3Д модель Турківського кар’єру

https://doi.org/10.23939/istcgcap2023.97.005
Надіслано: Січень 27, 2023
1
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет “Львівська політехніка”
2
Моравске нафтове доли; Інститут геологічних наук, Польська академія наук
3
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет “Львівська політехніка”
4
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет «Львівська політехніка»
5
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет «Львівська політехніка»

Мета цієї роботи – дослідження Турківського кар’єру за допомогою наземного лазерного сканування, а також побудова 3Д моделі об’єкту. Методика. Дослідження відслонення виконувалось за допомогою наземного лазерного сканування. В статті зазначено принципи роботи лазерних датчиків, надано класифікацію джерел похибок та наголошено на важливості досягнення максимальної точності зазначеної виробниками сканерів. Положення досліджуваного об’єкту. Досліджуваний кар’єр знаходиться на північній окраїні м. Турка Львівської області. У геологічному відношенні об’єкт знаходиться у Зовнішніх Українських Карпатах, які належать до Карпатської гірської системи. Закинута каменеломня структурно приурочена до північно-західної частини Кросненського покриву Українських Карпат. У стінах каменеломні відслонюється характерний Турківський (кросненський) тип розрізу олігоцен-міоценового віку. Це перешарування потужних пачок масивних сірих дрібнозернистих пісковиків з аргілітами та алевролітами, які розбиті тріщинами, залікованими повздовжніми, поперечними та різноорієнтованими жилами і прожилками. Вони часто виклинюються. Їхня товщина коливається від декількох мм до 55 мм і більше. По тріщинах спостерігаються сліди ковзання і вилуговування. Результати досліджень дають змогу проаналізувати геологічну будову не знаходячись безпосередньо біля об’єкту. В роботі наведено схему робочого процесу наземного сканування: рекогностування об’єкту, встановлення та визначення координат опорних точок, визначення координат контрольних точок, виконання наземного 3Д сканування, фотографування об'єкта, створення хмари точок за даними лазерного сканування, створення mash моделі на основі хмари точок та цифрових знімків. Оцінку точності mash моделі виконували шляхом порівняння координат контрольних точок отриманих з mash моделі та тахеометричного знімання, абсолютна просторова різниця не перевищує п’яти сантиметрів. Наукова новизна та практична значущість полягають у створення віртуальної моделі Турківського кар’єру. Вперше для досліджень цього об’єкту було використано технологію наземного лазерного сканування. В результаті отримано ЗД модель, яку можна застосувати для подальших досліджень в області геології, зокрема структурної геології, седиментології, підрахунків запасів корисних копалин та геотуризмі.

  1. Олійник, М., & Бубняк, І. (2022). Аналіз літературних джерел за темою ““Віртуальне геологічне відслонення””. Cучасні досягнення геодезичної науки та виробництва, Вип. І (43), С. 30-39. https://doi.org/10.33841/1819-1339-1-43-30-39
  2. Пузіков, Д. В. (2021). Тривимірне лазерне сканування, Харків. нац. ун-т радіоелектроніки. Харків, 56 с. https://openarchive.nure.ua/handle/document/19014
  3. Abellán, A., Vilaplana, J. M., Calvet, J., García-Sellés, D., & Asensio, E. (2011). Rockfall monitoring by Terrestrial Laser Scanning–case study of the basaltic rock face at Castellfollit de la Roca (Catalonia, Spain). Natural Hazards and Earth System Sciences, 11(3), 829-841. https://doi.org/10.5194/nhess-11-829-2011.
  4. Arrowsmith, J. R., & Zielke, O. (2009). Tectonic geomorphology of the San Andreas Fault zone from high resolution topography: An example from the Cholame segment. Geomorphology, 113(1-2), 70-81. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2009.01.002.
