抽象性

论文用多时高分辨率卫星图像研究南美索不达米亚古城Ur获取数据集由两张GambitKH-7(1966年)和一张CoronaKH-4B解密空间照片组成(1968年),由最近几颗卫星拍到的几张图片供民用QuickBird-2(2002年、2004年、2007年)、Ikonos-2(2008)和WorldView-1(2008)使用处理所有这些图像并整合ASTER和SRTMDMs获取新数据说明该市及其遗迹和古路的地形布局地理参照所有考古遗迹和图像可见迹使Ur考古图升级研究还提供了有关重构环景的重要数据,在过去几十年中因城市化和农业工程而大为改观和改变的地区发现幼发拉底河老道和江床的大量迹迹此外,多时图像允许监控考古区保护工作,特别是在二次海湾大战前后。

开工导 言

Ur研究活动是在意大利外交部推广并由意大利国家研究委员会执行的“伊拉克虚拟博物馆项目”中得益的项目设计为建设古代文明虚拟博物馆,这些古代文明在现代伊拉克领土上蓬勃发展结果是网站丰富化http://www.virtualmuseumiraq.cnr.it/免费面向公众 基础考古集合 世界上最重要的博物馆事实上,2003年第二次海湾大战期间,巴格达国家博物馆被洗劫一空,从无价文物库中取出,这些文物不仅是伊拉克人民的重要历史宝库,也是全人类的重要历史宝库。虚拟遗产新集成数字技术探索,特别侧重于使用基于图像3D建模和卫星遥感数据一号-7..具体地说,当前工作涉及南美索不达米亚古城Ur案一号高分辨率卫星图像对重建古代地形并监控网站的贡献。

二叉方法:U类研究活动

考古和遗迹学院在“伊拉克虚拟博物馆项目”中的活动重点是实现3D重建伊拉克最重要考古遗址的住区、遗迹和对象,并关注存放在巴格达博物馆的发现背景化,并连接到它们的发源地进程背景化使虚拟博物馆的“旁观者”查看发现原地环境,并分三大时段实施:古代、发现时刻和现代虚拟重建,包括挖掘照片重建,前两个层次产生优异结果关于第三个时间层,允许虚拟访问源地当前状况,图片从空中和从地面都允许用户以非常详细的方式查看考古区。然而,在环境不易获取和没有适当的图片文档时,则产生相当多的问题。多古城和伊拉克定居点就是这种情况一般来说,只有少数陆地图像和小片考古区的一些斜向航空图片,以及挖掘文件(绘图和图片)。高分辨率卫星图片为解决这一问题以及恢复辅助可用图片文件做出了重要贡献。

虚拟博物馆按时间段选取2或3个有更多代表性的考古遗址记录中记录了最重要的遗迹编目,以便向虚拟博物馆的“旁观者”提供完整图像,说明发现人工品环境特征并选择古城乌鲁族和新巴比隆族博物馆

高分辨率多时卫星图片贡献非常重要图像首先用于记录古迹现代状况并监测第一次和第二次海湾大战前后的状况通过这些图片可以观察并记录考古区现状,既替代实访问(目前无法访问),也准备未来访问详细检验这些图像也是获取新数据的重要契机,以了解遗址及其主要遗迹的地形布局8,九九..卫星正影制作新古迹考古地图10..

以Ur为例,我们拥有丰富的数据集,从60年代美国侦察卫星Gambit KH-7拍的三张全色照片开始(1966!一垂直一斜法,地面几何分辨率为0.6m)和CoronaKH-4B(1968年!地面几何分辨率约1.83米美国间谍卫星文件覆盖整个网站和周围环境古老航空图片稀疏时非常有用多亏高几何分辨率, 他们允许详细检查古城区因而有可能检测和检验古老结构、古表环境元素和尚不可见掩埋特征的考古迹迹11..

1960年代卫星文档因商业卫星QuickBird-2(2002年、2004年、2007年);使用五张高分辨率图像而扩充标准Ortho备案产品)Ikonos-2(2008年;卡特拉地球OrthWorldView-1(2008年);标准Ortho备案产品大全)图像构成最新文献资料,对考古遗址的研究和展示非常有用,通过这些文献资料还有可能比较皇家空军飞行员在1930年代Ur大挖掘期间拍的航空照片。高几何光谱和辐射分解最近卫星图像使人们得以详细分析考古遗址特别是高地几何分辨率(全色模式介于1米至0.5米之间!多光谱模式4米至2.40米之间)使其定义类似于中尺度垂直航空相片,U值稀疏图片使人们有可能从上方详细查看古迹现状和布局,因为有可能发现甚小细节并识别自原始挖掘以来仍被掩埋或再次掩埋结构的痕迹此外,还有可能识别一些古环境特征[12-18号..

