走进石墓：10天内绘制5公里长的玛雅神圣历史地图

阿克图恩·图尼奇尔·穆克纳尔（ATM）的入口是一处深蓝色的水潭，位于伯利兹西部一片丛林悬崖的脚下。

要想抵达彼岸，就得游泳。  

一千多年来，古玛雅人一直进行着这样的旅程——涉过齐胸深的水，翻越散落的巨石，穿过高度骤降至仅一米左右的狭窄通道，最终进入高达30米的洞室。他们前来献上供品：陶器、玉斧、磨石。有时，甚至还有人。 21具遗骸至今仍安息在当初被安放之处，其中包括著名的“水晶少女”——这具完整的骸骨如今已完全被闪闪发光的方解石晶体包裹，在距离阳光500米深的洞室中，随着火把光线的摇曳而熠熠生辉。

该洞穴的名称意为“石墓”。

这是它应得的。  

一个不容失去的脆弱之地

ATM洞穴是中美洲考古学上最具重要性的玛雅遗址之一，也是伯利兹最受欢迎的旅游目的地之一——曾被《国家地理》、历史频道、探索频道和英国广播公司（BBC）报道。但这种名气也伴随着风险。每天仅允许125名游客入内，每次以8人为一组分批进入。主洞室内禁止穿鞋；必须穿袜子以保护方解石地面。水晶少女雕像周围设有铁丝网围栏。

尽管采取了这些预防措施，事故还是发生了。洞穴结构遭到破坏，骨骼遗骸也受到损毁。而且直到最近，这套长达5公里的洞穴系统最详尽的地图，还是1989年手绘的。 

“此类事件让我们意识到文物和人类遗骸是多么脆弱，”研究团队在其经同行评审的研究成果中指出，“因此，在遗址遭受损耗之前，必须——事实上是迫切需要——利用适当的工具和技术，对文物、遗迹特征及其他文化遗存进行数字化记录。” 

挑战：对无法扫描的内容进行调查

2023年夏天，由加州大学圣地亚哥分校、加州大学默塞德分校和伯利兹考古研究所组成的多机构团队着手创建ATM洞穴的首个全面数字孪生模型。面临的挑战极为艰巨。

该洞穴长达5公里的通道中，既有需要乘坐木筏才能通过的积水隧道，也有被坍塌物堵塞的走廊，以及从令人窒息的狭窄爬行空间到大教堂般宏伟的空洞不等的各种洞室。 传统的地面激光扫描行不通——三脚架安装的系统根本无法触及玛雅人留下祭品的区域。在受保护的考古遗址中，也无法设置地面控制点。

研究团队需要一种能够与他们并肩爬行、攀爬、涉水和漂浮的扫描解决方案。

解决方案：《Hovermap 》转战地下

Emesent 公司的技术销售专家贾斯汀·西姆金斯（Justin Simkins）负责领导了Hovermap 的测量、数据处理和对中工作。该团队部署了两套系统：一套Hovermap 100和一套Hovermap STX，这两套设备均由Emesent 为该项目提供。 

“通常，像这样的全洞穴扫描会通过在整个洞穴系统中设置测量控制点来完成，使用测量标桩和全站仪将扫描数据进行对齐，就像在地下采矿中那样，”贾斯汀解释道。“然而，在这个洞穴中，我们受限于非常狭窄的通道、深水以及‘不留痕迹’的原则；我们需要快速绘制出洞穴系统的地图，并确保离开后洞穴仿佛我们从未到过一样。”

传统方法不仅不切实际，而且与该遗址的受保护地位不相容。在这样一个连脚印都要严格管控的洞穴中，团队无法设置控制点。

解决方案在于周密的规划，以及Hovermap 公司基于SLAM 的云对云对齐技术。团队设计了重叠度极高的扫描路径以消除漂移，在狭窄通道中演练了扫描仪的交接操作，乘坐小型充气筏在深水中进行扫描，并在攀爬陡峭的地下悬崖时采集数据——所有这些操作均在确保安全的前提下进行，且未扰动文物和祖先的安息之地。

