用点云和GNSS数据保护罗马尼亚的洞穴学遗产
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，以了解自然和文化场所，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，以一种非侵入的方式，以毫米级的精度来研究和测量洞穴。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学遗产，顶级Geocart莱卡Geosystems在罗马尼亚的经销商，用激光扫描了位于喀尔巴阡山脉西部6298米高的自然奇观梅济亚德洞穴。梅齐亚德洞穴，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主题(钟乳石，石笋，柱子和窗帘)而闻名。该洞穴也是东南欧最大的蝙蝠群之一和当地微生物的家园(其中一些局限于梅齐亚德洞穴)。
这一高分辨率的3D文档旨在准确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性研究之前，引入积极的保护措施，以维护或恢复该遗址。此外，Top Geocart还创建了3D模型和其他可交付产品，使其客户Spelemat能够存储、组织和检索信息，以便进一步分析。数据提供了文献和记录了这一自然和文化遗产的原位状态。
洞穴内的任务
与Spelemat的专家一起，Top Geocart设计了这个项目，并计划了这次在地球内部的任务。这组专家理解、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/非侵入性技术外，团队还必须考虑进入洞穴的正确时机，因为天气和洞穴的水流是成功完成任务的关键因素。
来自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
该团队侦察了该山区，并使用GS16和GS18 T GNSS RTK探测车对其进行了地理参考，这些探测车通过运行GNSS Spider软件的罗马尼亚国家参考站网络(ROMPOS)进行了实时校正。由于有斜坡和树木的山地环境阻碍了该地区，并且不时会丢失GSM/GPRS信号，因此需要进行SmartLink校正。GS16和gs18t使用SmartLink服务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，该团队还依靠两台RTK漫游者上的徕卡RTKplus技术，通过选择最佳的GNSS信号，智能地适应变化的条件。
在洞穴内部，团队穿着特殊的衣服和配件穿过河水，安全地运送设备。RTC360和BLK360在防水容器和浮袋内从一个地方漂流到另一个地方。速度和精度是原始的，而扫描与水的水平高于你的胸部在温度低于10°C。
借助RTC360，团队捕捉到了洞穴和文物的较大部分，在不到两分钟的时间里创造了彩色的3D点云。凭借每秒高达200万点的扫描速度、先进的HDR成像系统和RTC360的自动无目标现场注册，Top Geocart以750米/小时的速度在两小时内捕获了洞穴内的感兴趣地点。
只需按下一个按钮，Top Geocart就可以用最小最轻的成像激光扫描仪BLK360捕捉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
在靠近洞口的洞穴外，团队使用徕卡Geosystems提供的交换服务，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转移数据，允许专家使用徕卡DISTO™转移和徕卡DISTO™Plan App对现场数据进行首次检查徕卡旋风场360Top gecart在洞穴入口自动预注册并对齐扫描。
回到办公室，BLK360和RTC360的点云数据被旋风注册器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。与Spelemat一起，Top Geocart创建了一个统一的点云，即Cyclone REGISTER 360项目，并以E57和LGS格式导出以可视化观众的地方，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，并从点云计算数字地形模型(DTM)。
专家们还利用GS16和GS18 T RTK漫游车的数据绘制了2D地形图和3D DTM，为游客开发新的轨道和路径。从DISTO™S910收集的数据中提取出带有3D点和图片的距离和CAD文件。
这些数据将为研究人员、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洞穴的数字双胞胎，在那里他们可以提取任何剖面和3D测量。与此同时，GNSS数据帮助确定区域和路径，以便为游客和科学家创建通道。
“徕卡Geosystems和Top Geocart为整个工作流程提供了完整的软件和硬件。该传感器具有在困难的环境中工作的能力，并满足测量卓越的最高标准。管理人员和专家来自Spelemat承认他们能够在比以前更有挑战性的环境下更高效地工作。”洞穴管理专家Viorel Lascu说。
成功捕捉梅济亚德洞穴说服Spelemat投资RTC360, BLK360, DISTO™，继续探索和了解罗马尼亚的自然奇观。
