三维地球内部
个案研究
来自欧洲航天局的记者特别
小时候，洞穴学家、3D洞穴制图专家托马索·桑塔加塔（Tommaso Santagata）从未想到他会为未来的太空探索测试一些最新和最创新的3D扫描技术。2017年，在欧洲航天局（ESA）太空飞行模拟野外活动的PANGEA-X（宇航员行星模拟地质和天体生物学演习）期间，他在西班牙兰扎罗特进行了五天的密集测绘。虽然这一开创性课程的最初成果源源不断，但这位富有冒险精神的洞穴学家却创造了最大的3d扫描在地球上的熔岩管．
与地质学家乌姆贝托德尔维奇和Marta Lazzaroni一起，他绘制了熔岩管系统的大部分，作为兰萨罗特岛和意大利帕多瓦大学支持的项目的一部分。由此绘制的地图非常详细，有助于当地机构保护地下环境。它还提供了科学数据来研究管子的起源及其特殊构造。
地形
pangeta - x探险队冒险进入西班牙兰萨罗特岛的“La Cueva de los Verdes”熔岩洞，这是世界上最大的火山洞穴群之一，总长度约为8公里。这个洞穴既有干涸的部分，也有充满水的部分。
熔岩管的6公里干燥部分有自然开放的天窗，或杰米奥斯正如当地人所说，它们沿着洞穴通道排列。有些洞穴足够大，可以容纳居民的街道和房屋。
这些地层类似于火星和月球上发现的结构。在地下结构，他们提供辐射的好避难所。这种相似之处使兰萨罗特州是培训宇航员和模拟太空探索的伟大环境。
为什么要在洞穴内绘制3D地图？
发现新环境时，映射该区域始终是第一个探索的起点。这也适用于其他行星的任务，其中一个主要目标将是选择到设置的基本营地的地方。
熔岩管是一种恒温的环境，可以屏蔽宇宙辐射和微流星体，为人类提供安全的栖息地。
精确测量熔岩洞的几何形状将使科学家改进他们的模型，并更好地了解它们在其他天体上的演化。
由于这些原因，学习如何绘制地球上的熔岩管图有助于地球外的探索。欧空局宇航员马蒂亚斯·莫雷尔（Matthias Maurer）参加了此次考察，以测试徕卡地球系统公司（Leica Geosystems）开发的两种不同仪器：背包和徕卡BLK360。
移动地图
徕卡地理系统移动测绘团队在20分钟内就培训了莫雷尔如何操作“飞马：背包”。
宇航员在崎岖的地形中行走，并通过平板电脑当场检查结果。他沿着管道来回行走，以比较数据的准确性，完成了洞穴测绘任务。
“使用高科技背包徒步旅行和表演地质映射很容易有效。我可以完美地看到它在我们的Space队伍中融入了月球或火星的未来勘探任务中，“莫勒说。
PEGASUS：背包同步由五个摄像头和两个3D成像激光探查器收集的图像，激光等同于雷达。它可以实现准确的映射，其中卫星导航不可用，例如在洞穴中。
使团
该团队对Pegasus进行了两次不同的收购：Backpack，以测试该解决方案中嵌入的所有定位技术。这两项任务都是用徕卡飞马管理软件完成的。
1.保险丝 同步定位和绘图(SLAM)任务从户外的良好的GNSS条件开始，然后在挑战GNSS条件下进行挑战，卫星非常低或零卫星覆盖并完成户外的使命，具有良好的GNSS条件。对于这种类型的任务，团队使用多种定位技术：GNSS +惯性测量单元（IMU）+ SLAM。处理软件自动识别特派团的不同阶段。
Pegasus：背包，第一个位置不可知的解决方案，可以在数据采集期间跟踪Maurer的运动，并且IMU每秒录制125次。这样，团队在任务的开始和结束时，最多准确地获得了第一个好轨迹。该团队需要重新执行使用SLAM的零卫星覆盖的零件的计算。在此阶段，没有创建图片或点云。如果没有任何GNSS信息的任务的部分使用前一步中获得的轨迹作为进入SLAM算法的输入值。结果是改进的轨迹，其中产生点云，图片方向和球面视图的定位误差估计。
纯粹的猛击任务纯粹的SLAM任务通常是在无法使用gnss的环境中执行的任务，比如建筑、洞穴和隧道。用于这类任务的主要定位传感器是罗盘、IMU和SLAM专用激光雷达(So LiDAR)。如果参数正确，完成的任务可能一次点击即可处理．帕伽索斯的基本轨迹:背包使用来自罗盘和IMU的信息进行处理。完整的任务使用第一个轨迹作为输入值来处理SLAM算法。点云和图片的方向和球面视图生成与此轨迹。
三维激光扫描
在兰萨罗特岛，由于熔岩流过多次爆发，并且留下以前的喷发，因此熔岩管通常沿着不同水平的隧道发展。在没有攀爬设备的情况下，并不总是可以进入上层。
作为CAVES 2016培训课程的一部分，该团队使用了摄影测量——从至少两张照片中获得精确的测量和3D数据——作为一个很好的替代方案。然而，摄影测量并不总是能保证良好的结果，尤其是在没有合适的光照条件下。
为了解决这些问题，泛海公司测试了BLK360，市场上最小最轻的成像扫描仪。徕卡地质系统团队在固定位置操作，获取在三分钟内拍摄360度的环境图像按下一个按钮，直接通过平板电脑应用程序对齐扫描。
在里面不到三个小时，来自两个仪器的数据获得了一个完整的3D模型熔岩管的1.3 km截面。
PANGEA-X项目使用了两种最新的徕卡地球系统技术来完成一项苛刻的任务。这两种技术都提供了有价值的信息和准确的数据，以便在短时间内绘制卫星导航无法使用的地区的地图。
