وقد غير المسح الثلاثي الأبعاد بشكل أساسي كيفية توثيق المهن الثقافية لحفظ وتبادل أغلى أنواع ومواقع العالم، من التماثيل القديمة في روما إلى المنسوجات الهشة في القاهرة، يوفر المسح 3D طريقة غير ملوثة لاستخلاص قياسات دقيقة للأرض وتفاصيل سطحية تتجاوز الحدود التقليدية للصور أو المسح اليدوي اليوم.

Understanding 3D Scanning for Heritage

وفي أبسطها، تحول المسح ٣ دال جسما ماديا إلى نموذج رقمي دقيق بتسجيل ملايين نقاط القياس، ويعني ذلك بالنسبة للمهنيين في مجال التراث، إيجاد سجل دقيق وقابل للقياس ومشترك يمكن استخدامه في بحوث الحفظ، والتخطيط لإعادة الاستعادة، والمعارض الافتراضية، والتعليم العام، وعلى عكس أساليب الاتصال، لا يلمس المسح ٣ دال أبدا الميزة الحرجة عند التعامل مع الاكتشافات الأثرية الهشة، أو الأعمال الأحجارية المخففة.

تبدأ العملية بمجس يلتقط شكل الجسم وأحيانا لونه من زوايا عديدة، ثم تنسق البرمجيات المتخصصة هذه المسحات الفردية إلى سحابة موحدة أو نقطة، ومع الضبط والتجهيز المناسبين، يمكن للنموذج الناتج أن يحمل دقة مقياسا فرعيا، مما يجعل من الممكن كشف الشقوق وعلامات الأدوات وتتبعات الخنازير غير مرئية للعين المجردة.

"مجال 3D" "تقنيات المسح"

وتستخدم مشاريع حفظ التراث عدة نُهج مسحية متميزة، كل منها له مواطن قوة وحدود تبعا لحجم الجسم، والتعقيد السطحي، والبيئة، والميزانية.

مسحة لازر

أجهزة المسح الضوئي تُظهر شعاعاً يُظهر سطح الجسم، الكاميرا تُقيس نزوح الشعاع لحساب العمق، هذه الأجهزة سريعة ودقيقة للغاية (من أسفل إلى 20 ميكرونز)، مما يجعلها مثالية للتمثال، والعناصر المعمارية، وأجهزة التصوير من منتصف إلى كبير، وأجهزة المسح اللازري المحمولة مثل أرتيك ليو أو أفرومي

مقياس التصوير

ويبني التصوير 3D نماذج من سلسلة من الصور المتداخلة التي التقطت من زوايا مختلفة، ويحدّد المقاييس نقاطاً مشتركة في الصور ويُثبِّت مواقعها، وهذه التقنية متاحة - أي كاميرا رقمية محترمة يمكن أن تكون أداة للقبض، وتجسّد في استخلاص النسيج المفصل لللون، وتُستخدم أجهزة التصوير الموحّدة على نطاق واسع في المصنوعات العضوية من الصبغة الصغيرة إلى المتوسطة.

Structured Light Scanning

وقد ألقى مُسجّلات الضوء المُصوّرة نمطاً معروفاً من الضوء على جسم ما، وتشوه هذا النمط كما يلي قُطع الجسم بواسطة الكاميرات، واستُخدمت في حساب الشكل، ومعظم أجهزة المسح الضوئي المكتبي للأشياء الصغيرة (مثلاً، تستخدم شبكة إنسكان إسبان أو دي فيد) الضوء المنظم، وهذه الطريقة تقدم فحصاً عالي الدقة وتلتقط في الوقت نفسه بيئة مُحكم عليها.

وقت الطيران و ليدار

ويرسل ليدار (الكشف عن الطول والارتشاء) نبضات الليزر ويتخذ التدابير اللازمة لإعادة النظر، إذ أن أجهزة المسح الأرضية التي تعمل بالليزر والتي تُقام على ثلاثي أو طائرات بدون طيار يمكن أن تلتقط المباني بأكملها أو المواقع الأثرية أو المناظر الطبيعية في دقائق، وتنتج هذه النظم غيوم كثيفة تستخدم في الوثائق والتحليل المكاني على نطاق واسع.

مسحة مسحية حاسوبية

وتولد المسحات الطبية والصناعية للأشعة السينية صوراً شاملة لعدة قطاعات يمكن إعادة بنائها إلى نماذج ثلاثية الأبعاد، وهذه التقنية تُظهر من خلال مواد صلبة، مما يجعلها قيمة لدراسة المومياءات، أو السفن المختومة، أو الهيكل الداخلي للقطع الأثرية دون تدخل مادي، والمسح المقطعي كلي الثمن، ويتطلب مرافق متخصصة، ولكن لا توجد طريقة أخرى يمكن مطابقتها.