网站研究中非常有用的是将图像与ASTER和SRTMDEM集成,从中提取Ur新考古图轮廓线2)3D地形模型显示由相接分层构成的Ur约20米上方环泛平原DEMs还允许三维可视化网站及其周围环境,并使得有可能将考古迹和异常与地面形态相联,多亏模型上卫星图像的破解(见图图)7)

3级数据集

研究中所使用的数据集非常详细,覆盖时间段从1966至2008年不等。电子学、光学学和空间工程领域的技术开发在过去50年中为研究Ur考古遗址作出了重大贡献,允许多时分析,使用1960年代间谍卫星摄取的历史图像,并随后多光谱调查,多光谱调查多用现代卫星图像供民用

古老图片取自USGS历史档案http://www.usgs.gov/提供从间谍卫星星座Corona和Gambit解密图像数据集Corona程序是美国首个战略侦察卫星项目,由中央情报局与美国空军合作操作Corona卫星原用于苏维埃联盟和中国摄影监视,但在运行阶段期间,卫星获取世界许多其他地区的图像。Corona程序于1959年6月开始,1972年5月结束卫星序列命名KH-1KH-2KH-3KH-4KH-4A和KH-4BKH缩写为KeyHole,增量数表示工具化变化(例如相机类型)。144Corona卫星发射,其中102枚还原可用照片

这些卫星高度比地球表面高165至460千米,所以摄像头可以获取图像,地面分辨率下降至7.5米卫星使用70毫米特殊胶片60度焦距摄像头双KH-4A和KH-4B系统将分辨率分别提高至2.75m和1.8m,因为这些系统在低轨道高度操作KH-4卫星使用两台全景摄像头制作立体图像具体地说,KH-4B系统使用两个聚合全景(黑白)摄像头记录地球特定区域的双图像,地面分辨率约1.83米和焦距60公分并用双优斯特拉索引摄像头识别目标并帮助映射16次成功任务期间(从1967年9月至1972年5月),它制作了188,000框架:1968年5月4日摄像头用于这项工作,但这不是最老图像可用

数据集中还包括1966年取自GambitKH-7系列卫星的两张图像KH-7是第一颗高质量侦察图像卫星系统设计与Corona程序合作摄取较小面积高分辨率图像,操作阶段自1963年7月开始至1967年6月结束Gambit KH-7成功回发影片38项任务中的34项,可用图片来自30项任务卫星返回共19 000框架,初始地面分辨率为1.2m1966年 最佳分辨率提高至0.6m配有Kodak高级镜头驱动扫描光栅摄像系统及其前旋转主镜和折合光学系统,能以9英寸宽大格式生成图像,为美国国防部提供大规模地图关键制图信息(1:50 000)系统优先目标包括苏美核装置,但摄取其他地区照片从KH-7卫星获取的大部分图像于2002年解密,1966年2月18日取一斜图,1966年4月23日取一垂直图3并4脱机并见图九九)数据集中用于Ur研究特别是垂直图像与后KH-7任务Nadir获取的所有图像相比,可优于Ikonos-2-QuickBird-2和WorldView-1等最佳商业系统

Ikonos-2号商业地球观测卫星GeoEye拥有,并率先收集广色模式公有高分辨率图像1米和多光谱模式公有高分辨率图像4米(多光谱模式公有图像4米)(http://www.geoeye.com/)Ikonos-2于2001年启动,图像于2000年1月1日上市Ikonos-2号是第一代商业卫星,能够沿轨旋转相机获取立体模式图像卫星使用遥测向地面传输数据并从遥控中心接收导航数据系统基于完全数字图像采集,主镜孔径为0.7m,折合光焦长度为10m使用5镜焦平面检测器包括全色传感器和多光谱传感器,分别有13500像素和3375像素(跨轨)。传感器收集敏感度为11位数(0-2047)的数据,以无符号16位数格式交付(0-65535数据)。有时数据重新缩放到8位数(0-255)以降低文件大小,但这会损耗数据Ikonos-2重访时间为3至5天非nadir和144天真Nadir8月9日Ikonos-2图片使用

