يُعد المسح بالليزر الأرضي (Terrestrial Laser Scanning) تقنية فريدة غير تلامسية تتيح الحصول على نموذج ثلاثي الأبعاد (3D Model) لكائن ما بسرعة، ودقة، وتفاصيل عالية. يُستخدم المسح بالليزر في علم الآثار لمهام متنوعة:

• التوثيق (Fixation)؛
• التصور المرئي (Visualization)؛
• التحديد المكاني (Localization)؛
• المتحفة الرقمية وإنشاء معارض افتراضية تفاعلية (Museification, creation of interactive virtual expositions).

التوثيق (Fixation)

يُعد توثيق المواد الأثرية جزءاً لا يتجزأ من دراسة المعالم الأثرية، حيث تُفقد الطبقة الثقافية بالكامل أثناء عمليات الحفر. لقد تطورت طرق التوثيق في علم الآثار بالتوازي مع تطور العلم الأثري نفسه، وتستمر هذه العملية حتى يومنا هذا.

تُعد تقنية المسح بالليزر الأرضي من أحدث طرق التوثيق في علم الآثار. وتكتسب السرعة التي ينفذ بها المسح بالليزر ثلاثي الأبعاد (3D Laser Scanning) مسح مواقع الحفر في الميدان أهمية خاصة في مجال “علم الآثار الإنقاذي” (Rescue Archaeology)، حيث تُنفذ الأعمال وفقاً لجداول زمنية صارمة.

تتمثل النتيجة الأولية للمسح بالليزر في سحاب النقاط (Point Cloud). تحتوي هذه المادة بالفعل على معلومات قياسية (Metric information) حول الكائن الممسوح ضوئياً بدقة تصل إلى الملليمتر.

يمكن استيراد سحاب النقاط إلى أنظمة التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) القياسية، مثل AutoCAD، لاستخراج مخطط أثري، أو مقطع عرضي، أو أي معلومات هندسية أخرى. وإذا تعذرت معالجة سحاب النقاط لأي سبب في الوقت الحالي، فيمكن استخدامها لاحقاً؛ فهو يمثل انطباعاً دقيقاً ومفصلاً للغاية للكائن الحقيقي، ونسخة افتراضية تخزن المعلومات المكانية إلى أجل غير مسمى.

تُستخدم هذه القدرة للمسح بالليزر – المتمثلة في التسجيل السريع، والعالي الجودة، والخالي من الأخطاء البشرية لحالة الموقع الأثري – في أرشفة البيانات الخاصة بالمعالم الثقافية المهددة بالخطر.

التصور المرئي (Visualization)

لا يمكن استخدام سحاب النقاط لإعداد المخطط الأثري فحسب، بل أيضاً لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد كامل لموقع الحفر. يوفر النموذج ثلاثي الأبعاد تمثيلاً مرئياً وواقعياً أكثر لموقع الآثار. كما يحمل النموذج ثلاثي الأبعاد جميع الخصائص القياسية، وتتاح أيضاً فرصة تطبيق النسيج (Texture) الملتقط بواسطة الكاميرا المدمجة في الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد أو بكاميرا خارجية. يمكن استخدام النموذج الذي تم الحصول عليه لإعادة البناء العلمي، أو للعرض التوضيحي، أو حفظه على قرص وإدراجه في كتاب علمي (Monograph)، أو تقديمه للزملاء، أو تسليمه للأرشيف، أو نشره على الموقع الإلكتروني.

التحديد المكاني (Localization)

يمكن للتضاريس الدقيقة (Micro-relief) المستخرجة من بيانات المسح بالليزر أن تخبرنا بالكثير عما هو مخفي. يمكن لبرامج معالجة سحاب النقاط تصفية الغطاء النباتي والمباني والمنشآت، تاركة فقط سطح الأرض.

في الآونة الأخيرة، أصبح النهج متعدد التخصصات لدراسة المعالم الأثرية شائعاً بشكل متزايد في علم الآثار. إن المزايا التي يمكن تحقيقها من الاستخدام المشترك لعدة طرق واضحة. وبناءً على فكرة المعالجة المشتركة لبيانات طرق الاستكشاف الأثري لحل مشكلة التحديد المكاني، يحل المسح بالليزر مشكلة مسح التضاريس الدقيقة قبل عمليات الحفر الأثرية. غالباً ما يسمح التراكب المشترك لخرائط التضاريس الدقيقة، والمسح الكهربائي، والمسح المغناطيسي الأرضي (Geomagnetic survey) بتحديد موقع الكائنات المخفية بدقة كبيرة، مما يتيح التخطيط للأعمال الأثرية وتوفير الميزانية.

المتحفة الرقمية وإنشاء معارض افتراضية (Museification, creation of virtual expositions)

تُعد الجولة الافتراضية (Virtual tour)، أو المتحف الافتراضي، أو التطبيق ثلاثي الأبعاد التفاعلي، منتجاً برمجياً وسائطياً يغمر المستخدم في الواقع الافتراضي، ويتم إنشاؤه بناءً على كائنات حقيقية أو خيالية، أو معاد بناؤها افتراضياً، ويعرض المعرض المتحفي في شكل إلكتروني.

