칭하이-티베트 고원은 "지구의 제3극"으로 알려져 있으며 세계의 생물 다양성 핫스팟 중 하나입니다. 이곳은 고원 고유의 많은 희귀종, 예를 들어 Saussurea involucrata(눈 연꽃), Rhodiola rosea, Ophiocordyceps sinensis(동충하초), 티베트 영양, 고원 피카 등을 품고 있습니다. 이 종들은 칭하이-티베트 고원 생태계의 중요한 구성 요소일 뿐만 아니라 국가 종자원 전략의 중요한 요소이기도 합니다.

중국 과학원 고원 생물학 연구소가 주도하는 칭하이-티베트 고원 국가 종자 은행은 고산, 고지대, 고자외선 생태 환경에 초점을 맞춘 전문 국가 플랫폼입니다. 이 은행은 두 가지 핵심 임무를 수행합니다. 첫째, 고원 고유종을 위한 장기 보존 "노아의 방주" 역할을 합니다. 둘째, 생물 다양성 보존 연구 및 종자원 개발 및 활용을 위한 기초 데이터 지원을 제공합니다.

• 물리적 표본의 손실 및 열화: 곤충 표본은 나방 피해, 곰팡이, 부서지기 쉬운 특성에 취약합니다. 허바리움 표본은 시간이 지남에 따라 색이 바래고 수축하며 변형됩니다. 액체 보존 표본은 보존액 증발로 인해 형태와 색상이 왜곡됩니다. 칭하이-티베트 고원의 고산/고지대 고유종 및 유형 표본은 매우 희귀하며, 극한 환경 요인(고온, 강렬한 자외선, 심한 일교차 등)은 물리적 표본이 수집 후 형태를 빠르게 잃게 만듭니다.

• 3D 형태 데이터 부족: 허바리움 및 표본 박물관의 현재 디지털화는 주로 표본 라벨 분류 및 2D 평면 사진 촬영에 중점을 둡니다. 이는 수집 세부 정보와 전체적인 외관을 완전히 기록하지만, 날개맥 분지 각도, 힐룸 함몰, 공간적인 아가미 배열 또는 씨앗 표면 미세 조각과 같은 주요 3D 분류학적 특징을 보존하는 데 어려움을 겪습니다.

• 물리적 접근성으로 인한 정보 공유 제한: 물리적 표본은 보관 환경 조건, 대출 정책, 멸종 위기종 보호 규정에 의해 제한되어 현장 외부 연구자가 반복적인 검사를 수행하기 어렵습니다. 3D 형태 데이터의 부재는 협력 연구 및 대중 과학 커뮤니케이션을 방해합니다.

그림: 중국 과학원 고원 생물학 연구소가 편찬한 "삼강원 국립공원 야생 관다발 식물 도감"에 실린 Gentiana lineata.

3D 디지털화의 개념은 널리 인식되고 있지만, 기존의 기술적 접근 방식은 생물학적 표본에 적용될 때 병목 현상을 겪어 대규모 구현을 어렵게 만듭니다:

• 레이저 3D 스캐닝: 일반적으로 표본의 자연스러운 색상과 질감을 포착하지 못하고 흰색 기하학적 메쉬만 출력합니다. 색상 질감의 추가적인 수동 등록이 필요하며, 이는 정밀도가 일관되지 않은 파편화된 프로세스입니다.

• 구조광 스캐닝: 제한된 시야각으로 인해 작업자가 표본을 반복적으로 뒤집고 스캔한 후 함께 스티칭해야 합니다. 이는 부서지기 쉽거나 나방에 먹혔거나 섬세한 핀에 고정된 표본에 물리적 손상을 줄 위험이 높습니다. 질감 정렬을 위한 수동 후처리에는 항목당 몇 시간에서 며칠이 걸릴 수 있으며, 수만 개의 표본을 포함하는 컬렉션에는 확장성이 부족합니다.

• 수동 사진측량: 전통적인 사진측량은 카메라 각도, 초점 거리 및 조명 조건을 설정하는 데 작업자 경험에 크게 의존합니다. 포인트 클라우드 정렬은 구멍과 늘어짐 왜곡에 취약합니다. 다른 작업자 간의 변형은 모델 정확도와 색상 충실도의 불일치를 초래하여 표준화된 연구 등급 보관 요구 사항을 충족하기 어렵게 만듭니다.

