三维洞穴测绘与手持式和地面激光扫描
案例研究
作者:托马索Santagata
在意大利北部的雷乔埃米利亚地区，有一个名为“Tana della Mussina”的洞穴，该洞穴因1872年盖塔诺基耶里奇的考古发现而闻名。作为一个研究项目的一部分，与当地的洞穴组织GSPGC-虚拟地理机构Vigea最近使用3D扫描了这个洞穴系统的入口部分徕卡BLK2GO，一种手持式成像激光扫描仪。
移动扫描设备体积更小、重量更轻、扫描速度更快，使得维吉亚的托马索·桑塔加塔(Tommaso Santagata)领导的团队能够绘制出比以前更多的洞穴地图。这项技术有可能让洞穴研究人员在具有挑战性的地点捕捉到3D细节。
三维映射Tana della Mussina
该项目由GSPGC洞穴小组和身上发生屈服。自1967年以来，GSPGC在意大利和国际上开展了地下世界的勘探、研究和研究。这个团队已经发现并探索了许多洞穴，通常都有相当大的发展和深度。他们与大多数意大利洞穴学(洞穴研究)小组进行了许多地区性和全国性的探索和研究合作。
Tana della Mussina是Cà Speranza-Mussina洞穴系统的一部分，这个洞穴系统本身也是Messinian石膏的一部分(距今560万年至600万年)。石膏发育有一系列不连续的白垩露头，其特征是存在几个天坑，在许多情况下被粘土和泥灰岩的滑坡堵塞，这些天坑排出地表水，形成岩溶系统。喀斯特是由石灰岩、白云石和石膏等可溶岩石形成的土地。盖塔诺·基耶里奇于1872年挖掘了这个洞穴，发现了埃新石器时代(公元前3000年)的人类遗骸以及陶瓷、燧石和铜器工艺品。
地面激光扫描与洞穴系统中的移动测绘
地面激光扫描(TLS)仪器越来越多地用于自然和人工洞穴的三维地图研究，提供了高水平的精确细节。然而，并不总是能够创建一个完整的地图。地下环境天生具有挑战性，可能很难通过狭窄和低矮的通道进入，可能含有高水位，其低温使研究变得困难。
“有时激光扫描仪的使用有局限性，需要三脚架，或在困难的位置保持安全工作，危及3D扫描一些完整的洞穴环境的可能性。手持成像激光扫描仪是一种更新的仪器，能够在行走时提供环境的三维点云。Santagata解释说:“这种技术可以用于几乎完全捕捉洞穴系统，因为它可以更舒适地移动，并在更快的时间内进行探测。”
在Tana della Mussina测试BLK2GO手持式成像扫描仪
作为GSPGC和FSRER项目的一部分，Tana della Mussina是2019年和2020年3D扫描调查的对象。在第一次调查中，对洞穴进行了3D扫描徕卡ScanStation P40测量级高清3D激光扫描解决方案和BLK2GO，一种手持、无线和轻量级成像激光扫描仪。采集的数据被处理以生成地形图。2020年6月，BLK2GO扫描仪进行了测试，目标是3D扫描之前绘制的洞穴的同一部分。
Santagata解释了绘制过程，“BLK2GO与惯性测量单元(IMU)集成，使我们能够绘制3D地图，获取RGB数据信息，从而获得彩色3D点云。BLK2GO在你移动时以3D方式重建空间。与iPhone配合使用徕卡Geosystems的专用应用程序，我们可以实时查看结果预览并控制仪器，还可以获取照片，并在导出的点云中添加geotag。”
未来的洞穴扫描组合仪器的自由和高清晰度
Santagata对该项目的成功和移动洞穴测绘的潜力进行了反思，“3D激光扫描技术的新创新可以带来洞穴学的进步，特别是通过使用便携式测绘系统。BLK2GO等手持移动测绘工具能够获得与传统激光扫描仪系统不同的细节(可以保证更高的精度和清晰度)，使我们能够更自由地在地下环境中进行3D探测。”
至关重要的是，通过不同系统的集成，可以使用地面激光扫描仪在感兴趣的领域获得更详细的信息，并使用手持系统在短时间内获得快速的全球环境地图——这是一个理想的结果。”
探索3D项目:
测试在洞穴
内部数据精化从Valerio布鲁内利
数据精化外从Valerio布鲁内利
参与该项目的主要人员有:Tommaso Santagata (Vigea - Virtual Geographic Agency)、Valerio Brunelli (Leica Geosystems Italy)和Stefano Bergianti (Gruppo Speleologico Paletnologico Gaetano Chierici di Reggio Emilia)。
进一步阅读:
De waele j .， fabbri s .， santagata t .， chiarini v .， columbu a .， pisani l .(2018)利用地面激光扫描和三维摄影测量在一个石膏洞穴(意大利北部的Emilia Romagna)进行地貌和洞穴成因观察。地貌,319年,47 - 61。
