用点云和GNSS数据保存罗马尼亚的洞穴遗迹
案例研究
作者:George Damian, Renata Barradas
3D激光扫描提供了一种高分辨率、非侵入性的记录方法，以了解自然和文化遗址，并管理其暴露于自然和人为威胁。不同领域的研究人员正在使用这项技术解锁众多应用程序，就像洞穴学家使用激光扫描数据以毫米级精度研究和测量洞穴一样，以一种非侵入性的方式。点云数据允许专家提取地图信息，计算面积和体积，以研究洞穴的地形和水深特征的演变。
为了保护和了解罗马尼亚的洞穴文化遗产，顶级Geocart激光扫描了位于喀尔巴阡山脉西部6298米高的自然奇观Meziad Cave。Meziad洞穴是罗马尼亚第一个适合旅游的洞穴，以其壮观的地下景观(钟乳石、石笋、石柱和帘子)而闻名。这个洞穴也是东南欧最大的蝙蝠群落之一和微生物(其中一些局限于Meziad洞穴)的家园。
这份高分辨率的3D文件旨在准确地捕捉该遗址的复杂性，并在进行任何可以修改原始遗址的考古和古生物学入侵研究之前，引入积极的保护措施来维护或恢复该遗址。此外，Top Geocart还创建了3D模型和其他可交付成果，使其客户Spelemat能够存储、组织和检索信息以进行进一步分析。这些数据提供了文件和记录这一自然和文化遗产的原址状态。
山洞里的任务
Top Geocart与Spelemat的专家一起设计了这个项目，并计划在地球内部执行这个任务。这组专家了解、尊重和促进技术和地理空间数据的使用，在不影响环境的情况下收集现场数据。除了使用非侵入性/非侵入性技术，团队还必须考虑进入洞穴的正确时机，因为天气和洞穴的河流流量是成功完成任务的关键因素。
Top Geocart的专家使用了一流的软件和硬件，包括:
对于点云对齐、建模和GNSS网络，团队依赖的是:
- 徕卡无穷软件
- 徕卡旋风注册360三维激光扫描点云配准软件
- 徕卡气旋模型
- 徕卡气旋博士3
- 徕卡GNSS蜘蛛软件
该团队对山区进行了侦察，并使用GS16和GS18 T GNSS RTK漫游者进行了地理参照，并使用了运行在GNSS Spider软件上的罗马尼亚国家参考站网络(ROMPOS)的实时校正。由于山坡和树木遮挡的山区环境，以及GSM/GPRS信号不时丢失，SmartLink修正是必要的。GS16和GS18 T使用SmartLink Service的能力是弥补这些差距并始终保持准确位置的关键。为了提供最准确的位置，该团队还在两款RTK漫游者上依赖Leica RTKplus技术，因为它通过选择最佳的GNSS信号，智能地适应不断变化的条件。
在洞穴内部，探险队穿着特殊的衣服和配件在河水中穿行，以安全地运送设备。RTC360和BLK360在防水容器和浮动袋的内部，从一个位置漂流到另一个位置。速度和精度是原始的，当扫描时，在低于10°C的温度下，你的胸部以上的水位。
在RTC360的配合下，该团队捕捉到了洞穴和文物的大部分，在两分钟内创建了彩色3D点云。Top Geocart以高达每秒200万个点的扫描速度、先进的HDR成像系统和RTC360自动无目标现场注册，以750米/小时的速度在两小时内捕捉到了洞穴内的有趣地点。
只需按下按钮，Top Geocart就可以用最小最轻的成像激光扫描仪BLK360，在洞穴狭窄部分的高精度点云上拍摄全彩全景图像。对于那些无法在三脚架上设置激光扫描仪的区域，使用DISTO™910进行测量。
任务的可交付成果
在靠近入口的洞穴外，团队使用Leica Geosystems提供的交换服务Leica Exchange自动无缝地将数据从现场转移到办公室，减少了在恶劣环境中的时间。通过徕卡交换轻松地在现场和办公室之间传输数据，允许专家使用徕卡DISTO™转移和徕卡DISTO™计划应用程序进行现场数据的第一次检查。使用徕卡旋风360Top Geocart自动在洞穴入口进行预登记和扫描对齐。
回到办公室，BLK360和RTC360的点云数据被Cyclone REGISTER 360注册。使用Infinity软件对GNSS数据进行检查和处理，在GNSS项目中还导入了DISTO™数据。Top Geocart与Spelemat一起创建了一个统一的点云，就像Cyclone REGISTER 360项目一样，并以E57和LGS格式导出来可视化它观众的地方，一个轻量级的点云查看工具。E57文件导入徕卡旋风3DR创建网格和计算数字地形模型(DTM)从点云。
专家们还利用GS16和GS18 T RTK漫游者的数据创建了2D地形图和3D DTM，为游客开发新的轨道和路径。从DISTO™S910收集的数据中提取出带有3D点和图片的距离和CAD文件。
所提供的数据将支持研究人员、游客和设施管理人员。它将指导旅游计划的可行性研究，并作为营销材料，邀请游客探索这一自然奇观。点云可交付成果为研究人员提供了一个洞穴的数字双胞胎，在那里他们可以提取任何轮廓和3D测量。与此同时，全球卫星导航系统的数据帮助确定了区域和路径，为游客和科学家创造了通道。
“徕卡Geosystems和Top Geocart为整个工作流程提供完整的软件和硬件。该传感器具有在艰难环境下工作的能力，并满足卓越测量的最高标准。管理人员和专家Spelemat承认他们能够比以前更高效地工作，也能在更有挑战性的环境中工作。”Spelemat的洞穴管理专家Viorel Lascu说。
占领Meziad洞穴的成功说服Spelemat投资RTC360, BLK360, DISTO™，继续探索和了解罗马尼亚的自然奇观。
