Tài liệu kỹ thuật

Bảo tồn di sản văn hóa thế giới với công cụ quan trắc trái đất và Machine learning

26/03/2021 GeoLink Thu Giang 0 Nhận xét

(Phiên bản tiếng Anh: https://geolink.vn/preserving-cultural-heritage-wih-eo-applications-and-ml)

Hiện nay có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến di sản văn hóa trên thế giới và cần được theo dõi để bảo tồn nó: các hiện tượng tự nhiên, chẳng hạn như sụt lún và chuyển động của mặt đất, và các yếu tố nhân học như sự mở rộng đô thị và biến đổi khí hậu. Về mặt này, dữ liệu Quan sát Trái đất (EO) có thể giúp ích bằng cách theo dõi sự xuống cấp của các địa điểm, mức độ ô nhiễm không khí ở các khu vực xung quanh, sự xói mòn bờ biển hoặc nó có thể giúp phát hiện ra các di sản ẩn dưới bề mặt đất và tiết lộ danh lam thắng cảnh bị mất.

Công nghệ này cũng có thể cung cấp các lợi ích về đánh giá rủi ro thông qua việc sử dụng các bản đồ thay đổi, theo dõi những thay đổi xảy ra trong một khu vực quan tâm trong một khoảng thời gian nhất định và điều tra phòng ngừa để hiện thực hóa cơ sở hạ tầng.

Ứng dụng Công nghệ vũ trụ trong khảo cổ học
Dữ liệu EO có tiềm năng cung cấp khả năng giám sát các khu vực văn hóa nâng cao theo thời gian dựa trên một số công nghệ và kỹ thuật: radar xuyên đất (GPR), hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS), máy bay không người lái (UAV), trí tuệ nhân tạo, Machine learning và Deep learning. Sự tích hợp đa nguồn của dữ liệu dựa trên không gian và các quan sát tại chỗ là yếu tố cần thiết để thu được các sản phẩm cấp cao.

Dữ liệu của Copernicus, với các vệ tinh Sentinel, đã tạo điều kiện rất nhiều cho việc duy trì di sản văn hóa không chỉ trong các thảm họa thiên nhiên hoặc xung đột có thể khiến các địa điểm không thể tiếp cận được mà còn trong thói quen hàng ngày, bằng cách giám sát và lập bản đồ các địa điểm khác nhau. Trong vài năm gần đây, Copernicus cũng đã cung cấp dữ liệu theo chuỗi thời gian có hệ thống, cho phép giám sát các địa điểm trong các mùa và điều kiện môi trường khác nhau, do đó làm giảm các hoạt động trên thực địa. Việc sử dụng chuỗi thời gian này có thể cung cấp thông tin hữu ích để giảm tác động của hoạt động đô thị lên các di tích và cấu trúc khảo cổ cũng như tác động mà những phát hiện không lường trước được có thể gây ra đối với việc hình thành các cơ sở hạ tầng mới. Do đó, dữ liệu EO có thể hỗ trợ chính quyền địa phương đưa ra các giải pháp tốt hơn để quản lý di sản văn hóa và tiết kiệm ngân sách cho các hoạt động bảo trì.

Kết hợp sử dụng viễn thám và Machine Learning 
Trong những năm gần đây, nghiên cứu khảo cổ học dựa trên RS đã kết hợp công nghệ máy học và các thuật toán để tự động hóa việc phát hiện các gò đất khảo cổ, các yếu tố đặc trưng của các khu định cư lâu dài và bán cố định của các nền văn hóa trong quá khứ bằng cách sử dụng hình ảnh có độ phân giải cao (ví dụ: xem hình 1).

Hình 1: SAR và khả năng hiển thị gò đa kính. (A) Bản đồ cơ sở của Google Earth hiển thị vị trí của một gò đất được bảo tồn tốt (vòng tròn màu vàng) và ba loại lớp phủ đất chính ở rìa sa mạc; (B) băng tần 1 Sentinel kép [VV, VH] ở chế độ tăng dần; (C) một dải Sentinel 1 [VV] ở chế độ tăng dần; (D) Hỗn hợp sai Sentinel 1 trong RGB; (E) Hỗn hợp nhìn thấy được Sentinel 2 (B4-B3-B2); và (F) Hỗn hợp màu giả Sentinel 2 (B8-B4-B3). @Conesa và cộng sự, 2020.