التطبيقات الرئيسية في مجال حفظ التراث

والمسح 3D ليس أداة واحدة الغرض؛ وتشع قيمته في جميع الأنشطة تقريبا في مجال إدارة التراث.

الوثائق الرقمية والمحفوظات

ويُعدّ أهم تطبيقات هذا النظام الأساسي إنشاء سجلات رقمية دائمة، حيث إن تغير المناخ، والصراع، والضغط السياحي، والتدهور الطبيعي، يهدد آلاف المواقع التراثية، ومن خلال فحص الأجسام والهياكل المعرضة للخطر، تكفل المؤسسات بقاء البديل الرقمي المؤمن، حتى لو أُصيبت الأصلي بالضرر أو التدمير، وقد قامت مؤسسة سميثسونيان برقمنة ما يزيد على 000 200 قطعة في برنامجها الخاص بالتراث، مما أتاح لها على شبكة الإنترنت لأغراض البحث والتعليم.

إعادة التأهيل والتأثير

عندما يفقد التمثال ذراع أو مبنى ما عموداً، يحتاج المحافظون إلى معلومات دقيقة عن الجزء المفقود.

الوصول إلى التعليم على نحو افتراضي

وتستضيف الآن منابر على شبكة الإنترنت جولات غير دقيقة من المواقع التي يصعب أو تكون خطرة الزيارة، وتشتمل تجربة متحف متحف بريطاني على شبكة الإنترنت على 3D-scanned objects من قارات متعددة، مما يتيح للمستعملين التناوب والزوم وتفتيش القطع التي قد تحتاج إلى تذكرة طائرة، وبالنسبة للمدارس والجامعات، فإن النماذج القابلة للتشغيل تتيح للطلاب فرصة محدودة هنا.

التحليل والبحث غير التثقيفيين

ويستخدم الباحثون المسح 3D لقياس أنماط ارتدائها على الأدوات القديمة، وتحديد تقنيات النحت، وتحديد معدلات التآكل كمياً على المعالم، ومن خلال مقارنة المسح الضوئي بمرور الوقت، يمكن للمراقبين أن يكتشفوا التحولات الهيكلية الخفية أو الخسارة المادية غير المنظورة للعين المجردة، فعلى سبيل المثال، أظهر التابوت المصري المضبوط في ليدن أن التحليلات المخفية عن طبقة من الصور المصورة في وقت لاحق، مما يتيح لقرون.

الرصد والحفظ الوقائي

وينتج المسح المكرر للموقع نفسه مجموعة بيانات من سلسلة زمنية يمكن أن تكشف عن تغيرات، وفي ماتشو بيتشو، تعقبت الدراسات الاستقصائية الدورية التي أجراها المعهد تآكل المسارات من حركة السير على الأقدام، حيث تسترشد بوضع الحواجز الواقية، وفي سياقات المتاحف، يمكن للمسح الروتيني أن يسلط الضوء على الرفوف الدقيقة في السفن السيرامية أو على الشاشات التدريجية للألواح الخشبية، ويتيح الكشف المبكر التدخل الوقائي قبل أن يصبح من الضروري إعادة الكلفة.

التحديات والنظر في المسائل الأخلاقية

ورغم إمكانياته التحويلية، فإن مسح 3D بالتراث ليس بدون تحديات خطيرة يجب على الممارسين أن يبحروا بعناية.

الحواجز التقنية والمتعلقة بالموارد

فالأجهزة المسحية العالية، والمراكز القوية، والبرامجيات المرخصة تمثل استثمارا كبيرا، بل إن القياس الضوئي الذي يستخدم كاميرات المستهلكين، يتطلب التدريب على أفضل الممارسات والحواسيب القوية لتجهيزها، إذ تفتقر منظمات كثيرة من منظمات التراث في البلدان النامية إلى التمويل والموظفين المتخصصين لاعتماد هذه الأدوات، وفي حين أن الحلول المفتوحة المصدر مثل ميشلاب وبرامج مثل مساعدة الترخيص بأسعار معقولة، فإن الفجوة الرقمية لا تزال واسعة النطاق.

Accuracy vs. Accessibility

وهناك دائماً مقايضة بين التسوية والسرعة والتكلفة، وقد لا يفي نموذج قياس الصور الفوتوغرافية بما يكفي لمشاهد على الشبكة بمتطلبات الدقة لمشروع إعادة التشغيل، في حين أن المسح الليزري العالي الاستبانة قد يقدم تفاصيل مفرطة تبطئ من سرعة البث المباشر، ويعتبر اتخاذ إجراء بشأن التأليف الصحيح لكل غرض تحدياً مهنياً مستمراً.

