Das Erdinnere in 3D

gastbeitrag dereuropäischenfeltraumorganationfürden记者

Als Kind hätte sich Tommaso Santagata – heute Höhlenforscher und Fachmann für die 3D-Kartierung von Höhlen – nie träumen lassen, dass er eines Tages brandneue, hochgradig innovative 3D-Scanning- Technologien für die Erforschung des Weltalls testen würde. 2017 verbrachte er im Rahmen des Feldforschungsprojekts PANGEA-X (Planetary ANalogue Geological and Astrobiological Exercise for Astronauts) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) fünf anstrengende Tage mit der Kartierung einer Lavaröhre auf der zu Spanien gehörenden Kanarischen Insel Lanzarote. Während die ersten Ergebnisse dieses einmaligen Forschungsvorhabens hereinkamen, hat der abenteuerlustige Höhlenwissenschaftler denWeltweitGrößten3D-Scan einerlavaröhreerestellt。

Zusammen mit den Geologen Umberto Del Vecchio und Marta Lazzaroni hat Santagata das Lavaröhren-System für ein Projekt im Auftrag der Inselregierung von Lanzarote und der Universität Padua (Italien) vermessen. Das Ergebnis ist eine höchst detaillierte, beinahe lebendige Karte, welche die örtlichen Institutionen beim Schutz und der Bewahrung dieses einzigartigen Naturdenkmals unterstützt. Die Daten liefern außerdem eine Basis für die wissenschaftliche Untersuchung der Entstehung der Lavaröhre und ihrer eigentümlichen Formationen.

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DasGelände

Ziel der PANGEA-X-Expedition war die Lavaröhre „La Cueva de los Verdes“ auf der Kanarischen Insel Lanzarote. Mit einer Gesamtlänge von ca. acht Kilometern ist sie einer der weltgrößten vulkanischen Höhlenkomplexe. In der Höhle gibt es sowohl trockene als auch unter Wasser stehende Abschnitte.

der sechs kilometer lange trockene teil derlavaröhre帽子entlang ihrang ihrang verlaufs nach oben hinÖffnungen，死亡von von den einheimischen als jameos jameos jameics bezeichnet bezeichnet bezeichnet werden，und die tage tageslicht in diehöhlefälltin diehöhlefällt。EinigederHöhlensindgroßgenug，um platzfürkompletteStraßensamthäusernZu Bieten。

Die Gesteinsformationen Sind Jenen AufDemMondähnlich。Da DieHöhlenunter dererdererdererflächeliegen，bieten sieaußerdemguten schutz vor strahlung。DeShalb Eignet Sich LanzaroteHervorragendFürDie Ausbildung von von Artronauten und Die模拟VonAktivitätenZur Zur Zur Zur weltraumerkundung。

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3D-Kartierung einer Höhle - wozu?

nach der entdeckung einer neuen umgebung iSt die kartierung inste der erste schritt zur Zur Erkundung。Dies gilt auchfürweltraummesionen，Zu Anderen Planetenführen，und bei bei denen eines der hauptziele darin besteht，einen geeigneten ortfürein basitlagerauszuwählen。

LavaröhrenBieten Eine umgebung Mit Konstanter温度，Schutz Vor Kosmischer Strahlung und Mikrometeoriten和DAMIT ENEN EINEN SICHEREN SICHEREN LEBENRAENLEBENRAUMFürMenschen。

DiepräziseMessungder geometrie vonlavahöhlenerlaubt wissenschaftlern die die verbesserung ihrer模型和schafft mehrverständnisfürentwicklungen auf anderen auf anderen auf anderen aunderen a anderen hiserenhimmelskörpern。

DESHALB IST DIE KARTIEUNGvonLavaröhrenauf der ErdenützlichFürDie Erforschung des Weltalls。Matthias Maurer，EIN宇航员Der Esa，Schloss Sich der Expedition AN，UmZweigeräteVonLeica Geosystems Zu Testen：Den Leica Pegasus：背包und den Leica Blk360。

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移动kartierung

Die Schulung, die Maurer von den Kartierungsexperten von Leica Geosystems für den Pegasus:Backpack erhielt, dauerte gerade einmal 20 Minuten.

DER ASARNOUT DURCHWANDERTE DAS SCHWIERIGEGELändeZuFuß和überprüfteDie Messergnisse Laufend Auf Auf Einem Tablet。für塞恩·卡蒂尔格（fürSeine Kartierungsmission）在迪恩·丹恩（Die eine und Dann）的die die die die die die die die die die andere richtung，um die bei de bei den beidendechgängengengenerfasten erfasten daten zu Zu Zu Zu Vergleichen。

„Die geologische Kartierung durch Abgehen des Geländes mit dem Hightech-Rucksack auf dem Rücken war einfach und effizient. Ich kann mir gut vorstellen, dass der Pegasus:Backpack für künftige Weltraummissionen zum Mond oder Mars in unsere Raumanzüge integriert wird“，在Zukunft的Die wagt Maurer Einen Blick。

