2016年 2月 10日

Eva深入地下扫描最新发现的人类祖先

科学家发现最新人类祖先纳莱蒂人，Artec Eva为其发掘的最大化石进行3D扫描。

故事发生于2013年10月约翰内斯堡西北部Rising Star洞穴系统内的一次洞穴探索之旅。两位探险家Rich Hunter和Steven Tucker决定前往洞穴的未知部分进行一番探索。进入那片区域（现已名为Chute）后，Hunter和Tucker下降12米来到了一处全新的洞室，现已被命名为Dinaledi洞室。Dinaledi为塞索托语，意为星辰，因此也可称为星辰之室。正是在这间洞室内，他们发现了珍贵的骨骼化石，并照相带给了南非威特沃特斯兰德大学（南非金山大学）的Lee Berger教授。

Dinaledi洞室内埋藏着15具已灭绝的古人类（原始人类）化石骨架。

Berger教授的直觉告诉他，也许他们无意中撞见的化石会彻底颠覆人类起源之说。事实证明，他是正确的——Dinaledi洞室内埋藏着15具已灭绝的古人类（原始人类）化石骨架，暂且命名为纳莱蒂人。此次发现中还找到了他们繁复礼仪行为的种种痕迹，例如在分开的洞室内处理死者，此举历来被认为是人类独有的特征之一。

Berger见到现场照片后，决定立刻开启一次考察之旅，并在社交媒体上发出呼吁：

Berger 决定立刻开启一次考察之旅，并在社交媒体上发出呼吁：

“各位同事——我需要业内人士的帮助，希望你们能尽最大努力帮我找到更多行业专家。我需要3-4位擅长挖掘技术的考古学专家与我共同进行一项短期项目，若所有设备运输如期到位，预计最早可于2013年11月1日开始，维持一个月之久。身材纤瘦、体型瘦小者优先。无幽闭恐惧症，身体健康，具备洞穴探索经验，会攀岩者更佳。愿意在拥挤室内工作，态度友好，具备团队合作精神。考虑到工作的高度专业性和特殊性，我愿意与经验丰富的博士生或训练有素的硕士生共事，当然经验越丰富越好（博士生与资深科学家为首选）。无年龄限制。此外，本项目经费有限，但我方会承担机票、住宿（多数情况为考察地现场提供住宿及食物，当然一路还会有其他保障）。若有兴趣，请直接与我联系。截止日期非常近，恳请大家帮忙向本领域专家广泛传播本消息。非常感谢，Lee。”

探洞人员及科学家必须穿过小洞，攀登“龙背”（洞穴内15米的攀岩路程），再向下移动12米抵达Chute，其中还将遇到一条18cm的沟壑。

在2013年11月，项目开始的三周内，考察队在Rising Star洞穴地底深处发现了原始人类遗骸。获取化石的过程非常艰难，探洞人员及科学家必须穿过小洞，攀登“龙背”（洞穴内15米的攀岩路程），再向下移动12米抵达Chute，其中还将遇到一条18cm的沟壑。

只有身材纤瘦的人员才能进入Dinaledi洞室，因为通往洞室的洞穴地形非常局促。六位经验丰富的考古学家、人类学家参与了此项目。首次考察结束后，团队发现洞室内的遗骸事实上来自于至少15具遗骸，于是第二次长达两周的考察于2014年三月又拉开了帷幕，以期找到剩余遗骸。

传统的挖掘记录设备无法使用，因而需要一种全新的高精度空间数据记录方法。

由于Rising Star洞穴和Dinaledi洞室的客观限制，传统的挖掘记录设备无法使用，因而需要一种全新的高精度空间数据记录方法。其中一位给Berger致电的应聘者名叫Ashley Kruger，他在金山大学进化研究院获得了硕士学位，正在寻找考古学方面的博士项目。Kruger于2013年10月参与项目，刚好赶上了Rising Star洞穴的首次考察。

化石位置的记录，通常需要网格系统或全测站的支持，而本次考察中，仅靠Artec Eva就完成了任务。

“我和Berger博士一致认为，现场挖掘期间，3D成像技术最有利于此次考察，此次考察也可以成为我博士学位的部分研究，”Kruger说道。“考古现场挖掘期间，必须要对现场发现的文物位置进行记录，帮助研究员日后拼接成形，分析化石物质发现地的环境。”

化石位置的记录，通常需要网格系统或全测站的支持，而本次考察中，仅靠Artec Eva就完成了任务。Kruger收集了挖掘过程中的扫描数据，加工整合，形成不同图层，制作完成了出土文物的3D模型，并拼合成整体，进行宏观分析考察。

该图展现了挖掘过程中四个阶段完成的扫描图像。棕色基底为挖掘坑洞底部，蓝色与橙色图层为2014年3月某两日正在挖掘出土的化石。化石手骨和部分下肢清晰可见。该图最早刊登于《A new star rising: Biology and mortuary behavior of Homo naledi》论文中：RANDOLPH-QUINNEY, Patrick S.. A new star rising: Biology and mortuary behavior of Homo naledi. S. Afr. j. sci.[online]. 2015, vol.111, n.9-10, pp. 01-04. ISSN 1996-7489.

Artec Eva被用于挖掘区域的原地化石扫描（静止沉积物）。使用扫描仪“扫”过目标区域，并在连接的笔记本电脑上生成该区域的实时视觉成像。随即去除化石表层（厚度不超过5cm），再次使用Eva扫描内层部分。

2014年3月，Rising Star洞穴Dinaledi洞室内的挖掘区域。该图呈现了几处遗迹，待扫描完成后，模糊部分即可清晰成像。

Dinaledi洞室内使用Eva扫描仪以满足两个目的。首先，需记录每块骨骼位置和方向（轴线及地表）的空间数据。其次，挖掘过程中记录的数据需要在每次完成扫描后传送至地面，供科学家参考并指导地下人员的挖掘开采工作。

Dinaledi洞室挖掘区域特写，呈现了文物遗迹丰富的层次。上颌骨（中部）清晰可见。

“这项高科技能够在恶劣环境下依然保持精确简易的性能，让我惊叹不已，” 金山大学古生物学家Ashley Kruger说道，“团队只花了一个小时就学会了如何使用扫描仪。这项技术极大提高了整个过程的速度，原先需要花数个小时才能完成的一些步骤，如今仅需几分钟。像这些考古项目发现的人骨，不仅需要单独记录，还需要记录其在挖掘地现场的位置。通常，这些工作包括手动记录化石位置，以及在新建网格中做好互相参照。Artec技术帮助我们在极端恶劣和有限的条件下极大简化了工作流程。”

地面团队观测挖掘过程中，3D扫描数据的生成情况。科学家作业时，3D扫描数据用来记录出土文物。

后期处理通过Artec Studio 9完成（最新版本为专业版Artec Studio10）。每次扫描都包含了数份单独图像形成的图层。每次扫描开始时，首先记录获得的3D三角测量基点。记录完成后，只需通过3个参照点就可手动将单独图层校准对齐。参照点结合Dinaledi洞室内的固定测量标记及挖掘区域的物理特征来确定，根据每次扫描的情况调整获得最佳标记点。