DOI: https://doi.org/10.11588/propylaeum.1449.c20745
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Antonio Suazo
الموضوع الرئيسي: المسح ثلاثي الأبعاد والتراث الثقافي
نظرة عامة
تناقش هذه القسم طريقة جديدة لتأريخ الصور التاريخية، وهو أمر أساسي لتنظيم المعلومات البصرية المتعلقة بالتراث المفقود وتغيراته على مر الزمن. غالبًا ما تعتمد تقنيات التأريخ التقليدية على البيانات الوصفية البصرية، والتي لا تتوفر للصور التاريخية. تستفيد الطريقة المقترحة من تحليل الظلال في الصور، حيث توفر مؤشرات قابلة للقياس لموقع الشمس. من خلال استخدام تقنيات التصوير الفوتوغرافي لاستعادة حجم المشهد وتحديد المواقع الجغرافية، تتيح الطريقة إسقاط معلومات الظل على الهندسة، مما يمكّن من حساب الوقت من اليوم واليوم من السنة باستخدام صيغة فلكية.
يقدم البحث سير عمل معالجة تم التحقق منه من خلال دراسة حالة، مما يظهر نتائج متسقة وقابلة للتكرار عبر سيناريوهات ومواد تصويرية مختلفة. تشير النتائج إلى هامش خطأ منخفض ومستقر، مما يؤكد صحة الطريقة وإمكاناتها لتعزيز تقنيات التأريخ الحالية. تسهم هذه التطورات بشكل كبير في مجال التصوير الفوتوغرافي التاريخي، مما يسهل دراسات أكثر دقة للتراث المفقود وتحولاته الزمنية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الاهتمام المتزايد في استخدام التصوير الفوتوغرافي التاريخي لإعادة بناء الظروف الماضية للمباني والبنى التحتية التي تم تغييرها أو فقدانها مع مرور الوقت. تعتبر هذه الطريقة ذات قيمة خاصة للهياكل التي خضعت لتعديلات مختلفة، حيث يمكن أن توفر الصور رؤى حول تطورها التاريخي. ومع ذلك، فإن فعالية هذه الطريقة تعيقها عدم الاتساق في البيانات الوصفية المرتبطة بهذه الصور، مثل التأريخ غير الدقيق، وغياب المعلومات الأصلية، والارتباك بين تاريخ الالتقاط وتاريخ الإدخال في المجموعات. وبالتالي، غالبًا ما تتعرض الإمكانية لفهم التسلسل الزمني للتعديلات للخطر.
يؤكد البحث على الحاجة إلى منهجيات مبتكرة لمعالجة تحديات تأريخ الصور التاريخية، متجاوزًا الأساليب التقليدية في علم الأرشيف التي تعتمد على وجود أشياء معروفة. أحد السبل الواعدة هو تحليل الظلال التي تلقيها الأجسام، والتي يمكن أن تشير إلى موقع الشمس في وقت الالتقاط. بينما ربطت الدراسات السابقة بنجاح تحليل الظلال بالجوانب الهندسية وتحديد موقع الكاميرا في التصوير المعاصر، هناك حاجة ملحة لتطوير تقنيات جديدة مصممة خصيصًا للصور التاريخية، حيث تكون مثل هذه المعلمات غالبًا غير معروفة وحيث يتم تصوير حالات مختلفة من الأجسام عبر صور مختلفة.
طرق
تستخدم الدراسة مبادئ أساسية لتحليل الظلال وصيغ فلكية معروفة لتحديد اليوم من السنة (DoY) أو الوقت من اليوم (ToD) بناءً على قياسات الظل التي تلقيها جسم عمودي على سطح أفقي. من خلال معرفة الاتجاه الجغرافي للمشهد، يمكن استنتاج كل من DoY وToD في وقت واحد. تتضمن المنهجية إعادة بناء ثلاثية الأبعاد للمعلومات البصرية من الصور، باستخدام تقنيات التصوير الفوتوغرافي لاستخراج بيانات أساسية مثل حجم المشهد والاتجاه.