Der Pegasus：背包Synchronisiert DievonFünfKamerasund Zwei 3D-Lidar-OberflächenMessgeräten - Das SindRadarähnlicheLasersysteme - Erfassten Daten。dieseLösungErlaubtdie diepräziseKartierungin Cheaceen，位于丹宁·凯恩（Denen Keine）卫星纳维特·韦尔法巴（Verfügbar），也在霍伦（Höhlen）。

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Die Missionen

UM Alle im Pegasus：Backpack verbauten positierungstechnologien Zu testen，führtedas Zwei Zwei Verschiedene Erfassungsaufgaben Damit Aus。Beide MissionenWurdenüberDie Leica Pegasus经理软件Verwaltet。

1. Kombinierte SLAM MISSION（SLAM：同时定位和映射）

Die kombinierte猛烈抨击wurde im freien unter unter guten gnss-bedingungen begonnen，dann wurde inshöhleninernerneremit schwierigen gnss-bedingungen gewechungen gewechselt，d。H。Sehr Schlechte bis gar keine satellitenabdeckung。AnschließendGing es WiederZurückNachDraußen，Wo Die Mission Unter Guten Guten Gnss-Bedingungen Abgeschlossen Wurde。fürDiese Mission Nutzte Das团队Verschiedene positeierungstechnologien：GNSS，惯性Messsystem（IMU）和SLAM。Die Verarbeitungsoftware Erkannte Die Unterschiedlichen phasen der Mission Automatisch。

Als Erste positionsagnostischeKartierungslösungkonnteder Pegasus：背包MaurersbewegungenWährendderdenerfassung verfalsung verfolgenundüberDie imu 125 mal pro pro pro sekunde aufzeinde aufzeinde aufzeichnen。Auf Diese Art Gelang ES Dem团队，Sowohl Am Anfang Als auch Am ende Mission Eine gute bewungsbahn Mix Maximaler Genauigkeit Zu Erfassen。fürden teil des wegs ohne satellitenabdeckung musste die berechnung mittels slam-algorithmus abgesichert werden。在Dieser阶段Wurden Keine Bilder Oder Punktwolken Generiert。fürden teilschritt der mission ohne gnss-informationen wurde im vorhergehenden schritt erfasste bewegungsbahn als ausgangswert ausgangswert zur zur zur zur zur anwendung des slam-algorithmus genutzt。das ergebnis ist eine verbesserte bewegungsbahn mit einerschätzungdesierungsfehlersfürpunktwolken，bildausrichtungen und kugelpanoramen。

2. Reine Slam-Mission

Bei Reinen Slam-Messionen Handelt Es Sich中的um Messumgebungen Ohne Gnss-Abdeckung，WieGebäude，HöhlenOder隧道。fürdiese art datenerfassung genutzte sensoren sind kompass，imu und and Slam仅激光雷达（So Lidar）。Werden Die参数Korrekt Gesetzt，Sollte SICH DIE KOMPLETTE MISSION MIT EINEM EINEM EINZIGEN KLICK AUSWERTEN LASSEN。Eine Grobe Bewegungsbahn des Pegasus：背包Wurde anhand von Informationen des Kompasses and des Imu Ermittelt。FürDie Gesamte Mission Wurde Diese Grobe Bewegungsbahn Als Ausgangswert Zur Zur Zur Zur anwendung des Slam-Algorithmus genutzt。Anhand Dieser Bewegungsbahn Werden Punktwolken，Bildausrichtungen und Kugelpanoramen Generiert。

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3D-Laserscanning

In Lanzarote entwickelten sich Lavaröhren meist entlang von Tunneln in unterschiedlicher Höhe, wenn sich neue Lava entlang der bei früheren Eruptionen entstandenen Risse und Spalten ausbreitete. Die höheren Ebenen sind nicht immer ohne Kletterausrüstung erreichbar.

Im Rahmen des Lehrgangs Caves 2016 Nutzte Das Team fotogrammetrie - Die GenerungPräziserMessungen und 3d-Daten Aus Mindestens Zwei Fotos - Als Sinnvolle替代方案。bei der fotogrammetrie sind gute ergebnisse jedoch nicht incorer garantiert - vor allem dielichtverhältnissespielen eine eine eine eine wichtige rolle。

ZurLösungDieser问题WurdeWährenddes pangeax-projekts der Blk360 getestet - der Kleinste und leichteste leichteste laserscanner am markt。Er Wurde VOM Leica Geosystems- Vorgegebenen位置的团队Eingesetzt underfaste auf auf knopfdruck binnen nur dre drei minuten 360° - bilder bilder der der gesamten umgebung。模具扫描WurdenanschließEndDirektüberEineApp Auf Einem片剂WeiterBearbeitet。

In weniger als drei Stunden konnte mithilfe der Daten der beiden Instrumente ein vollständiges 3D-Modell eines 1,3 Kilometer langen Abschnitts der Lavaröhre erstellt werden.

Bei der PANGEA-X-Expedition wurden zwei der neuesten Technologien von Leica Geosystems für eine herausfordernde Mission eingesetzt. Beide Technologien haben wertvolle Informationen und präzise Daten geliefert, mit denen Flächen ohne Satellitenabdeckung in kürzester Zeit kartiert werden konnten.