يمكن أن يكون الكائن معرضاً متحفياً قائماً، أو معلماً معمارياً منفصلاً أو حياً بأكمله، أو مشهداً تاريخياً في الماضي، أو كائناً بعيداً أو يصعب الوصول إليه.

في فضاء الواقع الافتراضي، تُمنح حرية كاملة في التصرف: المشي، والتحليق حول الكائن وفحصه، والتعرف على التصميم الداخلي والمناظر الطبيعية، والتفاعل الوسائطي مع كائنات الواقع الافتراضي: تلقي المعلومات، والتحكم في الطقس، وفصل السنة، والوقت من اليوم. كما يمكن استخدام الرسوم المتحركة (Animation) وتشغيل السيناريوهات. يتم تحقيق واقعية عالية من خلال العمل على تطوير نسيج (Textures) عالي الجودة ومفصل، واختيار المصاحبة الصوتية (أصوات الطيور، ضجيج الأمواج، أصوات الطرق السريعة)، واستخدام الكائنات المتحركة (السيارات، المشاة، الحيوانات)، واستخدام خوارزميات متقدمة لنمذجة العالم الفيزيائي.

نظراً لتأثير الانغماس، والجاذبية البصرية، والمكون المعلوماتي، تساهم التطبيقات ثلاثية الأبعاد التفاعلية في تنفيذ أنشطة التوعية، والتعليم، ونشر المعرفة.

في التطبيق ثلاثي الأبعاد التفاعلي، لا يمكن دراسة الكائن المتحفي بصرياً فحسب، بل يمكن التفاعل معه بنشاط. على سبيل المثال، الحصول على معلومات وصفية، أو مرجع تاريخي، أو قياس الأبعاد، أو رؤية وسماع المعروض وهو يعمل في بيئات مختلفة وحالات متعددة. كما يمكن إنشاء كتالوج للمعروضات يتضمن وظائف العرض، والبحث، والفرز.

بمساعدة التقنيات الحديثة في الواقع الافتراضي، يمكن عرض الكائنات الحقيقية وكذلك الكائنات غير الموجودة (أو التي كانت موجودة في الماضي). ويتاح دمج حالات مختلفة لكائن واحد مع إمكانية التبديل البسيط بينها.

تتيح البرمجيات التي طورتها شركتنا إمكانية استكمال المشهد الافتراضي بمعلومات إضافية. على سبيل المثال، يمكن الحصول على وصف نصي، أو صوتي، أو فيديو، أو أي معلومات أخرى بمجرد النقر على الكائن دون مغادرة المشهد. يشرك البرنامج المستخدم بشكل كامل ويترك انطباعاً حياً كما لو كان يزور مكاناً حقيقياً.

يقوم المستخدم بجزء من العمل المتعلق باستكشاف الكائن الافتراضي والحصول على المعلومات عنه بشكل مستقل، مما يؤدي إلى زيادة المشاركة والثقة. ويؤدي المستوى العالي من المشاركة في عملية الاستيعاب المعرفي إلى زيادة التذكر والاستيعاب الجيد للمعلومات.

يمكن أن تصبح الجولات الافتراضية، إلى حد ما، وسيلة للتواصل بين المستخدمين وموظفي المتحف، مما سيسمح بالتواصل مع الجمهور على مستوى نوعي مختلف، وجمع رغبات وتوصيات الزوار بشكل فوري.

يوسع الواقع الافتراضي حدود النشاط المتحفي، ويجعل معالم التاريخ الطبيعي، والثقافة المادية والروحية، في متناول الأشخاص ذوي الإعاقة.

تُعد المتغيرات التالية لاستخدام التطبيقات ثلاثية الأبعاد التفاعلية هي الأكثر انتشاراً:

• الجولات الافتراضية (Virtual tours): سيناريو مبرمج للحركة داخل مشهد ثلاثي الأبعاد. يمكن أن يرافق المستخدم في الجولة الافتراضية شخصية افتراضية ثلاثية الأبعاد تلعب دور المرشد. يمكن أن تصاحب الجولة تصميم صوتي وترجمات. أثناء الجولة، لا ينغمس المستخدم في البيئة فحسب، بل يتم أيضاً عرض المعروضات بالطريقة الأنسب لها. يمكن وضع الجولة الافتراضية على موقع المتحف الإلكتروني، أو على جهاز كمبيوتر ثابت (في شكل قرص DVD) أو على جهاز محمول.
• الدمج في معرض قائم: يُعد تركيب الواقع الافتراضي عبارة عن جهاز كمبيوتر شخصي مثبت عليه تطبيق ثلاثي الأبعاد تفاعلي وواجهة مستخدم-كمبيوتر بتأثير انغماسي. على سبيل المثال، جهاز عرض ستيريو (Stereo projector)، أو شاشة عرض ثلاثية الأبعاد (3D monitor)، أو خوذة الواقع الافتراضي (Virtual reality helmet).
• تنظيم الوصول إلى القيم المتحفية: يمكن أن يصبح المتحف الافتراضي منصة لمشاركة البيانات العلمية. بمساعدة تقنية المسح بالليزر، من الممكن إنشاء نسخة دقيقة هندسياً وبصرياً لمعروض ما، بدءاً من عملة معدنية صغيرة وصولاً إلى كائن معماري كبير. يمكن للبيانات المنشورة للوصول العام للمتخصصين العلميين أن تكون أساساً لأعمال واكتشافات جديدة.