三维的地球内部
案例研究
来自欧洲航天局的特别报道
作为一个孩子，Tommaso Santagata，Stameleogist和3D洞穴映射专家，从未想过他将测试一些最新，最具创新性的3D扫描技术，以促进未来的空间探索。2017年，他在西班牙兰萨罗特州的兰萨罗特州（Pangea-X（宇航员的行星模拟地质和纪念学生练习）欧洲航天局（ESA）航天模拟领域运动。虽然第一个结果来自于此开拓课程的效果，但冒险的洞穴学家已经产生了地球上最大的熔岩管3D扫描图．
他与地质学家Umberto Del Vecchio和Marta Lazzaroni一道绘制了熔岩管系统的大部分地图，这是一个由意大利兰萨罗特的卡比尔多和帕多瓦大学支持的项目的一部分。最终的地图非常详细地生动起来，帮助当地机构保护这个地下环境。它也为研究管的起源和它的奇特构造提供了科学数据。
地形
Pangea-X探险冒险冒险进入“La Cueva de Los Verdes”兰萨管兰萨罗特岛的熔岩管，世界上最大的火山岩洞穴复合体之一，总长度约为8公里。洞穴均有干燥和充水部分。
熔岩管6公里干的部分有天然的开放天窗，或jameos当地人这样称呼它们，它们沿着洞穴通道排列。有些洞穴大得足以容纳居住的街道和房屋。
这些构造与在火星和月球上发现的构造相似。由于是地下结构，它们提供了很好的躲避辐射的场所。这种相似性使得兰萨罗特岛成为训练宇航员和模拟太空探索的绝佳环境。
为什么3D在洞穴里面映射？
当一个新环境被发现时，绘制地图总是探索的第一个起点。这也适用于其他星球的任务，其中一个主要目标将是选择地点建立基地营地。
熔岩管是具有恒定温度的环境，从宇宙辐射屏蔽并保护免受MicroMeteorites的保护，为人类提供安全栖息地。
精确地测量熔岩洞的几何形状将使科学家能够改善他们的模型，更好地了解他们对其他天体的进化。
由于这些原因，学习如何在地球上绘制熔岩管图有助于地球外的探索。欧洲航天局宇航员马蒂亚斯·毛雷尔加入了这次远征，测试由徕卡地理系统公司开发的两种不同的仪器，徕卡飞马双肩包和徕卡BLK360。
移动映射
徕卡地理系统移动测绘团队在短短20分钟内就培训了毛雷尔如何操作飞马:背包。
宇航员穿过困难的地形，并通过平板电脑检查结果。他通过沿着管子行走并返回以比较数据的准确性来执行他的洞穴映射任务。
“用高科技背包徒步旅行和进行地质测绘既简单又高效。我可以很清楚地看到，它将融入我们未来的月球或火星探索任务的宇航服中。”毛雷尔说。
双肩包将由5个摄像机和2个3D成像激光雷达剖面仪(相当于激光雷达)采集的图像进行同步。它可以在卫星无法导航的地方进行精确的测绘，比如在洞穴中。
任务
该团队对Pegasus:Backpack进行了两次不同的收购，以测试该解决方案中嵌入的所有定位技术。这两个任务都是用徕卡飞马管理器软件处理的。
1.的融合 同时定位和绘图(SLAM)任务从具有良好GNSS条件的室外开始，然后在具有极低或零卫星覆盖的极具挑战性的GNSS条件下进入室内，在具有良好GNSS条件的室外完成任务。对于这类任务，该团队使用了多种定位技术:GNSS +惯性测量单元(IMU) + SLAM。处理软件自动识别任务的不同阶段。
Pegasus:Backpack是第一个位置无关的解决方案，它可以在数据采集过程中跟踪毛雷尔的动作，IMU每秒记录125次。这样，团队在任务开始和结束时都能获得第一个精度最高的良好轨迹。该团队需要使用SLAM对零卫星覆盖的部分进行重新计算。在这个阶段，没有图片或点云被创建。在任务中没有GNSS信息的部分，使用前一步获得的轨迹作为输入值来处理SLAM算法。结果是一种改进的轨迹与估计定位误差，其中点云，图片方向和球面视图生成。
2.纯粹的SLAM任务纯粹的Slam任务通常是GNSS拒绝环境的使命，如建筑物，洞穴和隧道。用于这种任务的主要定位传感器是指南针，IMU和仅限LIDAR（所以LIDAR）。正确地放置参数，完整的使命可能是处理在一个单一的单击．飞马:Backpack的基本轨迹是通过罗盘和IMU的信息来处理的。整个任务使用这第一个轨迹作为输入值来处理SLAM算法。根据该轨迹生成点云、图片方向和球面视图。
3D激光扫描
在兰萨罗特，熔岩管通常沿着不同水平的隧道发展，这是由于熔岩流过多次火山喷发和之前火山喷发留下的裂缝和裂缝。要想不带登山设备就进入上层，是不可能的。
作为CAVES 2016培训课程的一部分，该团队使用摄影测量学——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法。然而，摄影测量不能总是保证良好的结果，特别是没有正确的光线条件。
为了解决这些问题，PANGEA-X活动测试了市场上最小、最轻的成像扫描仪BLK360。徕卡地质系统团队在设定的位置操作它，获得360度的环境图像仅在三分钟内只需按下一个按钮，通过平板电脑应用程序直接对准扫描结果。
在不到三个小时，两种仪器的数据得到了a的完整三维模型1.3公里长的熔岩管。
PANGEA-X项目使用了两种最新的徕卡地质系统技术来完成这项艰巨的任务。这两种技术都提供了宝贵的信息和准确的数据，可在短时间内绘制无法使用卫星导航的地区的地图。