Phân loại dựa trên công nghệ máy học (Random Forest classifier) ​​dữ liệu vệ tinh đa thời gian, đa cảm biến đã mở rộng nồng độ đã biết của các khu định cư Indus trong sa mạc Cholistan ở Pakistan, định hình lại các đặc điểm của địa điểm và phát hiện một loạt các gò đất chưa được phân loại trước đây (hình 2).

Hình 2: Khả năng hiển thị của gò RF và dữ liệu kế thừa. Bản đồ cơ sở của Google và các trường xác suất RF cho thấy (A) gò mới được vector hóa của Bokhariyanwala, nằm gần với nhiều tọa độ cũ cho cùng một địa điểm và (B) gò Changalawa mới được vector hóa, cũng được báo cáo là có nhiều vị trí trong dữ liệu kế thừa có thể là do sự xóa sổ một phần của địa điểm bởi một kênh thủy lợi. @Conesa và cộng sự, 2020.

Tuy nhiên, việc sử dụng công nghệ kết hợp này vẫn chưa được khai thác phần lớn do nguồn lực tính toán lớn, chuyên môn công nghệ và số lượng dữ liệu vệ tinh chất lượng cao được yêu cầu.

Sử dụng trí tuệ nhân tạo
Việc sử dụng trí thông minh nhân tạo trong vài năm gần đây đã được áp dụng để tìm các địa điểm đào mới và tạo ra những khám phá mới, chẳng hạn như các khu định cư lịch sử ở Madagascar, các gò đất do người dân Bắc Mỹ thời tiền sử tạo ra, các gò khảo cổ ở Cholistan (Pakistan) và cố đô Tanis của Ai Cập. Các phương pháp truyền thống mà các nhà khảo cổ sử dụng để khám phá các địa điểm mới có thể đòi hỏi thời gian dài, tính bằng tháng hoặc hàng năm, trong khi máy học có thể giảm đáng kể thời gian đó. Nhờ có rất nhiều hình ảnh có độ phân giải cao được cung cấp bởi vệ tinh, máy bay và thiết bị bay không người lái, các nhà khảo cổ học ít cần phải thực hiện các chuyến thăm tại chỗ trong giai đoạn đầu. Trong khi kiểm tra hàng nghìn hình ảnh có thể là một nhiệm vụ khó khăn đối với con người, các thuật toán trí tuệ nhân tạo có thể quét nhanh một lượng lớn dữ liệu để xác định các khu vực tiềm năng mà bạn quan tâm.

Triển vọng tương lai
Việc sử dụng kết hợp hình ảnh vệ tinh và máy học đang mở ra một loạt khả năng mới cho việc khám phá các di sản văn hóa chưa được biết đến, ước tính hàng triệu người trên khắp thế giới, tạo ra cơ hội mới cho một lĩnh vực hứa hẹn sẽ phát triển rất mạnh trong những năm tới đến.

Để thực hiện quá trình chuyển đổi hướng tới khảo cổ học cho phép không gian, cần phải phổ biến nhận thức về tiềm năng của dữ liệu Copernicus đối với lĩnh vực di sản văn hóa, cũng như vô số dữ liệu hoàn toàn mới được cung cấp bởi các tài sản không gian mới (tức là dựa trên đầu tư, dữ liệu mục tiêu và dịch vụ do các tác nhân không gian tư nhân cung cấp) ,. Thường có một khoảng cách rộng, dẫn đến thiếu sự hợp tác và hiệp đồng giữa các nhà quản lý di sản văn hóa và các chuyên gia trong công nghệ vũ trụ.

Phạm vi các tác nhân và các bên liên quan tham gia vào việc bảo tồn, khám phá và phục hồi di sản văn hóa có thể tận dụng thông tin có nguồn gốc từ không gian thực sự rất rộng: có thể bao gồm ban quản lý các công viên khảo cổ, các công ty cung cấp các chuyến tham quan ảo, các viện nghiên cứu khảo cổ và các chuyên gia, các tổ chức môi trường, các cơ quan chính phủ Vân vân.

 

Bình luận

VIẾT BÌNH LUẬN CỦA BẠN:

popup

Số lượng:

Tổng tiền: