Letecký laserový skener, ktorý sa nazýva LIDAR, donedávna využívali vedci v oblasti Strednej Ameriky iba v malej miere a aj to len v miestach, kde nebola džungľa.

Teraz bola aj za pomoci Slovákov technológia nasadená v neprístupnom pralese. Tento nový prístup môže zásadným spôsobom zmeniť a vylepšiť naše poznatky o fungovaní mayskej civilizácie.

Povrch spoznáva dotykom lasera

LIDAR pracuje na princípe podobnom radaru. Miesto radarových vĺn však využíva laserové svetlo. LIDAR sa umiestňuje na lietadlo, kde pod seba naraz vysiela tisíce laserových lúčov a zachytáva ich odraz z povrchu.

„Dnešné technológie už umožňujú rozlíšiť či sa časť laserového lúča odrazila napríklad z povrchu koruny stromu, porastu, alebo sa dostala až na povrch,“ hovorí geodet Tibor Lieskovský z Katedry geodetických základov SvF STU. Tibor Lieskovský technológiu využíva v rámci projektu spadajúceho pod Centrum mezoamerických štúdií FF UK.

Pokiaľ vraj poznáme presnú pozíciu lietadla, smer letu laserového lúču a čas, za aký sa odrazil naspäť, vieme vypočítať presnú trojrozmernú polohu odrazených bodov. Z takýchto informácii potom môžeme vytvoriť 3D model krajiny.

Namiesto kreslenia skeny

Doteraz boli vedci odkázaní na fyzicky a časovo náročnú prácu prieskumných tímov, ktoré museli vytipované oblasti fyzicky navštíviť. Oblasti zakresľovali s využitím tradičných pomôcok ako kompas, meračské pásmo, či GPS.

„V minulosti sa museli spoliehať skôr na intuíciu, skúsenosť, ale aj informácie miestnych informátorov,“ hovorí Tibor Lieskovský. V posledných rokoch sa podľa neho vhodné oblasti vytipovali aj z družicových dát, alebo sa 3D model krajiny získal z raketoplánu. Tieto technológie však majú obmedzenú výpovednú hodnotu. 

V prípade objavu archeologicky zaujímavej lokality bol priestor vyčistený mačetami, po čom boli nasadené geodetické tímy, ktoré lokalitu podrobne mapovali. To všetko si vyžadovalo mimoriadne logistické, ľudské aj časové náklady.

3D mapa zaniknutého mayského mesta "Ch'anal", zachytávajúca mayské pyramídy, chrámy a cesty, Zdroj foto: Archív T. Lieskovského

Rýchly ako blesk

LIDAR je v porovnaní s minulými spôsobmi mimoriadne časovo a informačne efektívny. Pre porovnanie – hustota geodetického merania je zhruba 1 bod na tri až štyri metre štvorcové, zatiaľ čo LIDAR dosahuje hustou 25 bodov na jeden meter štvorcový. Kým geodeti vedia za sezónu zmapovať možno jeden kilometer štvorcový džungle, LIDAR zmapuje 100 km2 za pár hodín letu.

Odráža sa to aj na množstve a objeme dát. Kým vedci za prieskumnú sezónu prinesú zhruba 20 000 bodov za cenu mimoriadnej fyzickej námahy, LIDAR rádovo generuje 200 000 bodov za sekundu.

„Náš tím takto od roku 2009 za osem výskumných sezón objavil v džungli viac ako 90 nových mayských lokalít a detailne zmapoval päť veľkých mayských miest,“ hovorí o schopnostiach LIDAR-u Tibor Lieskovský.

Obrovské množstvo dát však môže byť aj nevýhodou. Vzhľadom na extrémne hustý porast džungle je potrebné odrazené body filtrovať, odlíšiť čo je porast, a čo sa naozaj dostalo na povrch, čo je extrémne náročné na výpočtový výkon a algoritmy.

Môžu objavovať, aj predvídať

V archeológii sa LIDAR využíva na detailné mapovanie krajiny, kde možno zachytiť napríklad zaniknuté hradiská, staré bane, cestné komunikácie aj polia. Vďaka tomu môžu archeológovia získať komplexný obraz o tom, ako sa v minulosti krajina priestorovo využívala.

Široké využitie má však aj v iných oblastiach. Presné 3D modely krajiny tvoria nevyhnutný základ pre modelovanie a simulácie záplav a prijímanie protipovodňových opatrení. Opakované skenovanie krajiny umožňuje určiť aj mieru erózie krajiny, najmä ak je vystavená ťažbe. Schopnosť zachytiť a filtrovať porast a stromy zase využívajú napríklad lesníci pri mapovaní porastu.

„V neposlednom rade slúži aj geodetom na vytváranie presných modelov krajiny a 3D modelov budov. Takéto dáta sa potom využívajú pri presnom plánovaní stavieb, ale aj pri územnom plánovaní,“ hovorí Tibor Lieskovský.

Koniec hry na schovávačku

Tibor Lieskovský informácie z LIDARu využíval v guatemalskej džungli, kde skúmal a mapoval pozostatky mayskej civilizácie. Ako vysvetľuje, bez LIDARu by boli značne limitovaní hustou a neprístupnou tropickou džungľou. Tá za vyše tisíc rokov pohltila pozostatky mayskej civilizácie a mnohé miesta sa zmenili na nepoznanie a sú takmer nedostupné.

Veľké pyramídy a chrámy sa pod nánosmi porastu a vplyvu erózie zmenili na kopce, ktoré sú ťažko odlíšiteľné od prírodného prostredia. Najmä v džungli, kde dovidíte sotva na pár metrov. Zaniknuté sídla, cesty a kanalizačné systémy ostali v hustom poraste takmer nerozlíšiteľné voľným okom.

LIDAR a jeho výsledky umožnia vykonávať takýto prieskum omnoho efektívnejšie. Lokality už nie je potrebné objavovať systematickým prehľadávaním krajiny, či spoliehaním sa na nie vždy presné poznatky informátorov.

Digitálny model pyramídy, ktorá je súčasťou 2000 rokov starého mayského astronomického observatória na lokalite Uaxactun, Zdroj foto: Archív T. Lieskovského

Má aj svoje muchy

Vedci si dnes môžu v počítači vytipovať presné miesta, ktoré chcú navštíviť a overiť a naplánovať si k nim trasu presunu, pričom si pripravené dáta môžu nahrať do GPS. Tibor Lieskovský ale upozorňuje, že LIDAR nie je zázračná, univerzálna metóda, ktorá vyrieši všetky problémy a tiež má svoje limity.

Práca geodetov bude potrebná aj naďalej, napríklad pri činnostiach ako meranie presných archeo-astronomických orientácií, mapovanie vnútorných miestností chrámov, 3D dokumentácie stél, plochých kamenných objektov a podobne.

Navyše, pre správnu interpretáciu výsledkov LIDARu bude ich overovanie v teréne nevyhnutnou súčasťou, keďže systém poskytne len informácie o polohe. „Informácie o tom z ktorého obdobia boli, ako dlho existovali, akí ľudia tam žili a aký bol ich vývoj budú musieť doplniť archeológovia, špecialisti na mayské písmo, keramiku a mnohí iní,“ uzatvára Tibor Lieskovský.

Ak sa chcete o skúmaní guatemalskej džungle dozvedieť viac, pozrieť si výsledky projektu, alebo vyskúšať si vylúštiť nápisy v mayských hieroglyfoch, zastavte sa počas Európskej noci výskumníkov v stánku s názvom Mayská civilizácia očami slovenských vedcov. Vedci z Centra mezoamerických štúdii Filozofickej fakulty Univerzity Komenského vám v spolupráci so Slovenskou Technickou Univerzitou o ňom veľmi radi porozprávajú viac.