دور قياس الصور في حفظ التراث الثقافي والتوثيق

وقد برزت الصور الفوتوغرافية باعتبارها إحدى أكثر التكنولوجيات تحولا في مجال حفظ التراث الثقافي، إذ أنها، من خلال تحويل الصور العادية إلى نماذج عالية التفصيل وقابلة للقياس، من ثلاثية الأبعاد، توفر طريقة غير ملوثة وفعالة من حيث التكلفة لتوثيق ودراسة وحفظ القطع الأثرية والمعالم الأثرية بأكملها، وتستكشف هذه المادة أسس القياس الضوئي، وفوائده الواسعة النطاق في المستقبل، وفوائد التكنولوجيا الواعدة، والتراث الثقافي.

ما هو الأشعة الفوتوغرافية؟

فالمسح التصويري هو علم الحصول على قياسات مكانية موثوقة و3D معلومات من صورتين متوازيتين، والمبدأ الأساسي بسيط: عندما تلتقطين جسماً من زوايا متعددة متداخلة، يمكن أن تُحدث الاختلافات في المنظور - المسماة بالبرمجيات المشابهة - الملوّية - تحديد موقع كل نقطة مرئية في الصور، وهذه العملية المعروفة باسم الهيكلة من الحركة (النموذج البصري المتعدد الفروّات).

وتعود التقنية إلى منتصف القرن التاسع عشر، وتستخدم في البداية لرسم الخرائط الطبوغرافية من الصور الجوية، وتحتاج القياسات الأولية للصور إلى قياس يدوي دقيق للزوجات التي تستخدم أدوات التناظر، غير أن القياسات الرقمية الحديثة تُؤمّن سير العمل بأكمله، وتُكتشف المقاييس الأرضية وتُطابق تلقائياً آلاف المعالم المشتركة (مثلاً، الروايات، الحوافات، أدوات التكييف المُتَقَّة في نفس الوقت).

وهناك فئتان عامتان: ] أشعة فوغرافية بعيدة المدى ] (مستخدمة للأشياء الصغيرة والمعالم الأثرية) و] التصويري [يستخدم في كثير من الأحيان أجهزة التصوير المتطورة أو الطائرات المصورة للأماكن العامة والهياكل الكبيرة) ويعتمد كلاهما على نفس التشكيلات البرمجية للصور ولكن تختلف في نطاق العمل،

التطبيقات في التراث الثقافي

وقد أصبح قياس الصور أداة لا غنى عنها لأخصائيي الآثار، والمحافظين، وأميني المتحف، وتاريخها، حيث أن طابعها غير المفتقر إلى الغموض وقدرتها على التقاط تفاصيل دقيقة تجعل من المثالي الحفاظ على الأجسام الهشة أو التي لا يمكن استبدالها، كما أن المناطق الرئيسية التي يحدث فيها قياس الصور أثرا كبيرا.

المحفوظات الرقمية والوثائق

ولعل أهم تطبيقات هذا النظام هو إنشاء سجلات رقمية دائمة للمواقع والمواقع، إذ لا تلتقط الصور الفوتوغرافية التقليدية سوى 2D وجهات نظر، مما قد يفوتها قياس هندسي حرج، ومن ناحية أخرى، شكل السجلات وحجمها ونسيجها ولونها في حيز ثلاثي الأبعاد، وقد استخدمت مؤسسات مثل مؤسسة سميثسونيان وسيارك أشعة فوتوغرافية لبناء مكتبات مطبوعة على شبكة الإنترنت تضم 3D.

وهذه المحفوظات الرقمية تخدم أغراضا متعددة: فهي توفر خط أساس لرصد التدهور، وتتيح إجراء دراسة عن بعد دون معالجة الأصل، وتتصرف كدعم إذا تعرض الجسم المادي للتدمير أو التدمير، فعلى سبيل المثال، بعد الحريق المدمر الذي حدث في المتحف الوطني البرازيلي في عام 2018، أصبحت نماذج قياس الصور التي أنشئت قبل سنوات السجلات الوحيدة الباقية على قيد الحياة لبعض العينات، وبالمثل، أصبحت برامج هدم التراث (وثيق هابس/هاغر/هال) في الولايات المتحدة.