الملكية الفكرية والانتقام

ومن يملك النموذج الرقمي لجسم التراث؟ إذا كان الأثر المادي يعود إلى متحف في مستعمرة سابقة، فهل تشترط المؤسسة التي أنشأت المسح المغناطيسي البيانات؟ هل يمكن بيع ملفات الـ 3D أو الترخيص بها؟ وتتناول هذه المسائل مسائل عميقة تتعلق بالسيادة الثقافية والعودة إلى الوطن، وتضع المجلس الدولي للمعالم والمواقع [المسح الضوئي] [التنظيم الرقابي: 1] وغيرها من الهيئات التي تقوم بوضع مبادئ توجيهية

وهناك أيضا خطر " الاستعمار الظاهري " ، حيث تستخرج الأفرقة الخارجية بيانات من موقع ما وتنشرها دون إشراك خبراء محليين، وتتطلب الممارسة الأخلاقية التعاون وبناء القدرات والاتفاقات الشفافة بشأن تقاسم البيانات وتوزيعها.

أمن البيانات وطولها

والملفات الرقمية هشة، إذ أصبحت الأشكال الأساسية عتيقة، وتفشل في المحركات الصلبة، ويمكن أن تبتعد أشكال الملفات عن المعايير القابلة للقراءة، ويجب على مؤسسات التراث أن تخطط لحفظ رقمي طويل الأجل: باستخدام أشكال مفتوحة، وتخزين نسخ في مواقع متعددة، ونقل البيانات باعتبارها تغييرات تكنولوجية. وقد واجهت المكتبة البريطانية مباشرة هذه السجلات الرقمية الثابتة.

Authenticity and the Aura Debate

ويحاج بعض النقاد بأن البدائل الرقمية تقلل من الـ "آورا" من الأشياء الأصلية، مما يجعلها قابلة للتبادل مع النسخ، وعندما تكون مستنسخة بـ 3D إلى جانب النسخ الأصلية في المغاليات، قد لا يعرف الزائرون الفرق أو الأسوأ، ولا يهتمون بذلك، ويجب على المهنيين في مجال التراث أن يتواصلوا مع الفارق بين المسح الضوئي وبين الأصلي، وأن يستخدموا الأدوات الرقمية لاستكمال التعامل الحقيقي مع التراث وليس بديلا عنه.

أفضل الممارسات لمشاريع الكشف عن التراث

واستنادا إلى تجربة العديد من برامج الرقمنة الناجحة، تساعد المبادئ التوجيهية التالية على ضمان تحقيق نتائج فعالة.

التخطيط والإذن

قبل فحصه، تقييم دقيق لحالة الجسم، البيئة، وقيود الدخول، الحصول على إذن كتابي من المالك أو المؤسسة الاحتجازية، توثيق منهجية المسح، وتهيئة المعدات، والظروف البيئية حتى يمكن مقارنة المسح في المستقبل بدقة، وإشراك الخبراء المحليين، واتخاذ الترتيبات اللازمة لتبادل البيانات التي تعود بالفائدة على المؤسسة المضيفة.

التقاط واختيار

حواجز المقاييس و أهداف الألوان و إشارات قياسية في منطقة التقاط العينات لتعطيل كل فحص، وكيماً للتصوير المتناسق، وتداخلاً جيداً بين الصور (على الأقل 60 في المائة) وتسوية استشعار مناسبة لحجم الجسم، مع مسح الليزر، نظّف الجسم بعناية إذا كان يمكن للدوق والتراب أن يشوه البيانات - ولكن لا يغير أبداً السطح عمداً.

تجهيز البيانات وإدارتها

(ب) إجراء مسح خام في الميشيات في تدفق عمل متسق، والاحتفاظ بسحابة النقاط الأصلية كسجل رئيسي؛ ويمكن تبسيط الميشيات المشتقة لاستخدامات مختلفة، واستخدام أشكال مفتوحة مثل OBJ، أو PLY، أو GLTF للتخزين الطويل الأجل، إلى جانب البيانات الوصفية التي تصف الخط ومعدات وخطوات التجهيز، ومساندة البيانات في موقعين منفصلين على الأقل، بما في ذلك مستودع خارجي أو غيبوبي.

النشر والوصول

(ب) نتائج التقاسم التي تتطابق مع احتياجات المستعملين: يمكن أن تُدخل نماذج عالية الاستبانة للباحثين في منابر متخصصة مثل Thingiverse] أو مستودعات مؤسسية، ويمكن إدماج النسخ المنخفضة الاستبانة للاستخدام العام في المواقع الشبكية للمتاحف أو 3D مشاهدين مثل Sketchfab.

دراسات الحالة: المسح في العمل

The CyArk 500 Challenge

من عام 2013 إلى عام 2017، قام فريق (سيآرك) غير الربحي بوثيقة 500 من أهم المواقع الثقافية في العالم باستخدام مسح الليزر ومسح التصوير، وشمل المشروع أماكن مثل الهرم في غيزا، وبومبي، وشعار (رابا نوي) (جزيرة شرقية)، وضمت كل مجموعة بيانات صوراً، وسحباً من 3 دي، ومواد تفسيرية.