  5. Bellian, J. A., Kerans, C., & Jennette, D. C. (2005). Digital outcrop models: applications of terrestrial scanning lidar technology in stratigraphic modeling. Journal of sedimentary research, 75(2), 166-176. https://doi.org/10.2110/jsr.2005.013
  6. Bubniak, I. M., Bubniak, A. M., Vikhot, Y. M., Kril, S. Y., Oliinyk, M. A., & Bihun, M. V. (2023). The Sukil River valley: a natural geological laboratory (case studies from the Ukrainian Carpathians). Geological Society, London, Special Publications, 530(1), SP530-2022. https://doi.org/10.1144/SP530-2022-147.
  7. Calvo, R., & Ramos, E. (2015). Unlocking the correlation in fluvial outcrops by using a DOM-derived virtual datum: Method description and field tests in the Huesca fluvial fan, Ebro Basin (Spain). Geosphere, 11(5), 1507-1529. https://doi.org/10.1130/GES01058.1
  8. Colombo, L., & Marana, B. (2010). Terrestrial laser scanning. https://aisberg.unibg.it/handle/10446/24478
  9. Hodge, R., Brasington, J. & Richards, K. (2009). In situ characterization of grain‐scale fluvial morphology using Terrestrial Laser Scanning. Earth Surface Processes and Landforms, 34, 954-968. https://doi.org/10.1002/esp.1780
  10. Hodge, R. A. (2010). Using simulated Terrestrial Laser Scanning to analyse errors in high-resolution scan data of irregular surfaces. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 65, 227-240. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2010.01.001
  11. Holst, C. & Kuhlmann, H. (2016). Challenges and Present Fields of Action at Laser Scanner Based Deformation Analyses. Journal of Applied Geodesy, 10, 17-25. https://doi.org/10.1515/jag-2015-0025
  12. Ismail, A., Safuan, A. R. A., Sa'ari, R., Mustaffar, M., Abdullah, R. A., Kassim, A., ... & Kalatehjari, R. (2022). Application of combined terrestrial laser scanning and unmanned aerial vehicle digital photogrammetry method in high rock slope stability analysis: A case study. Measurement, 195, 111161. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2022.111161
  13. Jaafar, H. A. (2017). Detection and localisation of structural deformations using terrestrial laser scanning and generalised procrustes analysis (Doctoral dissertation, University of Nottingham). https://www.researchgate.net/profile/Hasan-Jaafar/publication/316086396_...
  14. Jones, R. R., Mccaffrey, K. J., Imber, J., Wightman, R., Smith, S. A., Holdsworth, R. E., ... & Wilson, R. W. (2008). Calibration and validation of reservoir models: the importance of high resolution, quantitative outcrop analogues. Geological Society, London, Special Publications, 309(1), 87-98. https://doi.org/10.1144/SP309.7
  15. Kaasalainen, S., Jaakkola, A., Kaasalainen, M., Kooks, A. & Kukko, A. (2011). Analysis of incidence angle and distance effects on terrestrial laser scanner intensity: search for correction methods. Remote Sensing, 3, 2207-2221. https://doi.org/10.3390/rs3102207
  16. Lapponi, F., Casini, G., Sharp, I., Blendinger, W., Fernández, N., Romaire, I., & Hunt, D. (2011). From outcrop to 3D modelling: a case study of a dolomitized carbonate reservoir, Zagros Mountains, Iran. https://doi.org/10.1144/1354-079310-040
  17. Lemmens M (2004) 3D Laser mapping. GIM Int 18(12):44–47. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1667-4_6
  18. Lichti, D. D., & Gordon, S. J. (2004). Error propagation in directly georeferenced terrestrial laser scanner point clouds for cultural heritage recording. Proc. of FIG Working Week, Athens, Greece, May, 22-27.