إعادة التوطين والحفظ

ويعتمد المصلحون والمحافظون على بيانات دقيقة من 3D لتخطيط التدخلات على ألعاب فنية ومعالم أثرية هشة، ويسمح لهم نموذج التصوير الضوئي بقياس الشق أو الأجزاء المفقودة أو اللبس السطحي بدقة مليمتر، ويمكنهم محاكاة مختلف نهج الاستعادة رقميا قبل لمس الجسم المادي، مثلا، عندما يعادون إلى تمثال حجري مُجوّل، يمكن استخدام النموذج لاختبار الملاجئ الافتراضية، أو إعادة بناء أجزاء من الأنف (مثل).

ومن الحالات الجديرة بالذكر إعادة Bamiyan Buddhas] في أفغانستان، وبعد تدمير طالبان لها، تم استخدام الأشعة الضوئية للجزأين الباقين على قيد الحياة والصور التاريخية للباحثين في إعادة بناء نماذج افتراضية، وهي الآن دليل على أي جهود محتملة لإعادة الإعمار، وبالمثل، في الموقع الأثري لبومباي، تستخدم الصور المصورة المصورة لرصد الجدران.

البحث والتعليم

ويستفيد الشمولرز من القدرة على التفاعل مع الاستنساخ العالي الشكل من المواد التي يمكن تحطيمها عبر المتاحف أو هشة للغاية للتعامل معها، ويمكن تناوب نماذج التصوير الضوئي وحجمها وقياسها من أي شيء غير ممكن مع جسم مادي في حالة زجاجية، كما يسمحون بإجراء دراسات مقارنة عبر المجموعات دون سفر، وعلى سبيل المثال، يستخدم الباحثون الذين يدرسون أسلوب الأشعة الميانية مقياساً للتصوير.

وفي مجال التعليم، تُدخل هذه النماذج التراث الثقافي إلى قاعات دراسية ومنابر إلكترونية، كما أن الجولات الافتراضية لإعادة بناء مواقع مثل ستون هينغي، أو الباثينون، أو المعابد القديمة، توفر خبرات تعلمية غير متجانسة، ويمكن للطلاب " أن يفتشوا حول معبد أو يفتشوا أبراجاً متينة، مما يعزز المشاركة الأعمق من الصور الثابتة أو الكتب المدرسية.

الرصد والحماية

فالمواقع الثقافية المهددة باستمرار بالطقس الطبيعي والتلوث والسياحة والصراع، إذ توفر قياس الصورة طريقة قابلة للتجديد وغير مدمرة لتتبع التغيرات بمرور الزمن، ويمكن للمحافظين، من خلال مقارنة النماذج التي تم الاستيلاء عليها بالأشهر أو السنوات، أن يقيّموا التآكل أو التلف الجذري أو التشوه الهيكلي، وتسترشد هذه البيانات باستراتيجيات الحفظ الوقائي، مثل تركيب الصرف الصحي، أو الحد من وصول الزوار، أو تعزيز المؤسسات.

وفي مناطق النزاع، استخدمت أجهزة التصوير الضوئي لتوثيق المواقع قبل وقوع الضرر وبعده، وتستخدم منظمات مثل صندوق المعالم التذكارية ] و] و واليونسكو أشعة فوتوغرافية جوية من الطائرات بدون طيار لتقييم حالة مواقع التراث مثل Palmyra في سوريا أو في المدينة القديمة من أدلة التدمير القانونية.

الطبع والتأثير

ويمكن أن تكون نماذج التصوير ثلاثية الأبعاد مباشرةً لخلق نماذج مادية للعرض أو التعليم أو البحث، وهذا مفيد بشكل خاص بالنسبة للأجسام التي لا يمكن نقلها أو أنها هشة للغاية لعرضها، فعلى سبيل المثال، أنتج المتحف البريطاني 3D بصمات من أقراص المكعب استناداً إلى المسح الضوئي، مما يتيح للزوار معالجة النماذج دون إلحاق الضرر بالأصول الأصلية.

