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カナダのノバスコシア州 (Nova Scotia) の地上にある木造の砦は、かつてこの場所が軍事要塞として機能していたことを示す最も優れた証拠です。フォート・エドワード (Fort Edward) に現在残っているのは、草に覆われた一連の土塁と溝だけで、軍事要塞の古典的なデザインはつい最近まで風雨に晒されていました。LiDAR と 3D 視覚化を使用して 18 世紀の砦をよみがえらせ、その星型建築の詳細がはじめて明らかにされようとしています。
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訪問者には想像しにくいことですが、現在、カナダ公園局が管理するフォートエドワード・ナショナル・ヒストリックサイトは、かつて 2,000 マイル以上離れた２つの都市、ハリファックスとニューオーリンズの発展に重要な役割を果たした場所です。1750 年、イギリスは国王の権益を守るために、ハリファックスの北 60 キロにこの砦を建設しました。この地が前哨基地として選ばれたのは、アカディア人 (Acadians) として知られる当時この地域に住んでいたフランス系カトリック教徒を監視するためです。
「最終的にフランス人はこの地域から追い出されました。フォート・エドワードはその後、追放センターとして機能しました」と、ノースイースト考古学研究所の所有者兼代表者であり、近隣のセント・メアリーズ大学の考古学准教授でもあるジョナサン・ファウラー博士は語ります。「多くのアカディア人は最終的にルイジアナにたどり着き、そこで『ケイジャン (Cajuns)』として知られるようになりました。」
しかし、この砦は何よりもまず防御を目的として設計されました。ファウラー氏は、火薬の出現によって軍事要塞の建築が急速に変化したと説明します。大砲の攻撃の標的になりやすい高い石壁は、木材と密集した土塁で造られた低い胸壁にとって代わられます。18世紀には、360度の防御を提供する4つ、5つ、6つ、またはそれ以上の防御用の堡塁を備えた「星型砦」(star fort) が一般的でした。
「フォート・エドワードはもともと木材と土塁で造られていましたが、今では木材のほとんどが失われ、土塁は浸食によって崩れ落ちています」とファウラー氏は語ります。
何世紀にもわたる浸食と雑草の繁茂により、フォート・エドワードの構造の詳細がほとんど残っていないことに失望したファウラー氏は、敷地内の別棟、駐屯地墓地、その他の施設に関する報告に興味をそそられ、さらに詳しく知りたいと思いました。
「そこを歩き回っても、要塞だとは分からないでしょう。土手のある溝のように見えます」と彼は語ります。「軍事建築に詳しくなければ、それが星型の要塞だとは分からないでしょう。」
ファウラー氏は、学生や他の考古学者に、270 年前のイギリスの要塞の特徴的な配置を本格的に研究する初めての機会が LiDAR 技術によって与えられると確信しました。
LiDAR は、植物の覆いを貫通してその下にあるものを明らかにできるため、考古学研究で人気のツールになりつつあります。考古学研究が承認されている史跡であっても、茂み、木、草の除去はめったに許可されず、法外な費用がかかることもあります。レーザー スキャナー、地中レーダー (GPR)、地質調査により、自然環境を乱すことなく、むき出しの大地、場合によっては地中の地図を作成できます。
フォートエドワードを仮想的に蘇らせようとするファウラー氏の取り組みにカナダ公園局は興味を示しました。しかし、新しい LiDAR データを取得するための予算がありませんでした。幸い、カナダの連邦政府、州政府、地方自治体は、公的資金による LiDAR 調査のアーカイブが自由に利用できるようになっています。考古学者はノバスコシア州から、フォートエドワード付近の航空機搭載 LiDAR データを入手しました。2011年に水力発電プロジェクトのために RIEGL 社のレーザースキャナーで取得されたデータです。
ファウラー氏はまた、フォート エドワードの上空から見えるものの基準を確立するために、その地域の衛星画像も入手しました。画像には、砦のかすかな輪郭と 4 つの稜堡が写っていましたが、その他の詳細はほとんどありませんでした。次に、彼の関心は LiDAR ポイント クラウドに向かいました。
LiDAR データ セットは考古学者にとって扱いにくいものであると考古学者は説明します。なぜならファイルそのものが巨大であり、その活用によく使用されるソフトウェアは高価で習得が難しい場合があるからです。ファウラー氏は、 Golden Software の Surfer グリッドおよび視覚化パッケージを採用することにしました。GPR と携帯型磁化率の調査データを元に 2D および 3D マップを作成するために 10 年以上使用してきたものです。
