在公元79年維蘇威火山爆發之前，龐貝城南門附近的一座建筑曾是一個繁華的中心。工匠們在這里制作籃子和墊子，該建筑的公共空間是聚會和餐館的場所，在這座建筑里工作的人（其中有些是奴隸）很可能就住在這里。

美國杜蘭大學考古學家兼副教授Allison Emmerson告訴記者，“我們在同一空間內經營許多業務。我們在挖掘這些東西的同時，也在考察龐貝城下層人民的生活，不僅僅是在火山爆發那段時間，而是整個城市的歷史。”

Emmerson領導的這個多學科國際團隊負責挖掘這座建筑。她是龐貝I.14項目主任，該項目龐貝考古公園、杜蘭大學、牛津大學和印第安納州立大學的合作項目，于2021年啟動項目的重點是龐貝東南側的一個城市街區，即Insula 14。 研究人員對羅馬城的邊緣地帶很感興趣，既包括實際的邊緣地帶，也包括生活在那里的邊緣化居民。

研究人員應用創新工具的一種方式是創建數字孿生體，即現實生活中實體的詳細虛擬副本。各行各業都在越來越多地使用數字孿生技術，包括城市規劃、汽車設計等。雖然創建數字孿生體的過程可能各不相同，但這些計算機化的三維復制品可以讓研究人員更動態地了解他們正在研究的東西，可以加強合作并促進達到出色的保存水平。

建立數字孿生體

龐貝數字孿生體結合了地理空間技術和在遺址現場收集的豐富數據儲存庫，研究人員可以利用龐貝數字孿生體在自己的大學里考察該地區，遠程與其他研究人員合作，并可以將該地區隨時間的推移發生的變化進行可視化。

Emmerson表示， “龐貝數字孿生體使得一切都變得完全不一樣了，真得能讓我們回到發掘現場。”

印第安納州立大學副教授Alex Elvis Badillo是龐貝項目的數字數據計劃負責人，Badillo和數字團隊的其他成員在發掘之前利用無人機圖像、照片和運動攝影測量（一種將二維圖像轉化為三維模型的技術）創建了一個按比例和地理坐標的龐貝古城街區復制品。

隨著時間的推移，該考古隊在遺址中收集到的信息令模型變得更加詳細和動態。這些數據是將三維模型轉化為數字孿生體的關鍵，數字孿生體的設計可根據考古隊的發掘成果做出改變。與靜態的三維模型不同，數字孿生體本身包含了一組不斷變化的數據及根據新信息更新和調整數字孿生模型的方法。

為了獲得這些信息，Badillo在發掘現場實施了數字工作流程。龐貝現場團隊使用iPad Pro平板電腦記錄數據、拍照、進行三維掃描，并利用數字草圖記錄他們的發現。這些信息以定制的數字形式保存在iPad上，研究人員再使用WiFi或手機網絡將這些信息發送到云存儲中。

然后，這些信息會被添加到一個在線儀表板上供整個團隊使用。

Emmerson表示，“如果正在挖掘坑道的人想知道昨天的沉積物分析結果，他們可以在現場使用 iPad調出所有這些信息。”

Badillo告訴記者，iPad上收集的信息（例如結構測量、土壤特性和發現的文物等數據）會被添加到3D模型中。這些組成部分共同構成了龐貝數字孿生體，考古學家可以利用它重新審視、探索和分析龐貝遺址。該3D模型完成后，Emmerson 和他的團隊將在下一次發掘中繼續這一工作流程。

Badillo表示， “你可以在網絡場景中移動，如果該位置的表單已經填寫好了，你可以點擊獲取非常詳細的信息。能夠逐層查看并進行測量，這一切都徹底改變了游戲規則。”

數字孿生技術的好處

數字孿生技術的主要優勢之一是能夠按照最初發掘時的原貌檢視遺址的元素。

Giles Spence Morrow是美國Vanderbilt大學的研究員，也是加拿大McMaster大學的助理教授。Morrow于2011年開始了一個數字孿生項目，重點研究Huaca Colorada。Huaca Colorada是一個建于公元650年至1000年間位于秘魯祭祀土丘。

