利用三维激光扫描探测盐冰洞的结构变化

作者:托马索Santagata

地面激光扫描(TLS)用于地下勘测已有十几年的历史，并越来越多地用于洞穴勘探和研究。虚拟地理代理公司的托马索·桑塔加塔Vigea最近使用的Leica Geosystems激光扫描解决方案在两次洞穴调查中:对智利Lechuza盐洞和意大利天然冰洞的形态(形式和结构)变化的调查。

SantAgata解释了间隔的详细扫描如何在洞穴环境中的物理变化中提供深入探讨，“虽然在洞穴中发生的大多数过程相对较慢，但有些过程可以快速，例如洪水引起的侵蚀。这些地质改变可以通过陆地激光扫描调查监测，并通过比较'3D模型之前和之后测量。因此，它是一种有趣的工具，用于随着时间的推移进行比较，因此越来越多地用于气候变化的研究。“

Lechuza洞穴洪水造成的测量变化（Cordillera de la Sal）

靠近智利的圣佩德罗阿塔卡马村有一个重要的洞穴，由渐新世-中新世矿物沉积岩石组成，被称为科迪勒拉萨尔。2015年和2018年进行的两次调查让Santagata的团队验证和测量了2017年洪水造成的洞穴地形的微小变化，洪水导致洞穴中的河流流动并溶解了可测量数量的岩盐——通常被称为岩盐。

2015年，一个完整的洞穴3D调查由La Venta Esplorazioni Geografiche还有里雅斯特的格罗特·欧金尼奥·博根委员。该团队使用徕卡HDS7000相位激光扫描仪进行了大约50次扫描。2018年，拉文塔团队与博洛尼亚大学合作使用了徕卡ScanStation P40为了执行68次扫描，包括在洞穴上游的外部峡谷调查中，作为研究项目的一部分“读阿塔卡马盐洞”，包括国家地理学会支持的一部分。

随后分析了以点云文件格式获得的Lechuza数据，以确定发生变化的地区。Santagata解释说:“由于发现的变化非常有限，有必要识别出共同的点，并将点云定位在相同的起源和方向，以进行比较。在洞穴的至少三个区域，从天花板坍塌和地面侵蚀被识别并数字化，以获得这些部分的详细部分。这两项调查的比较表明，在这种情况下，有可能准确地记录下发生分离或激流侵蚀的地区。”

天然井冰洞穴监测项目：测量冰坍塌

第二项研究涉及Cenote Abyss的地下冰盖，这是意大利白云岩最深层和最庞大的洞穴之一。在1994年，入学后，在1994年被发现，由于狂热的狂热的区域公园，Sennes和Braies的一个小湖突然排空。洞穴的垂直入口包括厚重的130morre厚的分层冰盖;在冰填充的入口部分的下限处，轴打开 - 无冰和125米深 - 导致由洞穴冰川占用的圆顶形腔室。

Santagata的团队在2015年、2016年和2018年进行了激光扫描调查，从而估算了崩塌造成的变化，并获得了完整监测项目的数据。2015年10月的第一次考察包括使用HDS7000相位激光扫描仪对最后的舱室进行完整的3D激光扫描调查。这次调查提供了洞室的详细体积(420,000 m³)，并首次记录了悬挂在天花板上的冰块和底部的岩石冰川的位置。在这次探险以及2016年和2018年的后续探险中，使用ScanStation P40对洞穴的其他部分进行了3D扫描。

Santagata解释说:“由于在接下来的几年里，冰填充了一些通道，不可能重复对最后一个舱室的调查(这将是未来探险的目标)。然而，这些年来在洞穴上部获得的数据让我们得以研究入口附近的前两个房间所发生的变化。特别是在2016年以后，在某一区域出现了塌陷现象，导致了通道的扩大。在坍塌前后，我们对该区域进行了3D扫描，获得的数据使我们能够验证剥离情况，并量化坍塌岩石的体积。”

使用两种不同的方法进行比较点云：首先，我们在两个数据集之间进行快速比较，以便了解要重点的何处进行更详细的分析。其次，我们提取了兴趣领域的几个“切片”。我们将这些领域导出为完整的数字化，更好地估计岩石体积倒塌，大约61m³。“

正在进行的研究：使用3D模型来了解地质过程

研究表明，三维激光扫描是一种有用的测量技术，以突出自然结构的变化。获得的数据可以用来帮助解释其他地质信息，Santagata说，“例如，通过比较Lechuza洞穴研究所突出的变化提供了有趣的数据，可以很容易地与两次调查活动之间在该地区发生的降雨相关。”

“在Cenote Abyss的情况下，考虑到该区域在由安装在洞穴中的温度和空气压力传感器记录的表面和塌方温度之间的振荡之间，可能发生折叠。对该洞穴的这一领域的详细环境监测正在进行，重复的3D模型将允许我们了解这些过程是否对于阿尔卑斯山冰洞的起源和发展是重要的。“

探索3D项目:
阿塔卡马盐洞穴
阿塔卡马3 d模型
天然井2018年远征
天然井三维模型

参与调查的关键人物:Tommaso Santagata (Vigea - Virtual Geographic Agency和La Venta Esplorazioni Geografiche)， Umberto Del Vecchio (Vigea -虚拟地理代理和La Venta Esplorazioni Geografiche)， Jo De Waele(博洛尼亚大学和拉文塔)，Francesco Sauro(博洛尼亚大学和拉文塔)，Stefano Fabbri(博洛尼亚大学/拉文塔)。

Lechuza Cave探险队由Associal La Venta Esplorazioni Geografiche举办了博洛尼亚大学Bigea系的科学支持，并于2015年的Grotte E. Boegan的合作。2018年的科学探险收到了国家的资金地理学会，并通过CONAF智利的支持实现了。Cenote Monitory是一项多学科项目，作为冰川内部的一部分，借助佛罗里达州Sennes和Braies的Cavene和Braies的Consees Sennes和Braies的协作，以及VICenza的Speleo Club Proteo的合作，Gruppo Grotte Treviso和Gruppo Speleologico Padovano。