“在这种环境下进行扫描会面临独特的挑战，但Hovermap 团队凭借前瞻性的规划，能够轻松克服这些困难，”贾斯汀说，“由于这里是一处重要的文化和考古遗址，我们在工作时间、项目周期、动物以及环境因素等方面都受到限制。”

在实地考察期间，团队将70多张扫描图像——这些图像分别由高分辨率的STX和Hovermap 100采集——无缝拼接，从而绘制出了整个洞穴系统的精确地图。

成果：历经1000年打造的数字孪生体

Hovermap 扫描技术实现了传统方法数十年来无法做到的：构建了整个洞穴系统的完整、精确的3D 框架，范围从入口处的蓝色水池一直延伸到偏远的西部通道——在那里，一只完好无损的奥拉陶罐（这是距离日光最远的文化遗物）至今仍安然无恙地静置着。

仅主洞室面积就达4,450平方米，内含约1,500件独特的文物和18具遗骸。 研究人员首次能够直观呈现这些遗存之间的空间关系——不仅了解玛雅人留下了什么，还能了解他们是如何在这片神圣空间中活动的。

LiDAR 移动端采集的数据成为了这一更广泛记录项目的“数字支架”。对“水晶少女”雕像、祭坛和遗骸进行的高分辨率结构光扫描数据，与Hovermap 生成的点云数据进行了融合，从而创建了一个兼具科学分析和文化遗产保护功能的多分辨率数字孪生体。

根据发表在《伯利兹考古研究报告》（Research Reports in Belizean Archaeology）上的经同行评审的研究，这种综合方法产生了迄今为止关于ATM洞穴最详细的记录。目前正在为导游和公众开发一个交互式在线版本——让那些无法亲临现场的观众能够通过虚拟方式参观这一脆弱的遗址。

为什么Emesent

“与安装在三脚架上的TLS设备不同，洞穴测量员可以使用手持式LiDAR 扫描仪进行匍匐、攀爬、翻越、垂降、涉水或漂浮，”研究团队写道，“这使他们能够以前所未有的速度、精度和完整性进入洞穴的各个区域并进行数字化采集。”

对于ATM洞穴而言，Hovermap 不仅是最佳选择——更是唯一可行的方案。其在GPS信号受限环境下SLAM 的出色性能、手持设备的便携性，以及无需可见光即可捕捉几何形状的能力，使得记录那些自玛雅人一千多年前离开后便一直未被测绘的空间成为可能。

此前耗时35年才再次尝试的任务，如今仅用一个野外考察季便完成了。

项目概况

行业：考古学 / 文化遗产记录
地点：阿克顿·图尼奇尔·穆克纳尔洞穴，伯利兹西部
使用的设备： Hovermap STX，Hovermap 100
项目合作伙伴：加州大学圣地亚哥分校、加州大学默塞德分校、伯利兹考古研究所
采集的扫描数据：70+
洞穴长度：约5公里
主洞室面积：4,450平方米
记录的文物：约1,500件
人类遗骸：21具
主要成果：玛雅世界最重要的考古洞穴之一的首个全面数字孪生模型

项目负责人 

• 霍莉·莫伊斯 — 加州大学默塞德分校
• 贾斯汀·西姆金斯 —Emesent
• 冈萨洛·普莱特斯 — 伯利兹导游协会
• 多米尼克·里索洛 — 加州大学圣地亚哥分校
• 鲁马里·库 — 伯利兹考古研究所
• 何塞·拉莫斯 — 伯利兹考古研究所
• 格雷厄姆·古德温 — 加州大学默塞德分校
• 凯·维尔奇斯——墨西哥国家人类学与历史研究所（INAH）水下考古分部
• 阿尔法伍德基金会
• 美国国家科学基金会

点击此处阅读完整研究报告： 《玉米神的祭祀：在伯利兹阿克图恩·图尼奇尔·穆克纳尔主殿中重现创世》 

莫耶斯、霍利和海梅·J·奥韦，2021。《玉米神的牺牲：在伯利兹阿克图恩·图尼奇尔·穆克纳尔主殿中重现创世》。收录于《〈波波尔·武赫〉中的神话：宇宙论、艺术与仪式》，霍利·莫耶斯、艾伦·克里斯滕森和弗劳克·萨克塞编，第136-169页。 科罗拉多大学出版社，博尔德。