Naziemne skanowanie laserowe i trójwymiarowa wizualizacja Jaskini Łokietka

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Naziemne skanowanie laserowe i trójwymiarowa wizualizacja Jaskini Łokietka"

Aleksander Walczak
9 lat temu
Przeglądów:

1 Naziemne skanowanie laserowe i trójwymiarowa wizualizacja Jaskini Łokietka Przez 27 lat, od kiedy Jaskinia Łokietka w Ojcowskim Parku Narodowym została udostępniona dla masowego ruchu turystycznego, jej korytarze i sale przemierzyło ponad milion osób. Technologia naziemnego skanowania laserowego pozwala na bezinwazyjne pozyskiwanie danych 3D i generowanie modeli obiektów w tym i wnętrza jaskini, pozwalając m.in. na precyzyjne monitorowanie zmian rzeźby jaskiń pod wpływem ruchu turystycznego, projektowanie przebiegu tras i symulowanie specjalistycznego oświetlenia. W lipcu 2014 roku, członkowie Sekcji Geomatyki Koła Naukowego Leśników Laboratorium Geomatyki (Wydział Leśny Uniwersytetu Rolniczego im. Hugona Kołłątaja w Krakowie) pod kierunkiem dr hab. inż. Piotra Wężyka przy zaangażowaniu Klubu Podróżników Śródziemie w Krakowie rozpoczęli realizację projektu badawczego: Jaskinia Łokietka 3D. Głównym celem projektu jest wykonanie inwentaryzacji Jaskini Łokietka metodą naziemnego skanowania laserowego (ang. Terrestrial Laser Scanning; TLS), wykonania modelu 3D (*.OBJ), profili poprzecznych, określenia kubatury i wymiarów poszczególnych sal i korytarzy oraz przygotowanie wizualizacji multimedialnych. W dalszej kolejności podjęte zostaną prace nad integracją uzyskanych chmur punktów TLS z danymi z lotniczego skanowania laserowego (ALS; OPN, ISOK) oraz zdjęciami cyfrowymi (naziemnymi i lotniczymi) dzięki wykonaniu pomiarów GNSS i tachimetrycznych (dr inż. Artur Warchoł, WIŚiG; UR Kraków). Sprzęt pomiarowy wykorzystywany w projekcie to: skaner FARO FOCUS 3D (AGH w Krakowie) oraz Trimble TX5 3D (dzięki uprzejmości firmy Geotronics Polska sp. z o.o.), tachimetr bezlustrowy NIKON NPL 352 i odbiornik GNSS Trimble R6 (UR Kraków, WIŚiG). Dodatkowo zastosowano aparaty cyfrowe wyposażone w odbiornik GPS i kompas elektroniczny do prowadzenia dokumentacji fotograficznej. Do łączenia chmur punktów TLS pozyskanych z kilkudziesięciu stanowisk - wykorzystano oprogramowanie Faro Scene 5.3 (FARO). Prace w Jaskini Łokietka poprzedziły testy a przez trzy kolejne noce (po zakończeniu ruchu turystycznego) wykonano 48 skanów (5 przed wejściem do Jaskini). Kluczową czynnością było odpowiednie rozmieszczenie kul referencyjnych niezbędnych do połączenia poszczególnych skanów. Łącznie tworzą one chmurę TLS składającą się z ponad 2 mld punktów.

Technologia naziemnego skanowania laserowego pozwala na bezinw

2 Ryc. 1. Fragment zeskanowanej jaskini - 15 pozycji Skanera Trimble X5 3D (od prawej) przejście z Sali Rycerskiej przez Kuchnię do Sypialni Jaskini Łokietka (OPN). Kolory oznaczają pojedyncze stanowiska skanera.

3 Ryc. 2. Chmura punktów TLS Jaskini Łokietka (co 10 z ponad 2 mld punktów). Ryc. 3. Pokolorowana chmura punktów TLS wartościami RGB (zdjęcia) ze stanowisk skanera przed wejściem do Jaskini Łokietka. Zielone obiekty - wykryte sfery (kule), na których dokonywane jest łączenie chmur punktów TLS z różnych stanowisk. Ryc. 4. Przekrój przez chmurę punktów TLS - Sala Rycerska. Odcienie szarości oznaczają intensywność odbicia promieni lasera.

4 Ryc. 5. Połączone chmury punktów TLS rzut izometryczny (kolory oznaczają poszczególne stanowiska skanera). Ryc. 6. Rzut izometryczny z pierwszego stanowiska skanera w Sali Rycerskiej. Kolory oznaczają wysokość względną.

5 Ryc. 7. Widok planarny (intensywność) skanu TLS.

6 W projekcie testowano także metodę generowania chmur punktów w oparciu o stereomatching ze zdjęć naziemnych wykonywanych kamerami cyfrowymi (NIKON D3100). Do tego celu wykorzystano oprogramowanie Pix4D mapper, które umożliwia generowanie precyzyjnych modeli 3D. Metoda ta stanowi ciekawą alternatywę uzupełnienia w pewnych przypadkach technologii naziemnego skanowania laserowego. Ryc. 8. Pokolorowana wartościami RGB chmura punktów wygenerowana ze zdjęć cyfrowych (lustrzanka) wykonanych w Sali Rycerskiej Jaskini Łokietka. Łącznie wykorzystano 357 zdjęć (11h godz. Przetwarzania; oprogramowanie Pix4D mapper).

Metoda ta stanowi ciekawą alternatywę uzupełnienia w pewnych przypadkach technologii naziemnego skanowania laserowego. Ryc. 8.

Podobne dokumenty

Wprowadzenie Cel projektu

Wprowadzenie Cel projektu Bartek 3D Studenckie Koła Naukowe KNL Sekcja Geomatyki Wydział Leśny UR w Krakowie Dahlta AGH w Krakowie Architektury Krajobrazu UR w Krakowie Koło Geografów UP w Krakowie Koordynacja: Laboratorium Geomatyki