用点云和GNSS数据保存罗马尼亚的洞穴文化遗产
案例研究
作者:乔治·达米安，雷纳塔·巴拉达斯
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之下。不同领域的研究人员正在利用这项技术解锁许多应用，就像洞穴学家使用激光扫描数据，以非侵入性的方式，以毫米级精度研究和测量洞穴一样。点云数据可以让专家提取地图信息，计算面积和体积，研究洞穴地形和水深特征的演变。
为了保护和了解罗马尼亚的洞穴遗产，顶级Geocart，激光扫描了梅齐亚德洞穴，这是喀尔巴阡山脉西部一个6298米高的自然奇观。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和美丽的洞穴(钟乳石、石笋、柱和帘子)而闻名。这个洞穴也是东南欧最大的蝙蝠群和地方性微生物(其中一些局限于梅兹亚德洞穴)的家园。
这种高分辨率的3D文档旨在准确捕捉遗址的复杂性，并在进行任何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遗址，以修改原始遗址。此外，Top Geocart还创建了3D模型和其他交付物，使其客户Spelemat能够存储、组织和检索信息，以供进一步分析。这些数据提供了文件，记录了这个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项任务。这群专家理解、尊重和推广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/非侵入性技术外，该团队还必须考虑进入洞穴的正确时间，因为天气和洞穴的河流流量是成功完成这项任务的关键因素。
来自Top gecart的专家使用了一流的软件和硬件，包括:
在点云校准、建模和GNSS网络方面，该团队依赖于:
- 徕卡无穷软件
- 徕卡旋风登记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
该团队对该山区进行了侦察，并使用GS16和GS18 T GNSS RTK探测器对其进行地理参考，并通过运行GNSS Spider软件的罗马尼亚国家参考站网络(ROMPOS)进行实时校正。SmartLink校正是必要的，因为山坡和树木阻碍了该地区的山区环境，并且不时丢失GSM/GPRS信号。GS16和GS18 T使用SmartLink服务的能力是弥补这些差距的关键，并始终拥有一个精确的位置。为了提供最精确的位置，该团队还在两个RTK探测器上依赖徕卡RTKplus技术，因为它通过选择最佳的GNSS信号来智能地适应变化的条件。
在洞穴内部，该团队带着特殊的衣服和配件穿过河流，以安全运输设备。在防水容器和浮动袋内，RTC360和BLK360从一个地点漂流到另一个地点。当你在低于10°C的温度下，用高于胸部的水平面进行扫描时，速度和精度是最原始的。
在RTC360的配合下，团队捕获了洞穴的大部分和文物，在两分钟内创造了彩色的3D点云。Top Geocart的扫描速度高达每秒200万个点，采用了先进的HDR成像系统，并在RTC360中实现了自动无目标现场注册，以每小时750米的速度在两个小时内捕捉到了洞穴内的有趣地点。
按下一个按钮，Top Geocart用最小、最轻的激光成像扫描仪BLK360捕捉到覆盖在洞穴狭窄部分的高精度点云上的全彩全景图像。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，团队使用徕卡Geosystems提供的交换服务徕卡Exchange，自动无缝地将数据从现场传输到办公室，减少了在恶劣环境中的时间。通过Leica Exchange可以轻松地在现场和办公室之间传输数据，专家可以使用Leica DISTO™Transfer和Leica DISTO™Plan应用程序进行现场数据的第一次检查徕卡气旋场360顶部Geocart在洞穴入口自动预注册和对齐扫描。
回到办公室，BLK360和RTC360的点云数据被注册在Cyclone REGISTER 360上。GNSS数据使用Infinity软件进行检查和处理，在GNSS项目中也导入了DISTO™数据。与Spelemat一起，Top gecart创建了一个统一的点云，作为旋风注册360项目，并导出E57和LGS格式来可视化它观众的地方，一个轻量级的点云查看工具。E57文件被导入徕卡气旋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探测车的数据绘制了2D地形图和3D DTM，为游客开发新的轨道和路径。从DISTO™S910采集的数据中提取距离和三维点和图像的CAD文件。
所提供的数据将为研究人员、游客和设施管理人员提供支持。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。点云的交付成果为研究人员提供了一个数字孪生洞穴，在那里他们可以提取任何剖面和3D测量。与此同时，GNSS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集。该传感器具有在困难环境下工作的能力，并在卓越的测量中满足最高标准。管理人员和专家Spelemat承认他们比以往任何时候都能更有效率地工作，在更具挑战性的环境中工作。”斯派马特洞穴管理专家维奥雷尔·拉斯库说。
Meziad洞穴的成功让Spelemat决定投资RTC360, BLK360, DISTO™，继续探索和了解罗马尼亚的自然奇观。