يتكون سير العمل المقترح من خمس خطوات رئيسية: (1) تحديد موقع الكاميرا المحلي والاتجاه من خلال نقاط التلاشي، مع استعادة الحجم باستخدام متوازي المستطيلات المساعدة؛ (2) تحديد موقع المشهد وتوجيهه عالميًا باستخدام نقاط تحكم معروفة عبر إعادة القطع؛ (3) إسقاط الصورة على الهندسة المستعادة لإزالة تشويه المنظور؛ (4) جمع القياسات المتعلقة بطول الظل وزاوية الأفق للظل؛ و(5) استخدام هذه القياسات في معادلة تأريخ تستند إلى صيغ فلكية. تهدف هذه الطريقة المنهجية إلى تعزيز دقة تحليل الظل في تطبيقات متنوعة.
نتائج
في قسم النتائج، يصف المؤلفون تطوير أداة متخصصة لتصور البيانات في بيئة ثلاثية الأبعاد، والتي تدمج التحليل الزمني المقابل لتواريخ محددة، ومواقع الشمس، وإسقاطات الظل. تساعد هذه التصور في التحقق من النتائج وتعزز تفسير النتائج (كما هو موضح في الشكل 4).
تشير النتائج الرئيسية إلى أن دقة حل التأريخ تتأثر بشكل كبير بزوايا الظل المحددة، حيث تؤثر زاوية الأفق بشكل أساسي على الوقت من اليوم (ToD) وزاوية الارتفاع تؤثر على اليوم من السنة (DoY). من الجدير بالذكر أن تغييرًا قدره 1° فقط في زاوية الارتفاع يمكن أن يؤدي إلى فرق متوسط قدره 5 أيام (انظر الشكل 5). علاوة على ذلك، يؤكد المؤلفون أن الخطوات المتتالية في سير العمل المقترح لا تقدم أخطاء كبيرة، حيث لم تتجاوز أي منها تأثيرات تشويه الهندسة الناتجة عن العدسة، والتي تم توثيقها سابقًا في الأدبيات.
مناقشة
ت outlines قسم المناقشة في ورقة البحث التطبيق الناجح لسير العمل المقترح لتأريخ الصور التاريخية، مع التركيز بشكل خاص على بناء المنطقة المدنية في سانتياغو، تشيلي. تضمنت المنهجية اختيار 83 صورة، منها 36 استوفت معايير تسجيل الكاميرا، وتحديد المواقع الجغرافية، وتحليل الظل. مكن هذا العملية من حساب الوقت من اليوم (ToD) واليوم من السنة (DoY) لكل صورة، مما كشف عن حلين محتملين لكل منهما بسبب الطبيعة المتماثلة لتوجه الأرض نحو الشمس. أظهرت النتائج أن الإجراء ينتج نتائج تأريخ متسقة وقابلة للتكرار، قابلة للتطبيق ليس فقط على الصور ولكن أيضًا على وسائل الإعلام الأخرى مثل بطاقات البريد والصور الإعلانية.
تؤكد النتائج على أهمية التقنيات الحديثة في تحديد السياق الزمني للتصوير الفوتوغرافي التاريخي، وهو أمر حاسم لفهم القيمة الوثائقية لمثل هذه الصور. بينما يبقى تحديد سنة مطلقة تحديًا، توفر قيم ToD وDoY المستخلصة رؤى قيمة يمكن التحقق منها مع بيانات تاريخية أخرى. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية تحسين الطرق لتقليل عدم اليقين في تحديد السنة المطلقة، واستكشاف تأثيرات خط العرض على النتائج، وتطوير أدوات شبه آلية لتبسيط سير العمل. يبرز البحث ضرورة عمليات التحقق الشاملة لضمان سلامة البيانات المستمدة من الصور.
DOI: https://doi.org/10.11588/propylaeum.1449.c20745
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Antonio Suazo
Primary Topic: 3D Surveying and Cultural Heritage
Overview
This section discusses a novel method for dating historical photographs, which is essential for organizing visual information related to lost heritage and its changes over time. Traditional dating techniques often rely on optical metadata, which is unavailable for historical images. The proposed approach leverages the analysis of shadows in photographs, as they provide measurable indicators of the sun’s position. By employing photogrammetric techniques to recover the scene’s volumetry and georeferencing, the method allows for the projection of shadow information onto the geometry, enabling the calculation of time of day and day of the year using an astronomical formula.