كما أن الطباعة 3D تتيح إنتاج أجزاء دقيقة من الاستبدال من أجل إعادة التشغيل، ويمكن إعادة بناء شظايا العظام أو قطع البطاطا المفقودة أو العناصر المعمارية من نماذج مرجعية وطباعة في المواد المناسبة، وقد استخدمت متحف الفاتيكان التصوير الضوئي وطبع 3D لاستعادة تمثال متضرر من الحزام القطبي، مما أدى إلى تصفية مبردة مراعية تضاهي الهندسة الأصلية تماما.

فوائد قياس الصور لحفظ التراث

ويوفر قياس الصور مزايا متميزة على طرق أخرى للقبض على 3D مثل مسح الليزر أو المسح الضوئي المهيكل، وإمكانية الوصول إليه ومرونته ودرجة عالية من التخلاص يجعله الخيار المفضل للعديد من مشاريع التراث.

غير متفشي وغير ناجم عن

وعلى عكس العديد من أساليب المسح التي تتطلب مسبارات الاتصال أو مصادر الضوء المكثفة، فإن قياس الصور الفوتوغرافية لا يتطلب إلا كاميرا، ولا يوجد خطر خدش أو إفراط في التسخين أو الإضرار بالأسطح الحساسة التي تلحق بالمواد الحساسة مثل الطلاء القديم أو الورق أو العظام أو الطين غير المكسور، ويمكن توثيق الأجسام في الموقع دون نقلها، والحفاظ على السياق الأثري والتقليل إلى أدنى حد من المناولة.

التكلفة - الأثرية والمقدرة

ويمكن أن تكلف الماسحات الضوئية العالية الارتفاع عشرات الآلاف من الدولارات، بينما توجد كاميرا كاميرا وبرمجيات تصويرية مهنية (حتى خيارات مفتوحة المصدر مثل الميشمروم أو الفيزوال) في معظم المؤسسات، مما يقلل من الحواجز أمام دخول المتاحف الأصغر، والإدارات الجامعية، ومجموعات التراث المحلي، وعلاوة على ذلك، يمكن استخلاص مقياس للتصوير الضوئي في دقائق، واستخدام صورة كاملة.

الاستحقاق العالي والقرار

ويمكن أن تحقق القياسات الضوئية الحديثة الدقة في المسافات دون المتوسطة عندما تلتقط الصور بتداخل مناسب، والإضاءة الجيدة، وحانات المقياس، وتحافظ النماذج الناتجة عن ذلك على تفاصيل دقيقة: علامات الأدوات، والبراشف، والارتداء، وحتى نص المنسوجات القديمة، وبالنسبة لتوثيق التراث، كثيرا ما يكون هذا المستوى من التفاصيل كافيا للتحليل العلمي والنشر، وعندما يقترن ذلك بنقاط مراقبة أرضية من موقع GPS أو محطات كاملة، يمكن أن تصل الدقة إلى مستوى المسح.

إمكانية الوصول والتقاسم

والنماذج التصويرية رقمية ويمكن استضافتها عبر الإنترنت، أو تبادلها عن طريق المشاهدين البارزين أو في المنشورات الأكاديمية، مما يجعل من الممكن الوصول إلى التراث الثقافي، مما يتيح للناس في جميع أنحاء العالم استكشاف أشياء مقفلة في المخازن أو في المناطق النائية، ويزيد الواقع الافتراضي والتطبيقات الواقعية المعززة من إمكانية الوصول، مما يجعل من الممكن " الاطلاع " على موقع من متحف أو حجرة.

السجل الدائم والدعم

ويستخدم نموذج التصوير الضوئي، بمجرد إنشائه، كبديل رقمي دائم، وحتى إذا تدهور الجسم المادي أو دُمر، فإن النسخة الرقمية تحافظ على قياسها الجغرافي ومثولها للدراسة في المستقبل، وهذا أمر مهم بصفة خاصة للتراث المعرّض للخطر من جراء تغير المناخ أو التنمية الحضرية أو النزاع، وتخزن المتحف والمحفوظات هذه النماذج بصورة متزايدة في مستودعات رقمية موثوق بها ذات معايير البيانات الوصفية لضمان الحفاظ على المدى الطويل.