「このパッケージは、私たちの地質調査の地図作成に欠かせないものです」とファウラー氏は言う。「これを使えば、比較的簡単に多くのことができます。」
Surfer は最近 LiDAR の point cloud 処理機能でアップグレードされたので、フォート エドワードで試してみることにしました。
ファウラー氏は LiDAR ファイルを Surfer に読み込みました。最初の処理手順は、植生に当たったレーザー パルスを表す最初のリターン標高ポイント (first-return elevation points) をフィルターで除去することでした。このフィルター処理により、地表の標高モデルが作成されました。次に、ソフトウェアを使用して、残りのポイントを補間によって高密度化し、きめ細かい等高線マップを生成しました。等高線間隔を変えて、マップが地形を詳細に表現するまで調整しました。
「 [25-centimeter] の等高線により、星の形が本当に際立ちます。すぐに浮き彫りになっているのがわかります」とファウラー氏は語ります。
この等高線マップは、砦の内外の微細な地形を明らかにし、当時の典型的な構造の詳細を浮き彫りにしました。たとえば、エドワード砦 (Fort Edward) は緩やかな傾斜の地形に囲まれた小さな丘の上に建てられており、城壁の兵士は潜在的な攻撃者を遮るものなく見渡すことができました。また、傾斜があるため、侵入者は平野を横切って坂を上らなければならず、銃撃にさらされる危険もありました。
地表モデルと等高線により星型の構造がより鮮明になりましたが、浸食により土の城壁が削り取られ、溝が埋まり始めていました。さらに視認性を高めるために、ファウラー氏は陰影起伏図を作成し、人工的に太陽の光を演出して地形を強調しました。また、点群の Z 値を意図的に誇張して、垂直方向の高低差を強調しました。
フォート エドワードは、1700 年代にあらわれたのとほぼ同じ姿で、突然 3D でコンピューターの画面から飛び出しました。土塁と稜堡は鮮明に描かれています。土塁の外側には溝が掘られており、徒歩で攻める敵の足止めになったでしょう。
「Exaggerated elevation values (誇張した標高値) によって地形の微細な変位が強調された」とファウラー氏は語ります。
考古学者がこの光景に興味をそそられたのは、地上では予想もできなかった特徴でした。砦の壁の内側の窪みは兵舎の地下室で、現在でも地上から見ることができます。しかし、城壁の外側と東側には、地上ではまったく見えない長方形の特徴が２つあります。ファウラー氏は、この場所に戻って、これらが駐屯地墓地や、城壁のすぐ外側にあったとされる離れ家と関係があるかどうか調査するつもりです。
考古学者を魅了したもう１つの現象は、建造物の東と南東の地面に見られる縞模様です。これらは陰影図には現れましたが、等高線図には現れないものでした。ファウラー氏は、これらは数十年前にこの場所で行われた農業耕作の痕跡である微細な凹凸の地形であると確信しています。ただし、この耕作の痕跡は砦が放棄されてからかなり後のことです。砦の歴史とは関係ありませんが、これらの農業の痕跡は全体の物語に貢献しています。
「マイクロトポグラフィーの微細な凹凸が重要な理由はこれです」と彼は言う。「予想もしなかったものが現れるのです。」
ファウラー氏は、セント メアリーズ大学の考古学の授業に LiDAR を取り入れており、コンサルティング業務では LiDAR がますます重要な位置を占めています。さらに、彼は研究結果を考古学者仲間やカナダ公園局のフォート エドワードの研究者と共有しました。こうしたタイプのプロジェクトで LiDAR を使用することにほとんど馴染みのない研究者たちは、Surfer の視覚化で明らかになった詳細に感銘を受け、他の場所でも LiDAR 技術を適用したいと考えています。
ファウラー氏は、カナダ全土および世界中のフォート エドワードのような重要な場所における歴史的保存において、LiDAR が主要なツールとして普及することを期待しています。この技術は、将来の観察を判定するための、サイトとその状態に関するバイアスない (中立的な) 基礎情報を提供します。
「特徴や物体をマッピングし、非常に細かいレベルで視覚化できれば、現地の文化資源や考古学的資源を目録化することができます」と彼は言います。「LiDAR でマッピングすると、将来のポイント クラウドで、サイトが時間の経過とともにどのように進化しているかがわかるので、文化遺産管理者は、保存を任されているリソースをより適切に監視できます。」