UAV-Based Thermal Remote Sensing in Desert Environments: Methodological Framework and Experimental Analysis of the Casma Valley Geoglyphs, Peru
تستخدم هذه الدراسة التصوير الحراري القائم على الطائرات بدون طيار فائق الدقة لإثبات أن النقوش الصحراوية في بيرو تظهر قدرة كبيرة على الكشف الحراري خلال فترات نهارية محددة، مما يتحدى الافتراض التقليدي بأن المسوحات الليلية هي الأمثل دائمًا، ويؤسس إطارًا قائمًا على العمليات لتفسير البصمات الحرارية الأثرية بناءً على خصائص المواد والديناميكيات البيئية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
على مدى عقود، اعتمد علماء الآثار الذين يبحثون عن مدن مفقودة أو طرق قديمة في المناظر الطبيعية الجافة على قاعدة بسيطة: الانتظار حتى تغيب الشمس. والمنطق وراء ذلك بديهي؛ فخلال النهار، تقوم الشمس بلفح الأرض، مما يخلق مزيجًا فوضويًا من البقع الساخنة والباردة التي يمكن أن تخفي المعالم الدقيقة. أما في الليل، فتبرد الأرض، وتقوم المواد التي دُفنت أو بُنيت بشكل مختلف عن محيطها بإطلاق الحرارة المخزنة فيها بسرعات متفاوتة. ويخلق هذا الاختلاف تباينًا حراريًا، وهو عبارة عن توهج أو ظل خافت في الأشعة تحت الحمراء يكشف عن شكل ما يكمن تحت السطح. ولسنوات، كانت هذه النافذة الليلية تُعتبر الوقت الوحيد الموثوق للعثور على هذه المعالم المخفية باستخدام الكاميرات التي تستشعر الحرارة.
ومع ذلك، فإن التكنولوجيا المستخدمة لالتقاط هذه البصمات الحرارية قد تغيرت بشكل كبير. كانت المستشعرات القديمة غالبًا غير دقيقة بما يكفي لرؤية التفاصيل الدقيقة، خاصة عندما تكون الشمس مرتفعة وتكون الأرض عبارة عن ضباب من الحرارة الشديدة. أما اليوم، فيمكن لطائرات بدون طيار صغيرة (درونز) مجهزة بكاميرات حرارية عالية الحساسية أن تحلق على ارتفاع منخفض وتلتقط صورًا بدقة تصل إلى مستوى السنتيمتر. وقد دفع هذا القفزة التكنولوجية إلى إعادة فحص القواعد القديمة؛ حيث يتساءل الباحثون الآن عما إذا كان الاعتماد الصارم على الرحلات الليلية لا يزال ضروريًا، أم أن الأدوات الحديثة يمكنها كشف الأسرار القديمة حتى في وهج الظهيرة القاسي. وتكتسب الإجابة أهمية ليس فقط للعثور على مواقع جديدة، بل لفهم كيفية تفاعل أنواع مختلفة من الهياكل القديمة مع بيئتها على مدار يوم واحد.
وفي وادي كاسما القاحل في شمال بيرو، وضع فريق من الباحثين هذا السؤال قيد الاختبار. فقد ركزوا على مشهد طبيعي تتناثر فيه "الجليوفات" (الرسوم الأرضية)، وهي تصميمات ضخمة نُقشت في أرض الصحراء من قبل الشعوب القديمة. وتنقسم هذه التصميمات إلى فئتين رئيسيتين: الجليوفات الإيجابية، التي تُبنى عن طريق تكويم الحجارة أو التربة لإنشاء أشكال مرتفعة، والجليوفات السلبية، التي تُنحت عن طريق إزالة الطبقة العليا من التربة للكشف عن سطح ذي لون أفتح تحتها. وقد اختار الفريق هذا الموقع لأن البيئة الصحراوية، بنباتاتها الشحيحة وتقلباتها الحرارية الشديدة، تعمل كمختبر طبيعي حيث يمكن مراقبة السلوك الحراري لهذه المواد دون تدخل النباتات أو الرطوبة.
قام الباحثون بتشغيل طائرة بدون طيار مجهزة بكاميرا حرارية فوق نفس المنطقة ثلاث مرات في يوم واحد: قبيل الفجر، وفي وقت الظهيرة، وبعد غروب الشمس مباشرة. كما التقطوا صورًا قياسية بالضوء المرئي وبيانات متعددة الأطياف للمقارنة بين كيفية ظهور المعالم في ظل ظروف مختلفة. وكان هدفهم هو تتبع كيفية تغير رؤية هذه الخطوط والأشكال القديمة مع تحرك الشمس عبر السماء وتسخين الأرض وتبريدها. وكانوا مهتمين بشكل خاص بمعرفة ما إذا كان النوعان المختلفان من الجليوفات — تلك المبنية وتلك المنحوتة — سيتفاعلان بشكل مختلف مع الدورة الحرارية اليومية.