التحديات والحدود

وعلى الرغم من نقاط القوة، فإن قياس الصور ليس رصاصة فضية، ويجب على الممارسين أن يبحروا في عدة تحديات من أجل تحقيق نتائج موثوقة.

ظروف الإضاءة

ويعتمد قياس الصور على الإضاءة المتسقة والمنتشرة لالتقاط النسيج السطحي، ويصعب بوجه خاص وجود الظلال الهش، أو الملامح المضاربة (الزراعة)، أو التباينات الكبيرة في اللامع، أو الخلط بين الخوارزميات المميزة، كما أن الأسطح الانتقائية (الدمية والزجاج والحجارة الرطبة) والأجسام الشفافة كثيرا ما تكون مواقع التراث تحد من تقنيات الإضاءة أو في الاصطناعية.

سطح غير مجهز أو مكرر

فالأوجه ذات اللون الموحد أو التناقض الضعيف أو الأنماط التكرارية (مثل تمثال الرخام الأبيض العادي أو جدار الطوب) توفر بعض السمات المطابقة، مما يؤدي إلى ثغرات في السحابة أو قياسات الهندسة غير الدقيقة، ويمكن أن يساعد إضافة أهداف مشفرة أو إسقاط نمط عشوائي، ولكن قد لا يكون ممكنا بالنسبة للأسطح الهشة أو غير القابلة للمسح.

Scale and Georeferencing

ويتطلب قياس الصورة القريبة المدى وجود حاكم أو بار مقياس معروف في موقع الحادث أو مجموعة من نقاط المراقبة الأرضية مع إحداثيات معروفة، وبدون مقياس، يكون النموذج دقيقاً من حيث البعد ولكنه ليس في وحدات العالم الحقيقي، وبالنسبة للمواقع الكبيرة، يتطلب ضمان الترجيح الجغرافي المتسق التخطيط الدقيق، وكثيراً ما يتطلب استخدام النظام العالمي لتحديد المواقع أو المحطة الكلية، وفي المناطق النائية، يمكن أن يكون الحصول على مراقبة أرضية دقيقة أمراً صعباً ومكلفة.

تجهيز الوقت والكهرباء الحاسوبية

إن توليد سحابة كثيفة وميض من مئات الصور العالية الاستبانة مكثف حاسبياً، ويمكن أن يستغرق ساعات أو أياماً حتى على محطات العمل القوية، وكثيراً ما تكون مجموعات بيانات التراث كبيرة الحجم من الصور لموقع واحد، وتحتاج إلى تخزين كبير، وتقدم خدمات التجهيز القائمة على الكلاود بديلاً ولكنها تثير القلق بشأن خصوصية البيانات وسرعة نقلها من أجل جمعيات كبيرة.

Accuracy and Quality Assurance

فالمهارة التي يتمتع بها المستعمل تؤثر تأثيرا كبيرا على نوعية النموذج النهائي، إذ أن عدم كفاية التداخل أو عدم وضوح الحركة أو ضعف التركيز أو عدم ملاءمة معايرة الكاميرا يمكن أن يضعف الدقة، كما أن أساليب التقييم (مثل مقارنة القياسات النموذجية للحقيقة الأرضية) أساسية ولكنها كثيرا ما تغفل في مشاريع منخفضة الميزانية، وعلاوة على ذلك، فإن طبيعة البرامجيات التجارية " الصندوق الأسود " يمكن أن تؤدي إلى اعتماد مفرط على النتائج الآلية دون تقييم حرج.

الاتجاهات والابتكارات في المستقبل

ويتطور مجال القياس الضوئي بسرعة، مدفوعاً بتطورات في الرؤية الحاسوبية، والاستخبارات الاصطناعية، والمعدات، وتعود هذه التطورات بأن تجعل توثيق التراث أسرع وأكثر دقة وأكثر سهولة.