QuickBird-2号是另一颗高分辨率商业地球观测卫星,由DiotioGlobe所有,2001年发射http://www.digitalglobe.com/)一直到2007年,平台以最佳几何分辨率摄取地球图像系统收集61厘米类全色和2.5米多光谱数据QuickBird-2安装由Ball航空航天技术公司执行的传感器,名为BallGlobalGlobal成像系统2000(BGIS2000),设计成敏捷、稳定高精度地球遥感平台成像系统返回空间11位数字高分辨率图像,水平精度23米卫星操作轨迹定在450千米高度,98度太阳同步倾角复用频率为1至3.5天视纬度而定三Quickbird-2图像研究使用2月27日、4月4日、2004年3月20日

WorldView-1是数字Globe公司的另一颗卫星,于2007年9月18日成功发射光色成像系统可获取半米分辨率图像,动态范围为11比特/像素WorldView-1平均重访时间为1.7天,每天可收集750 000平方公里半米图像卫星还配有最先进地理定位能力和展览惊人敏捷性,快速定位高效轨迹立体2008年3月10日由这颗卫星捕捉的仅有一幅图像用于Ur案例研究3)

八大图像取自不同卫星40多年,特征不同并在不同季节组成数据集供本案例研究使用视图像类型而定,有可能进行各种分析和处理,从地理参照、阅读和解读老图像到应用算法后处理现代卫星数字图像

4级数据处理

在这次案例研究中,以及在“伊拉克虚拟博物馆项目”所有活动期间,分析卫星图像为获取新数据提供了机会,这些新数据来自接受检验的考古遗址的古代地形学文献对多年前研究过或研究历史特征以个体综合体、遗迹或丰富发现为主的背景非常重要此外,这些研究往往对住区总体布局不感兴趣。然而,必须具体说明,在分析地面遥感数据验证时,存在、跟踪和异常至关重要以澄清它们与考古元素的真正关联性,解释这些元素,并在可能的情况下与它们的约会,避免误差和错误但在项目研究案例中 地面控制对遗址测量是不可能的, 所以我们常常可以编译 唯一假设和唯一比较 与发布研究

初步数据处理开发三维模型5从航天雷达任务和Terra卫星高级空间热射反射机取光立体立体声对已由分布式主动归档中心LP数据中心处理,该中心是NASA地球观测系统资料信息系统的一部分

航天飞机雷达地形任务获取近全球高度数据生成最全高分辨率地球数字地形数据库SRTM由经特殊修改的雷达系统组成,在2000年2月11天任务期间飞上航天飞机SRTM是一个国际项目,由国家地理空间情报局和美国航天局牵头SRTM数据处理法分三个阶段:第一个处理阶段是输入和合并一度瓦片,以 ArcGRID格式持续向海面二次进程迭代填小孔并清洗表层以减少坑和峰值三级并用一系列方法插孔使用法基于洞大小和环绕洞状处理 Arc/InfoAML模型使用最终产品是一个形状文件,内含三维地球表面数据,可用作数字高压模型提取轮廓

ASTER数字升位模型产品取自ASTER近红外图像3NNIR和3BVNIR子系统ASTER包括两台独立望远镜,帮助生成立体数据取Nadir图像和后向图像相隔约一分钟时差自2006年初夏开始,LPDAAC应用新生产软件高效创建高质量DEMs19号,20码..以自动化立体关系法为基础,新软件生成相对DEM,无地面控制点使用从ASTER仪表和Terra航天器平台生成的时空和高度数据ASTERDEM单带产品有30米横向布局,测量引用UTM坐标系并引用EGM96地球潜能模型地球几何

ASTERDEM和SRTMDEM替代用于通过卫星公司发布有理多元系数校正卫星图像:有理多元子传感器模型比较简单实证数学模型,与摄像空间(线和列定位)与纬度、经度和表面高度相关名称推理多义来源于模型表示为2立方形表达式之比单图像包含二类逻辑多义,一为计算线位,一为列位卫星公司从卫星的轨道定位方向和严格物理传感器模型计算出这两种理性多语法系数。

由卫星绝对定位占用时间引起的图像偏差已经减少(在无地面控制点下尽可能减少),使用三维模型SRTM和ASTER与EnVI或PCIGeomatica等软件中应用正反算法相联并创建最新矢量文档