The research presents a processing workflow that has been validated through a case study, demonstrating consistent and replicable results across various scenarios and photographic materials. The findings indicate a low and stable margin of error, affirming the method’s validity and its potential to enhance existing dating techniques. This advancement significantly contributes to the field of historical photography, facilitating more accurate studies of lost heritage and its chronological transformations.
Introduction
The introduction highlights the growing interest in utilizing historical photography to reconstruct the past conditions of buildings and infrastructures that have been altered or lost over time. This approach is particularly valuable for structures that have undergone various modifications, as photographs can provide insights into their historical evolution. However, the effectiveness of this method is hindered by inconsistencies in the metadata associated with these photographs, such as inaccurate dating, lack of original information, and confusion between the capture date and the date of entry into collections. Consequently, the potential to understand the chronological sequence of modifications is often compromised.
The paper emphasizes the need for innovative methodologies to address the challenges of dating historical photographs, moving beyond traditional archival science approaches that rely on the presence of known objects. One promising avenue is the analysis of shadows cast by objects, which can indicate the sun’s position at the time of capture. While previous studies have successfully linked shadow analysis to geometrical aspects and camera positioning in contemporary photography, there is a pressing need to develop new techniques tailored for historical photographs, where such parameters are frequently unknown and where varying states of the objects are depicted across different images.
Methods
The study employs fundamental principles of shadow analysis and established astronomical formulas to determine the day of the year (DoY) or time of day (ToD) based on shadow measurements cast by a vertical object onto a horizontal surface. By knowing the geographic orientation of the scene, both DoY and ToD can be inferred simultaneously. The methodology involves a three-dimensional reconstruction of visual information from photographs, utilizing photogrammetric techniques to extract essential data such as scene volumetry and orientation.
The proposed workflow consists of five key steps: (1) determining the local camera position and orientation through vanishing points, while recovering volumetry using auxiliary parallelepipeds; (2) globally locating and orienting the scene with known control points via resection; (3) projecting the image onto the recovered geometry to eliminate perspective distortion; (4) collecting measurements related to the gnomon’s length and the azimuthal angle of the shadow; and (5) utilizing these measurements in a dating equation grounded in astronomical formulas. This systematic approach aims to enhance the accuracy of shadow analysis in various applications.
Results
In the results section, the authors describe the development of a specialized tool for visualizing data in a three-dimensional environment, which integrates the analemma corresponding to specific dates, solar positions, and shadow projections. This visualization aids in validating the findings and enhances the interpretation of the results (as illustrated in Figure 4).
Key findings indicate that the precision of the dating solution is significantly influenced by the identified shadow angles, with the azimuth angle primarily affecting the Time of Day (ToD) and the elevation angle impacting the Day of Year (DoY). Notably, a variation of just 1° in the elevation angle can lead to an average discrepancy of 5 days (refer to Figure 5). Furthermore, the authors assert that the successive steps in their proposed workflow do not introduce significant errors, with none exceeding the geometric distortion effects of the lens, which have been previously documented in the literature.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the successful application of a proposed workflow for dating historical photographs, specifically focusing on the construction of the Civic District in Santiago, Chile. The methodology involved the selection of 83 photographs, from which 36 met the criteria for camera registration, georeferencing, and shadow analysis. This process enabled the calculation of time of day (ToD) and day of year (DoY) for each image, revealing two potential solutions for each due to the symmetrical nature of the Earth’s orientation towards the sun. The results demonstrated that the procedure yields consistent and replicable dating outcomes, applicable not only to photographs but also to other media such as postcards and advertising images.
The findings emphasize the importance of modern techniques in establishing the temporal context of historical photography, which is crucial for understanding the documentary value of such images. While the determination of an absolute year remains challenging, the obtained ToD and DoY values provide valuable insights that can be corroborated with other historical data. Future research directions include refining the methods to reduce uncertainty in absolute year determination, exploring the effects of latitude on results, and developing semi-automated tools to streamline the workflow. The study highlights the necessity of thorough validation processes to ensure the integrity of the data derived from the photographs.