與Badillo一樣，Morrow也使用攝影測量技術創建該遺址的數字孿生體。他表示，“我們可以利用這些模型，通過電腦屏幕或最近的沉浸式虛擬現實和增強現實界面重溫整個發掘過程中一些特定的時刻。”

Morrow與 Vanderbilt大學副教授Steven Wernke合作研究數字孿生技術。Wernke的研究也在秘魯進行，主要研究建于15世紀70年代的安第斯殖民小鎮Mawchu Llacta。Wernke還結合三維圖像及他在研究地點收集到的考古信息制作了一個數字孿生體。

Morrow and Wernke正在合作研究如何通過沉浸式虛擬現實對數字孿生體進行增強操作。Morrow 表示，他們使用虛擬現實頭盔以第一人稱視角觀看數字孿生體，這只有在強大的互聯網連接下才能實現。

Wernke 表示，通過虛擬現實技術探索數字孿生體是“我們最接近重現現場感受或體驗”的方式。Morrow and Wernke 使用虛擬現實頭盔檢視數字雙胞胎時，可以在虛擬現實場景中留下筆記、標記和地圖。

Morrow 表示，“這種詳細的三維沉浸式文獻資料的價值再怎么強調都不為過，因為發掘本質上是一個破壞性的過程。”

發掘現場時不可避免地會造成破壞，科羅拉多大學丹佛分校副教授Jamie Hodgkins和她的團隊之所以對創建一個意大利洞穴內的墓地的數字孿生體感興趣，一部分原因就在于此。他們以數字方式重新創建了有文獻記載的歐洲最古老的嬰兒女童墓葬，這名女童死于近一萬年前。交互式3D模型的數字孿生體保留了他們發現墓葬時的原貌。

Hodgkins的研究小組在發現每一塊精致的骨架時都拍攝了數十張照片。科羅拉多大學安舒茨醫學園區副教授Caley Orr是這項研究的共同作者之一，他告訴記者，“到最后，我們拍了數千張所有骨架碎片的照片。”

Orr表示，“如此我們能夠以數字方式重建墓葬，并以三維方式看到地下墓葬的布局。但我們在現實生活中從未以這種方式看到過，因為它都是在我們逐層清理泥土的過程中展現出來的。”

數字孿生技術在考古領域的擴展

Hodgkins告訴記者，數字孿生技術在考古學領域可能會變得更加普遍。她表示，數字孿生技術現在對從事考古工作的專家已經很有價值了，但數字孿生之所以如此有用的部分原因在于，隨著時間的推移數字孿生技術如何能夠惠及這個領域。

Hodgkins表示，過去的考古研究缺乏對文物之間空間關系的記錄。她補充表示，沒有這些空間信息就很難理解這些文物、遺骸和其他發現之間的關聯。

數字孿生體可以幫助考古行業彌合這一空白，讓研究人員能夠看到實地現場原本的模樣。

Hodgkins 表示，“你永遠無法把一件文物放回去，但如果50年后的考古學家想問一個我們沒有想到的問題，他們可以查看我們留下的資料，看到挖掘現場當時的情況，并可以考慮這些空間關系。”

Hodgkins也是一個多項目、跨洲研究聯盟的成員，該聯盟旨在向學生傳授如何收集遺址數據進行數字孿生體的創建。她表示，如果更多人掌握了這種方法，就可以在全球范圍內對遺址進行比較。

Hodgkins 表示，“我們希望培養未來的考古學家，除非我們能夠比較不同遺址的數據，否則我們無法真正理解人類如何在地球上遷徙、如何相互交流以及環境如何影響他們。”

她補充表示，“數字孿生體可以幫助我們回答一些重大的問題，但如果不收集正確的數據，就無法創建這些數字孿生體。”