وقد تحدت النتائج الاعتقاد السائد منذ فترة طويلة بأن المسوحات النهارية عديمة الفائدة للآثار الحرارية. وخلافًا للتوقعات، التقطت رحلات الظهيرة صورًا واضحة لكل معلم كان الفريق يبحث عنه تقريبًا. فعندما عالج الباحثون البيانات الناتجة عن رحلة منتصف النهار، كشفت الصور الحرارية عن اللوالب الحجرية المرتفعة والأشكال المستطيلة المنحوتة بوضوح يضاهي اللقطات الليلية التقليدية. ويشير هذا الاكتشاف إلى أن المستشعرات الحديثة عالية الدقة حساسة بما يكفي للكشف عن الاختلافات الدقيقة في كيفية تخزين المواد للحرارة وإطلاقها، حتى عندما تكون الشمس في ذروة قوتها. ويبدو أن الافتراض القديم بأن التسخين الشمسي يحجب دائمًا الإشارات الأثرية هو قصور في التكنولوجيا القديمة وليس قانونًا أساسيًا في الفيزياء.
ومع ذلك، كشفت الدراسة أيضًا أن وقت اليوم لا يزال مهمًا، ولكن بطريقة أكثر دقة مما كان يُعتقد سابقًا. فلم تكن أنواع الجليوفات المختلفة تبدو متشابهة في كل ساعة. فاللوالب الحجرية المرتفعة، على سبيل المثال، كانت واضحة جدًا قبل الفجر وفي الظهيرة، لكنها أصبحت أصعب بكًا في الرؤية بعد غروب الشمس. ويرجع ذلك إلى أن الحجارة، بعد امتصاصها للحرارة خلال النهار، بردت بسرعة بمجرد غياب الشمس، مما جعلها تندمج مؤقتًا مع التربة المحيطة. في المقابل، ظلت الأشكال المنحوتة، التي تكشف عن طبقة مختلفة من الأرض، مرئية بعد غروب الشمس وقبل الفجر، رغم تغير تباينها. وهذا السلوك المتميز يعني أن وقت رحلة واحدة قد يغفل عن بعض المعالم اعتمادًا على طريقة بنائها؛ فالمسح الذي يُجرى في الليل فقط قد يفقد لولبًا حجريًا، بينما المسح الذي يُجرى في الظهيرة فقط قد يجد صعوبة في تمييز خط منحوت عن مسار حديث.
كما اختبر الباحثون طرقًا مختلفة لمعالجة البيانات الخام لجعل الخطوط المخفية تبرز بوضوح. ووجدوا أن مجرد تعديل السطوع والتباين في الصور ساعد، ولكن الأداة الأكثر قوة كانت طريقة إحصائية تبحث في كيفية ارتباط البكسلات المتجاورة ببعضها البعض. ومن خلال تحليل هذه العلاقات المكانية المحلية، استطاع الفريق تعزيز الأشكال المتماسكة للجليوفات وتصفية الضجيج العشوائي. وقد أثبت هذا النهج فعالية خاصة في الرحلات الليلية، حيث يكون التباين العام أقل، مما سمح للأشكال المتميزة للتصاميم القديمة بالظهور من الخلفية.
وفي الختام، تثبت الدراسة أنه لا يوجد "وقت مثالي" واحد للطيران بطائرة بدون طيار حرارية لأغراض الآثار. بدلاً من ذلك، فإن أفضل نهج هو الطيران في أوقات متعددة من اليوم لالتقاط النطاق الكامل للسلوكيات الحرارية. فقد أصبح الطيران في منتصف النهار، الذي كان يُنبذ سابقًا لكونه شديد السطوع لدرجة تجعله غير مفيد، جزءًا حاسمًا من العملية، قادرًا على كشف المعالم التي قد تكون غير مرئية في أوقات أخرى. يوفر هذا البحث إطارًا جديدًا لكيفية البحث عن التراث الثقافي في الأراضي الجافة، مبتعدًا عن القواعد الجامدة حول متى نبحث، ومتجهًا نحو استراتيجية أكثر مرونة تأخذ في الاعتبار المواد المحددة وطرق البناء المستخدمة في المواقع المدروسة. ومن خلال فهم كيفية "تنفس" هذه الهياكل القديمة مع الليل والنهار، يمكن للباحثين الآن رسم خرائط لها بسرعة ودقة أكبر، مما يضمن عدم ضياع هذه الآثار الهشة من الماضي وسط الرمال المتحركة للزمن.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.