国际资讯｜Earth Archive项目与地球3D地图
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英文原文来源：www.gislounge.com
中文编译整理：慧天地国际站一鸣
整个地球的激光雷达数据
Earth Archive 项目的目标很简单——及时扫描整个地球表面。利用激光雷达技术可以解决这一问题，该技术提供了可以穿透云层和森林树冠的详细激光扫描。实际上，鉴于激光扫描产生的密集点云，激光雷达技术有可能提供一些最详细的3D地图。Earth Archive项目的这一目标是由他们在中美洲的考古项目的经验推动的。他们在那里观察到，在绘制森林树冠和周围地区的地图时，周围环境正在发生的巨大变化。这促使了Earth Archive项目的启动，以此来记录下地球现在的样子。这样做的目的不仅可以衡量地球发生了多大程度的变化，而且还将提供一个档案，以便在需要时重建地球的某些部分（如果需要的话，可以将部分区域重建为自然栖息地）[1]。
创建地球三维数据档案面临的挑战
而这个项目的问题是，分辨率约为30厘米的详细激光雷达图像通常是使用安装了激光雷达仪器的飞机来飞行生成的。这将允许对林冠层，微观地形和城市地区等进行详细的重建。据估计，仅仅绘制亚马逊森林的地图就需要花费1500万美元。一个长期的计划可能是从卫星源获得激光雷达数据，尽管目前的卫星所能实现的激光雷达分辨率在25-100米的范围内。此外，最好的激光雷达卫星仪器之一，GEDI，只能重点拍摄地球表面的4%左右[2]。这意味着飞机和无人机，将继续是收集高分辨率数据的主要方式。因此，另一种选择是发起大规模的筹款活动，使飞机能够提供详细的三维地图。然而，考虑到地缘政治的紧张局势，以及一些国家可能会将3D地图绘制工作视为潜在的间谍工作，因此而产生一些别的问题[3]。
众包和赞助解决方案
一个潜在的解决方案是企业赞助或支持。类似的3D地图也是流行的增强现实游戏Pokémon Go的开发商Niantic的目标。这个想法是，任何人都可以上传世界各地的图片，这些图片使用SfM (Structure for Motion)技术可以创建成3D图像。尽管偏远地区可能仍然缺乏数据，但利用照片可能为地球的大部分地区创建详细的三维模型。事实上，Niantic自称是一家全球规模的增强现实平台公司。虽然Niantic的目标可能是让Pokémon Go游戏或其他类似游戏利润更大，但目标的相似性可能意味着科学家和游戏开发者之间存在互惠互利的关系，可能会产生潜在的合作。或者，这可能意味着我们不得不使用三维激光雷达扫描技术和摄影测量相结合的方法，为亚米分辨率的地球三维地图创建平面图和鸟瞰图，这在经济上更可行。同时也可以利用众包的力量。当然，激光雷达的好处是它能够穿透森林的树冠，这是很多技术所不能做到的。因此，一种可行的办法是把这项技术集中应用在最适合的地方，比如在森林更茂密的地区使用激光雷达，在其他地区使用三维摄影和制图[4]。
图1：（图片来源：6D.AI）
图2：6D.AI团队拍摄采集办公室内物体数据，在几分钟内建立一个3D模型。
（图片来源：6D.AI）
图3：（图片来源：6D.AI）
科学家们知道，在不久的将来，地球可能会发生巨大的变化。而如果想要记录下地球目前的样子，制作出高分辨率的地球3D模型，可能意味要付出相对昂贵的代价。这项工作可能会受到资金限制，因此，一个潜在的解决方案是与Niantic这样的公司合作，这些公司也希望创建详细的地球3D地图，尽管他们使用的是更基本的图像。与此同时，人们也可以选择使用分辨率较低的数据。激光雷达和三维摄影测量的结合也是个可行的解决方案，无论是对于科学家还是对于游戏开发公司而言，都是如此。
参考文献：
[1]For more on the project,see: https://www.theeartharchive.com/.
[2]For more on GEDI,see: Dubayah, R., Blair, J. B., Goetz,S., Fatoyinbo, L., Hansen, M., Healey, S., et al. (2020). The Global Ecosystem Dynamics Investigation: High-resolution laser ranging of the Earth’s forestsand topography. Science of Remote Sensing,1, 100002.https://doi.org/10.1016/j.srs.2020.100002.
[3]For a popular news article about the effort, see: http://www.openculture.com/2020/03/the-earth-archive-will-3d-scan-the-entire-world.html.
[4]For Niantic’sefforts on 3D mapping, see: https://www.kotaku.com.au/2020/06/pokemon-go-wants-to-make-3d-scans-of-the-whole-world-for-planet-scale-augmented-reality-experiences/.
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