几何校正后,通过从Ikonos-2和QuickBird-2平台获取的全色多光谱卫星图像处理图像具体地说,工作面向两个方向:一面我们开发多光谱带并制作高分辨率彩色图像另一端为制图目的对全色图像进行地理参照和正切多光谱处理图像并随后分析近红外波段和可见波段数据分步处理:第一阶段工作由组成原卫星图像数据集的不同波段合并组成QuickBird-2号商业卫星传感器和Ikonos-2号传感器同时获取两个不同几何分辨率相同的图像:全色分辨率可达0.60米和0.80米,多光谱分辨率可达2.40米至3.20米之间多光谱模式获取这类卫星则分四波段:红色、绿色、蓝色(裸眼可见频段)和近红外线(裸眼不可见光段)。不同几何分辨率图像不允许直接重叠,除非适当分解像素并重采数算法:面向考古研究的图像分析最性能是张图分析法,PCIGeomatica软件应用和ENVI应用Gram-Schmiedt算法[21号..使用这些算法有可能获取QuickBird-2和Ikonos-2传感器四波段高清晰度图像(0.70至1m)6脱机另见图解10-11并13)

单带有序叠加允许以真色或假色可视化图像,每次突出不同类型异常:例如红带和近红带最适宜识别异常和痕迹植物生长结果可见频谱中红色波长对光合作用叶绿素吸收的能量非常敏感,而近红外树叶内部结构释放的能量则突出显示这些数据还用专用软件分析,如PCIGeomatica10.0和ENVI4.7应用算法增强图像,例如NDVI用于分析一定面积植被生长率22号万事通解释这些数据是为了获取新数据说明可能影响植被生长的掩埋结构的潜在存在

现代卫星高几何分辨率图像的可用性是一个工具,极具潜力研究古城和领土背景图片提供规划视图,并连同1960s间谍卫星图片一起制作考古区全多时文献人工向量分析多时遥感数据中可见的所有考古遗迹和遗迹,因此可以制作新的考古地图(见图二)。2准备输入GIS 上新数据 古代遗址、遗迹和道路地图中轮廓线取自DEM基于SRTM和ASTER数据并用三维模型和QuickBird-2全色图像2004年4月创建实战3D图像7)

5级古迹地形学和考古区监控

获取所有照片和卫星图像的处理和视觉分析对Ur研究非常重要,因为学者无法进入考古区,无法获取垂直航空照片和绘图图远程感知文档获取新数据 关于城市及其遗迹的地形布局 古路网 和古地环境环境这些数据对重建历史景观至关紧要。物色了大量与考古环境特征和古表环境特征相联的迹物和异常物一号,2..特别是,像本研究使用的大部分图片一样,冬季和初春卫星图片对视觉图片解释非常有用潮湿气候使得某些类型迹迹(作物标志和潮湿标志)更容易可见,而在伊拉克南部夏季和秋初太干,考古迹迹稀疏清晰此外,DEM上卫星图片的破解(加唯一斜图像和稀有空光片)突出显示微调异常并允许迹与网站形态连接

整合旧挖掘文献和远程感知数据使得可以更新Ur考古地图(见图图)。2中所有古老遗迹和可见迹(使用SRTMDEM和有理复用系数校正)从新数字考古地图中提取日志地图,记录城市主要阶段的历史开发(图解)8i)苏美尔时期,从一元到三元Isin和Larsa王朝Kassite周期新巴比隆时代

卫星图片提供全考古区规划视图,对挖掘只集中于单个纪念碑或建筑物、研究对住区总体布局不感兴趣的遗址非常有用提供完整网站图像 不同遗迹和考古区合并并正确局部所以,有可能理解 城区各部门 和不同楼层之间的相互关系

具体地说,有可能看到全市环城以及1919至1934年间挖掘的建筑物的位置、计划及对等关系(见图二)。3)最高值显示,圣地齐格拉特和其他主要遗迹可见,而城北端和东南部分则有可能辨别与两个海港相对应的萧条,今天淤塞北港南向并通向圣地东端的又一波萧条向西南曲向西南端港南端:大萧条可能与从北港跨城由Hammurabi兴建或修复的通道相匹配Gambit KH-7斜画1966年2月图片中也清晰可见防城墙的遗迹和痕迹九九)很好地显示网站的形态

卫星图片详细显示与Ur主港相对应的萧条,Gambit KH-7垂直图片1966年4月, 甚至有可能从北西码头内边缘提取几条迹迹更南端可以看到Ennigaldi-Nanna宫的遗迹和迹迹,今天挖掘后部分重新掩埋10)稀有的港口寺院紧邻南方可见乌尔东北段卫星图片清晰显示工事迹,仅部分挖掘稀有遗迹和遗迹也可见于墙上搭建的几所房屋和方形Kassite堡垒,这些堡垒站立在工事的这一段内。