  19. Lukačić, H., Krkač, M., Gazibara, S. B., Arbanas, Ž., & Arbanas, S. M. (2023). Detection of geometric properties of discontinuities on the Špičunak rock slope (Croatia) using high-resolution 3D Point Cloud generated from Terrestrial Laser Scanning. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1124, No. 1, p. 012006). IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1124/1/012006
  20. Maar, H., & Zogg, H. M. (2014). WFD-wave form digitizer technology. White Paper on the Leica Nova MS50, 506.
  21. Matasci, B., Carrea, D., Abellan, A., Derron, M. H., Humair, F., Jaboyedoff, M., & Metzger, R. (2015). Geological mapping and fold modeling using Terrestrial Laser Scanning point clouds: application to the Dents-du-Midi limestone massif (Switzerland). European Journal of Remote Sensing, 48(1), 569-591. https://doi.org/10.5721/EuJRS20154832
  22. Oliinyk, M., Bubniak, I., Bubniak, A., & Bihun, M. (2022). Virtual geological road in Cheremosh river valley, Outer Ukrainian Carpathians In EGU General Assembly Conference Abstracts  (No. EGU22-197). Copernicus Meetings. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu22-197
  23. Oliinyk, M., Bubniak, I., Bihun, M., & Vikhot, Y. (2021, April). Sukil River valley – a natural geological laboratory. In EGU General Assembly Conference Abstracts (pp. EGU21-4467). https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-4467
  24. Oliinyk, M., Bubniak, I., Bubniak, A., Shylo, Y., Bihun, M., & Vikhot, Y. (2023). Creation of 3D model of the Turkа quarry using terrestrial laser scanning (No. EGU23-364). Copernicus Meetings. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu23-364
  25. Rarity, F., Van Lanen, X. M. T., Hodgetts, D., Gawthorpe, R. L., Wilson, P., Fabuel-Perez, I., & Redfern, J. (2014). LiDAR-based digital outcrops for sedimentological analysis: workflows and techniques. Geological Society, London, Special Publications, 387(1), 153-183. https://doi.org/10.1144/SP387.5
  26. Soudarissanane, S., Lindenbergh, R. & Gorte, B. (2008). Reducing the error in terrestrial laser scanning by optimizing the measurement set-up. XXI ISPRS Congress, Commission I-VIII, 3-11 July 2008, Beijing, China, 2008. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing. https://www.researchgate.net/profile/Ben-Gorte/publication/229037307_Red...
  27. Soudarissanane, S., Lindenbergh, R., Menenti, M. & Teunissen, P. (2009). Incidence angle influence on the quality of terrestrial laser scanning points. ISPRS Workshop Laserscanning, 1-2 September 2009 Paris, France.
  28. Soudarissanane, S., Lindenbergh, R., Menenti, M. & Teunissen, P. (2011). Scanning geometry: Influencing factor on the quality of terrestrial laser scanning points. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 66, 389-399. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2011.01.005
  29. Staiger, R. (2005). The geometrical quality of terrestrial laser scanner (TLS). Proceedings of FIG Working Week, 16-21 April 2005 Cairo, Egypt.
  30. Trinks, I., Clegg, P., McCaffrey, K., Jones, R., Hobbs, R., Holdsworth, B., ... & Wilson, R. (2005). Mapping and analysing virtual outcrops. Visual Geosciences, 10(1), 13-19. https://doi.org/10.1007/s10069-005-0026-9
  31. Van Genechten, B. (2008). Theory and practice on Terrestrial Laser Scanning: Training material based on practical applications. Universidad Politecnica de Valencia Editorial; Valencia, Spain. https://lirias.kuleuven.be/1773517?limo=0
  32. Verma, A. K., & Bourke, M. C. (2018). A Structure from Motion photogrammetry-based method to generate sub-millimetre resolution Digital Elevation Models for investigating rock breakdown features. Earth Surface Dynamics Discussions, 1-34. https://doi.org/10.5194/esurf-2018-53
  33. Wang, M., Zhou, J., Chen, J., Jiang, N., Zhang, P., & Li, H. (2023). Automatic identification of rock discontinuity and stability analysis of tunnel rock blocks using terrestrial laser scanning. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2022.12.015
  34. Wang, X., Zou, L., Ren, Y., Qin, Y., Guo, Z., & Shen, X. (2017). Outcrop fracture characterization on suppositional planes cutting through digital outcrop models (DOMs). https://doi.org/10.48550/arXiv.1707.03437