AI —Enhanced Photogrammetry

ويجري إدماج التعلم في كل مرحلة: تطابق الصور، واستخراج المعالم، وحتى ملء الحفر، ويمكن للشبكات التي يتم تدريبها على ملايين الصور أن تتنبأ بالمسح الأرضي في المناطق المنخفضة التحلل، وتخفض الضوضاء، وتصنف تلقائياً الأجسام (مثلاً، التمييز بين الصخور والنباتات) كما أن التعلم العميق يتيح التجزؤ من جانب الرساميل، مما يتيح إمكانية فصل الملامح الأثرية عن النموذج الحديث.

تجهيز الوقت الحقيقي والحساب الإلكتروني

وقد أصبحت الأجهزة المحمولة والطائرات بدون طيار قادرة على تجهيز الأشعة الضوئية على متن الطائرة، مما يولد 3D نماذج في الميدان في غضون ثوان، مما يتيح الحصول على تغذية مرتدة فورية: يمكن لأخصائيي الآثار أن يفحصوا التغطية والجودة قبل مغادرة موقع ما، وسيصبح استخدام الحاسوب باستخدام الكاميرات أو الحواسيب الصغيرة المبسطة أكثر انتشارا لإجراء تقييمات سريعة للتراث في مناطق الكوارث أو مناطق النزاع.

التكامل مع التوائم الرقمية ونظم المعلومات الجغرافية

ويتزايد الجمع بين نماذج التصوير التصويري والبيانات الجغرافية المكانية الأخرى (LiDAR، والصور الساتلية، وطبقات نظام المعلومات الجغرافية) لإنشاء توأم رقمي شامل من المناظر الطبيعية للتراث، وتتيح هذه التوأم للمديرين تقدير أثر البناء أو تغير المناخ أو تدفق الزوار، فعلى سبيل المثال، يمكن للتوائم الرقمي في ماتشو بيتشو أن يُمثل أنماطا للتآكل ويختبر التدخلات في مجال حفظ التراث قبل أن تنفذها فعليا.

تدفقات العمل الآلية للمجموعات الكبيرة

والمتاحف التي تجمعها مجموعات كبيرة تحتاج إلى خطوط أنابيب فعالة لرقمنة آلاف الأشياء، وقد تشمل تركيبات التصوير الضوئي في المستقبل العجائب الآلية أو الطوابع المتناوبة بممرات التصوير المبرمجة مسبقا، وصور آلية، وتجهيزها على أساس السحاب، مع وجود جهاز إي إيه لرسم البيانات الوصفية وتقييم النماذج، يمكن لهذه النظم أن تجعل عملية رقمنة جماعية لمجمعات المتاحف بأكملها عملية خلال عقد من الزمن.

الواقع الافتراضي والخبرة الإبداعية

ومع أن رؤوس الرؤوس الحربية للفيروسات المفلورة تصبح أكثر راحة وكلفة، فإن النماذج العالية الاستبانة للتصوير الضوئي ستتيح الطاقة لتجارب التراث الغامضة، ويمكن للمستعملين " أن ينتقلوا " من خلال معبد أعيد بناؤه، أو أن يدرسوا تمثالاثيرا من كل زاوية، أو حتى أن يتعاملوا مع مادة أثرية افتراضية مع التغذية المرتدة، وهذا لا يعزز التعليم فحسب، بل يوفر أيضا مسارات جديدة للإي الدخل لمواقع التراث من خلال السياحة الافتراضية.

وقد ثبت بالفعل أن القياس الضوئي يشكل حجر الزاوية في حفظ التراث الثقافي الحديث، وقدرته على الاستيلاء على كنوز العالم بأبعاد ثلاثة وبحسن نية وبأسعار معقولة، وبغير مدمرة، التي سيبقى تاريخنا المشترك قائما على الأجيال المقبلة، وبما أن التكنولوجيا لا تزال تتقدم، فإن الحدود بين التراث المادي والرقمي ستتضاء، وتفتح فرصا غير مسبوقة للبحث والحفظ والمشاركة العامة.

For further reading on photogrammetry standards in heritage, see the International Council on Monuments and Sites (ICOMOS) guidelines and the CyArk initiative which routinely uses photogrammetry for global heritage documentation. A detailed technical introduction can be found in photo[gramt:7]