市东南段卫星图片清晰显示墙道稀疏的恩基小寺遗迹和所谓的AH区遗迹可见近11)上院院落可追溯到Isin和Larsa王朝上方视图显示恢复区平面图,房屋相邻并分,由狭小沿路隔开西南可见新巴比隆尼亚段另一住宅区挖掘后部分重铺结构轨迹房子插入正规城市布局中,用宽直通路标注卫星图像甚至能识别隐蔽或半暴露结构的痕迹,可与其他住宅和并行街道识别:因此,有可能整合挖掘区,显示新巴比隆尼亚周期正规城市规划如何覆盖Ur东南大片

市中心部分可以读取纪念碑圣地全图并验证1920年代和1930年代挖掘的建筑物的保值Ziggurat支配这个区域, 也多亏它令人印象深刻的视觉冲击,反之,Etemenniguru迹迹稀疏Edublamakh、Ganunmakh、Giparku和Hekhursag的遗迹清晰可见,而只有与所谓的Nanna法院有关的部分结构得到保存。还可以观察另外两座挖掘遗迹-尼敏塔巴寺和所谓的EM区-住宅区-Isin-Larsa期间保护不良和日期差广坑挖掘 所谓的皇家公墓清晰可见 南Hekhursag死神的特征是有许许多多高贵和乌尔王墓

远程传感器文档还提供重要数据说明Ur周围风景重建情况,数十年来城市化和农业工程对幼发拉底大片大片区域进行了修改和修改后发现了大量老道和古河床迹正因如此,Gambit KH-7于1966年拍摄的高分辨率美国侦察照片非常有用(另见图图解),该照片记录纳西里耶区域4)特别显示幼发拉底湖西南和东南山迹古代河床靠近Ur, 即我们所见,拥有两个海港并是一个重要交易中心Gambit图像记录了该地区的古水分学,而今天这片领土上部分地由现代结构修改和修改,最重要的是由军事基地和机场在古城西南约500米处建起,完全在古代床上方,1968年CoronaKH-4B图像中也可见(图示)(图解Fires)12并13)Gambit KH-7图片自1966年东拍,显示幼发拉底现代路线远离古城14)

最后,多时卫星图片允许监控过去40年考古区保护情况,特别是在二次海湾大战前后。事实上,战时卫星图片为监控考古遗址及其保存或损耗提供了重要和宝贵的工具。此外,为记录第一次海湾大战前的情况并研究时间段距离考古挖掘时间较近时段,从美国侦察卫星拍到的照片非常有用。对比1966年垂直GambitKH-7图像和2008年WorldView-1图像显示,1960年代期间1919至1934年间挖掘的一些建筑和结构比今日保存得更好(见图二)。3Ennigaldi-Nanna宫和南南大祭司近邻官邸、方形Kssite堡垒、所谓的AH区和北港15)

6级结论

通过这一经验,我们可以再次理解历史和最近卫星图片对远程分析考古遗址的实用性。研究研究中这类数据的潜在作用更加明显,当人们认为最后造卫星重访时间进一步下降时:这一特征不仅允许获取信息编程时间(例如用于分析阴影并计算考古证据高度),还允许实施对考古遗址远程监控系统时摄取图像时间(例如用于分析阴影并计算考古证据高度)。完整的数据集可供Ur研究使用,不仅有可能绘制考古地图,通过挖掘发现的所有证据和可见迹都显示为彼此正确关系中,还有可能使周边地区上下文化,并使用老式卫星图片重建历史图像和最新图像分析,加之SRTM任务和ASTER图像所获取的高时数据可用性,帮助实现对整个考古区更加精确和精确分类,并简化数据编报过程,非专家现在很容易理解这些数据,他们可以访问伊拉克虚拟博物馆网站http://www.virtualmuseumiraq.cnr.it/取景图为伊拉克另外三个古城(Hatra、Khorsabad和Seleucia)所创建的临时图时,他们可以看到Mesopotamia新城webGIS7..

感知感知

虚拟伊拉克博物馆项目由Dr.massimo CultraroCRR-IBAM卫星遥感数据相关工作由Drs执行Laura Castrianni、Imma Ditranto、Fabrizio Ghio、Giuseppe Pellino、Ilaria Miccoli和Veronica Randino3D重构工作由Dr.Francesco Gabellone由Ivan Ferrari、Francesco Giuri和Massimo Limoncelli在CNR-IBAM信息技术实验室执行当前工作是在作者之间的严格合作下完成的区域划分一号,2并5由Giuseppe Scardozzi撰写,Giacom DiGiacomo撰写3,4并6.