استعادة بوذا لباميان

وبعد أن دمرت حركة طالبان البوذا العملاقة في عام 2001، لم يبقَ أي شيء أصلي، ولكن في عام 2015، استخدم فريق من الشركة الفرنسية إيكونم التصوير الضوئي من الصور السياحية والصور الأرخية، إلى جانب ليدار، لإعادة بناء فعلي لأحد النوافذ، وقد مكّن هذا النموذج الباحثين من دراسة بقايا التمثال، بل ومن وضع 3D هولوغرام في الموقع، وهذا الجهد يبين كيف يمكن إعادة مسح التراث.

مسح سيستين تشابل سيلينغ

في عام 2016، كلف الفاتيكان فريقاً من جامعة بولونيا بخلق نموذج شامل من 3D لسقف ميشيل آنجلو باستخدام التصوير الضوئي، وتم تصوير أكثر من 000 250 صورة لإنتاج نموذج دقيق إلى 1.5 ملم، ويتيح التوأم الرقمي للباحثين فحص الفرشاة، وتشهير الشجيرات، وتدهور الخنازير دون اتصال فعلي، كما أنه يزود زواراً فعلياً برقم مُتاح من قبل أي شخص على الإنترنت، مما يقلل إلى حد كبير.

الاتجاهات المستقبلية في مجال المسح 3D

ومع تطور التكنولوجيا، سيستفيد حفظ التراث من عدة اتجاهات ناشئة.

الاستخبارات والآلية الفنية

وتساعد الآن خوارزميات التعلم الماكنة في تنظيف البيانات المتعلقة بالمسح الضوئي وتحديد السمات وتعبئة الأقسام المفقودة ويمكن أن يقلل التسميات القائمة على أساس آي من وقت التجهيز بنسبة تصل إلى 70 في المائة، وفي المستقبل، يمكن أن تقارن منظمة العفو الدولية تلقائياً مسحاً جديداً بنموذج خط الأساس ومجالات العلم التي غيرت رصد حالة التقلبات في وقت قريب من جميع مجموعات المتاحف أو الحدائق الأثرية.

أجهزة محمولة وخفيضة التكاليف

ويستخدم بالفعل أخصائيو التراث في مجال الوثائق الأولية درجة المستهلكين في شركة ليدار (LDAR) التي تدمج في أجهزة الإيفونات والآيباد، بينما لا يُستخدم الموظفون الفنيون في الوثائق الأولية على نحو دقيق مثل الماسحات الميكانيكية، فإن هذه الأجهزة تتيح إجراء مسح سريع رخيص للأجسام والغروف الصغيرة، ومع تحسن أجهزة الاستشعار، فإن الفجوة بين المعدات المهنية ومعدات المستهلكين ستتقلص، وستزيد من إضفاء الطابع الديمقراطي على الوصول.

التكامل مع الواقع الممتد

فالخبرات الواقعية الافتراضية والمتزايدة والمختلطة التي ترتكز على المسح الأشعة ثلاثية الأبعاد آخذة في الظهور، كما أن المتاحف تقدم بالفعل مبالغ إضافية في الهواء حيث يتوجه الزوار إلى هاتفهم على وجه حقيقي ليراه في سياقه الأصلي أو يُنقّف، وبالنسبة لتعليم التراث، فإن مسح مواقع بأكملها إلى VR يسمح بفتحات غير مُثمرة للمتعلمين البعيدين - شيء ما تسارع بفعل الوباء.

Blockchain for Provenance

لمعالجة الشواغل الأخلاقية للملكية، بعض المؤسسات تستكشف سجلات قائمة على سلسلة من نماذج 3D كل نموذج يمكنه حمل بيانات مشفّرة تربطه بإثبات الجسم الأصلي، ومسح الإذن، وشروط الاستخدام، وخلق سجل لا يمكن تجنبه للبيع أو سوء التوزيع غير المأذون به.

خاتمة

وقد انتقل المسح من تخصص تقني متأصل إلى ممارسة رئيسية في مجال حفظ التراث، وهو يمكّن المهنيين من توثيق الأجسام الهشة دون مخاطر، وتقاسم المواقع التي يتعذر الوصول إليها مع الجمهور العالمي، ورصد التدهور بدقة كمية، ولكن التكنولوجيا وحدها لا توفر التراث؛ ولا تزال الأطر الأخلاقية الواضحة، والتعاون المجتمعي، والإدارة الرقمية الطويلة الأجل، ضرورية، وعندما يُنظر في الأمر، يصبح المسح 3D وسيلة لحماية الماضي دون أن يكون متاحاً.