المحتمل أن يتم ملؤها (التنبؤ بها) بواسطة الذكاء الاصطناعي؟ أخبرني كيف يجب أن أضع علامة على هذه.
3) التمييز بين الأدلة والخيال:
أقوم بإعداد إعادة بناء/إكمال ثلاثي الأبعاد. اقترح نظام وضع العلامات (اللون/الطبقة/الملصق) لتمييز أجزاء النموذج التي تعتبر دليلاً تم قياسه وأيها تم تقدير اكتمالها. قم أيضًا بصياغة نص بيان يمنع المشاهد من الخلط بين الافتراض والواقع.
4) التحضير للمسح:
سأقوم برسم مسح من orthophoto. قم بإدراج العناصر التي أحتاج إلى تمييزها في هذا الهيكل (الجدار/الملاط/الإضافة/الإصلاح/الحجر الطبيعي) والقرائن البصرية التي يجب الانتباه إليها لكل منها. سأدلي بالتعليق النهائي؛ أنت تعطي المعايير التي سيتم التحقق منها.
موجه ضعيف / موجه قوي
حث ضعيف:
أنشئ نموذجًا ثلاثي الأبعاد للمبنى من هذه الصور واملأ الأجزاء المفقودة.
يسمح "ملء الأجزاء المفقودة" للذكاء الاصطناعي بإنشاء سطح مناسب؛ والنتيجة هي نموذج مضلل يتم فيه الخلط بين الأدلة والخيال.
مطالبة قوية:
عند إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد من هذه الصور، قم فقط بتصميم الأسطح التي تغطيها الصورة بشكل مناسب. ملء المناطق الفقيرة بالبيانات؛ ضع علامة عليها على أنها "بيانات مفقودة". قم بالإبلاغ عن عدد الصور التي تدعم كل منطقة في إحصائيات النموذج. التحقق من الأبعاد مقابل شريط النطاق.
الفرق: الأول ينتج كلاً جميلاً ولكنه زائف؛ وينتج الأخير وثيقة صادقة بها فجوات واضحة.
لماذا لن يحل التوثيق ثلاثي الأبعاد محل الرسم التقليدي بالكامل؟
يعد النموذج ثلاثي الأبعاد قويًا ولكنه لا يبطل تمامًا دفتر الرسم اليدوي والمراقبة التقليدي؛ الاثنان يكملان بعضهما البعض. يحتوي رسم المسح أو الطبقة على تفسير الخبير وقت التنقيب: أي حجر ينتمي إلى الجدار، والذي تم دحرجته فيما بعد، وما إذا كان الخط هو حد حقيقي أم ظل. يحدث هذا التفسير في رأس الرسام ولا يظهر تلقائيًا في النموذج ثلاثي الأبعاد. يقيس النموذج «مهما كان»؛ لكن الفرق بين "أيهما منطقي" هو الملاحظة البشرية.
بالإضافة إلى ذلك، يحمل النموذج ثلاثي الأبعاد مشكلة في تنسيق الأرشيف: قد لا يكون ملف النموذج الذي تنتجه اليوم مفتوحًا بعد عشر سنوات من الآن؛ البرامج والتنسيقات أصبحت قديمة. ولهذا السبب يتم دائمًا تخزين الصور الفوتوغرافية الأولية وقياسات نقاط التحكم والرسم القياسي/الصورة الشاملة معًا. النموذج ليس هو الجزء الوحيد من التوثيق طويل المدى، ولكنه أغنى ساق.
هناك مسألة عملية أخرى وهي الإحداثيات والتوجيه: فالنموذج هو مجرد شكل "في الهواء" إذا لم يكن مرتكزًا على نظام إحداثيات حقيقي (إسناد جغرافي)؛ إنه يفقد أي نقطة من الحفريات ينظر إليها وفي أي اتجاه. إن قياس نقاط التحكم بالإحداثيات الفعلية يربط النموذج بخطة التنقيب ويتيح إمكانية تركيب نماذج من مواسم مختلفة.
نصيحة: لا تكتفي بإنشاء النموذج ثلاثي الأبعاد وتترك الأمر عند هذا الحد؛ قم بتضمين الصور الأولية وإحداثيات نقطة التحكم ومعلومات المقياس والرسم المشروح. يجب أن يكون الباحث المستقبلي قادرًا على فهم عملك باستخدام هذه المستندات الإضافية، حتى لو لم يتمكن من فتح النموذج.
جدول طريقة التوثيق ثلاثي الأبعاد
المرحلة
مساهمة الذكاء الاصطناعي
قرار الإنسان
التحقق
اطلاق النار
توصية الخطة/التغطية
مقياس، نقطة تفتيش
السيطرة على التعرج
سحابة النقطة
الاقتران وإزالة الضوضاء
عتبة الجودة
حجم نقطة التحكم
السطح/الملمس
شبكة أوتوماتيكية
حد الملء
علامة المنطقة الضعيفة
أورثوفوتو/القياس
إنتاج الحجم
التحقق من النطاق
المسافة المعروفة
مسح
اقتراح الحافة
فصل الجدار/الملاط/المرفق
السياق يا خبير
الأخطاء الشائعة
- تخطي شريط النطاق. النموذج بدون مقياس لا يمكن قياسه علميا.
- تعبئة البيانات المفقودة. الذكاء الاصطناعي ينتج سطحًا مناسبًا؛ يجب تحديد الفجوات.
- عدم فصل الأدلة عن الخيال. سيكون الأمر مضللاً إذا لم يتم فصل المناطق المكتملة بصريًا.
- الخلط بين النموذج والتفسير. مقياس النموذج لا يوضح ما هو؛ التفسير هو مسألة سياق وعمل الخبراء.
- إنشاء نموذج مع عدد قليل من الصور. التداخل غير الكافي يعطي نموذجًا مشوهًا ومفجوًا.
باختصار
الذكاء الاصطناعي في التوثيق ثلاثي الأبعاد والقياس التصويري؛ إنه ينتج تسجيلًا سريعًا ومليمتريًا وقابلًا للتكرار، وهو لا يقدر بثمن بشكل خاص في عمليات التنقيب الإنقاذية المضغوطة بالوقت. لكن شريط المقياس ضروري، ولا يتم ملء البيانات المفقودة ولكن يتم وضع علامة عليها، ويتم فصل الأدلة عن الخيال، وتفسير النموذج (ما هو ما) يعود إلى الخبير. النموذج هو برهان. القراءة مسؤولية.
مهمة التطبيق
التقط اكتشافًا صغيرًا أو ركنًا من أحد المباني باستخدام شريط المقياس، بحيث يحتوي على 20 صورة متداخلة على الأقل. أنشئ نموذجًا بتدفق التصوير المساحي وحدد المناطق الضعيفة/المملوءة باستخدام قالب "فحص جودة النموذج". بعد ذلك، قم بإنشاء رسم تخطيطي باستخدام قالب "التمييز بين الأدلة/الخيال"، مع تحديد المناطق التي يتم قياسها كأدلة وتلك التي تعتبر تخمينات.
قائمة مرجعية
- [ ] لقد استخدمت شريط المقياس ونقاط التحكم في اللقطة.
- [ ] لقد التقطتها بتداخل مناسب (3+ صور لكل بقعة).
- [ ] حددت المناطق الضعيفة/الممتلئة، ولم أترك سطحًا مزيفًا.
- [ ] لقد قمت بفصل الدليل بصريًا عن اكتمال التنبؤ.
- [ ] لقد قمت بتفسير النموذج باستخدام السياق وأحكام الخبراء.