Ручное 3D-лазерное сканирование документации подземного наследия

Сбор, защита и распространение знаний об истории с использованием современных технологий.

Узнайте, как технология SLAM использовалась для сканирования бывшего горнодобывающего комплекса в Польше, чтобы обеспечить безопасность во время проекта по сохранению исторического, образовательного и функционального значения объекта.

Подземное культурное наследие – это термин, используемый для описания многочисленных объектов – как природных, так и искусственных – под поверхностью Земли, которые могут способствовать познанию истории планеты. Чтобы сохранить окружающую среду, среды с богатыми геометрическими особенностями, закрытые помещения и места без естественного освещения должны быть измерены и зафиксированы соответствующим образом. В этой статье описывается использование сканера GeoSLAM Zeb Horizon на историческом горнодобывающем комплексе в Польше, имеющем несколько проходов и два уровня штреков, некоторые из которых также были затоплены.

Культурное наследие получило широкое признание международного сообщества как фактор, способствующий развитию, который помогает распространять знания о прошлом в современных обществах. В этом контексте подземные объекты как природного, так и техногенного происхождения могут иметь историческое, образовательное и функциональное значение. Все виды горнодобывающей деятельности на протяжении веков оказали огромное влияние на эволюцию архитектуры и строительства. Осознание этого растет, о чем свидетельствует растущий интерес к превращению бывших шахт, их штолен и штреков (входов и проходов) по всему миру в музеи и туристические достопримечательности.

В любом подобном проекте преобразования первым соображением должна быть безопасность – как рабочих, открывающих шахту, так и впоследствии туристов, которые ее посетят. Поэтому необходимо определить движение горной массы над проходами, провести оценку деформаций и исследовать все другие процессы в горной массе, чтобы защитить историческую значимость объектов и обеспечить безопасность будущей туристической достопримечательности. Все это требует сбора и управления большим количеством данных. Это означает, что инженеры и исследователи постоянно ищут более эффективные решения для пространственного картографирования и документирования. Технология SLAM может предложить ответ.

Технология одновременной локализации и картографии (SLAM) развивалась в течение многих лет и в настоящее время применяется во многих областях. Устройство на основе SLAM может одновременно локализовать (находить себя на карте) и картографировать (создавать виртуальную карту измеряемого пространства). Он вычисляет «наилучшую оценку» того, где оно находится на самом деле. Новая информация о местоположении собирается каждые несколько секунд, функции выравниваются, а оценка постоянно улучшается. Вероятно, одним из самых больших преимуществ SLAM является то, что он может делать то, чего не может GPS. Поскольку GPS опирается на триангуляцию между спутниками, он должен иметь возможность «видеть» спутники. Это означает, что он не работает под землей. У SLAM этой проблемы нет, поскольку он работает внутри самого пространства, записывая окрестности и запоминая маршрут.

На первом этапе ручной лазерный сканер GeoSLAM Zeb Horizon использует как данные лазерного сканирования, так и данные инерциального измерительного блока (IMU). Благодаря 3D-распознаванию функций сканер способен определять и фиксировать свое местоположение в любом пространстве при перемещении геодезиста. В данном случае «особенностями» являются любые области с уникальной геометрией размером не менее 1 метра и расположенные на расстоянии не более 40 метров от устройства — хотя дальность действия GeoSLAM Zeb Horizon, по данным производителя, составляет 100 метров. На основе характеристик сканы регистрируются (регистрация сканирования за сканированием) для получения зарегистрированного 3D-облака точек в качестве конечного результата. Это не требует дальнейшего сопоставления. Таким образом, заметным преимуществом технологии SLAM является скорость получения окончательного зарегистрированного облака точек.

Комплекс Ризе расположен в Совиных горах в Нижней Силезии в Польше, недалеко от границы с Чехией. Ризе (что означает «огромный») был одним из крупнейших горнодобывающих и строительных проектов немцев во время Второй мировой войны. Неясно, обязано ли оно своим названием количеству людей, работавших над его строительством, предполагаемому количеству используемого бетона или размеру прилегающей инфраструктуры. По сей день назначение здания неизвестно, поскольку весь проект был совершенно секретным. С тех пор были обнаружены шесть подземных сооружений.