• 시간에 민감한 샘플: 곰팡이 자실체와 신선한 꽃은 짧은 시간 내에 디지털화해야 합니다. 전통적인 모델링 주기는 이러한 샘플의 유효 보존 기간을 훨씬 초과하여 3D 형태 데이터의 영구적인 손실을 초래합니다.

JLM-Lifetech 3D 디지털 표본 신속 구축 시스템은 고정밀 광학 이미징 배열, 자동 이미지 획득 및 지능형 3D 재구성 알고리즘을 통합합니다. 전문 3D 모델링을 "샘플 배치 → 원클릭 시작 → 모델 보기"의 3단계 프로세스로 단순화합니다. 약 15분 안에 720도 고충실도 컬러 3D 디지털 트윈을 생성하여 칭하이-티베트 고원 생물 다양성 보존 및 종자 은행 구축을 위한 연구 등급의, 퇴색하지 않는, 원격 공유 가능한 3D 형태 데이터 기반을 제공합니다.

• 연속 배치 보관을 위한 원클릭 자동 모델링: 내장된 지능형 알고리즘은 이미지 획득, 포인트 클라우드 계산, 메쉬 최적화, 질감 매핑을 자동으로 실행하며, 수동 매개변수 조정이나 후처리 복구가 필요하지 않습니다. 표본당 모델링 시간은 약 15~20분입니다.

  • 고원 적용 가치: 종자 은행에는 디지털화해야 할 방대한 수의 표본이 있으며, 이 시스템은 신속한 다중 배치 모델링을 지원하여 진행 상황을 지속적으로 추진합니다.

• 720° 비파괴 전체 각도 획득: 독특한 렌즈 배열과 광 필드 설계는 샘플을 뒤집지 않고 단일 촬영으로 전체 각도 데이터를 캡처하여 귀중한 표본의 마모를 방지합니다.

  • 고원 적용 가치: 고원은 신선하고 깨지기 쉬우며 쉽게 손상되는 수많은 표본을 산출합니다. 이 시스템의 비파괴 획득은 물리적 취급 위험을 제거하여 모든 희귀 표본을 안전하게 디지털화할 수 있도록 합니다.

• 고충실도 색상 및 미세 구조 복원: 이 시스템은 힐룸 형태, 날개맥 질감, 표피 주름, 약재의 단면 색상과 같은 주요 분류학적 특징을 정확하게 재현합니다. 이 소프트웨어는 또한 가상 3D 측정(길이, 너비, 각도, 투영 면적, 홈 깊이 등)을 지원하여 형태 측정 및 수치 분류학 연구에 직접적으로 활용됩니다.

  • 고원 적용 가치: 고산 식물은 종종 강렬한 자외선에 적응한 특수 색소 축적(예: 눈 연꽃의 흰색 털 또는 Rhodiola의 붉은 뿌리줄기)을 가지고 있습니다. 이러한 색상 특성은 분류학 및 생태 적응의 중요한 지표이며, 고충실도 색상 복원은 이 중요한 정보가 절대 손실되지 않도록 보장합니다.

• 범용 형식 내보내기 + 디지털 허바리움 관리 모듈: 범용 OBJ 3D 형식을 직접 내보내고 3D 인쇄를 지원합니다. 디지털 허바리움 관리 모듈과 통합되어 여러 터미널에서 온라인 표시 및 공유를 가능하게 하며, 몰입형 대화형 장치와 연결하여 연구 및 과학 커뮤니케이션 기능을 확장합니다.

  • 고원 적용 가치: 원격 협력자는 공유 링크를 통해 3D 모델을 원격으로 볼 수 있으며 고원으로 이동할 필요가 없습니다. 형태 측정 및 분류학적 비교를 수행하여 협업 비용을 크게 절감하고 지리적 장벽을 허물 수 있습니다.

그림: 중국 과학원 고원 생물학 연구소가 JLM-Lifetech 3D 디지털 표본 신속 구축 시스템을 사용하여 수행한 종자원 디지털화.

생물 다양성 보존

• 자연 보호 구역의 생물 다양성 조사 스테이션

• 야생 동물 구조 센터 및 전염원/질병 모니터링 스테이션

• 세관 식물 검역 / 건강 검역 벡터 표본실 (침입종 식별)

• 자연사 박물관 및 과학 교육 기지

종자원 응용

• 국가 및 지방 야생 생물 종자 은행

• 작물 종자 보육원 및 유전 자원 보존 농장

• 약용 식물 자원 보육원 및 전통 중국 의학 표본 박물관

• 대학 및 연구 기관의 식물학, 동물학, 곤충학과의 허바리움/표본 저장소