3д модель Медової печери, м. Львів

https://doi.org/10.23939/istcgcap2023.98.032
Надіслано: Жовтень 15, 2023
1
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет “Львівська політехніка”
2
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет «Львівська політехніка»
3
Львівський національний университет імені Івана Франка
4
General Commission of Survey, Saudi Arabia, Національний Університет "Львівська політехніка"
5
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет «Львівська політехніка»

Мета даної статті – представлення та детальний аналіз 3D-моделі Медової печери у Львові, яка була створена за допомогою технології лазерного сканування. Основні цілі включають розкриття точності та деталізації отриманої моделі, а також визначення можливостей її використання в різних сферах, таких як: геологічні дослідження, археологія, культурна спадщина та туризм. Крім того, мета статті – підкреслити важливість та переваги використання лазерного сканування для створення точних та реалістичних 3D-моделей печер, які відкривають нові можливості для вивчення та збереження природних унікальних формацій. Методика, використана в статті для створення 3D моделі Медової печери, охоплює декілька кроків: Підготовка та рекогносцирування, що включає проведення рекогносцирування печери для виявлення технічних та логістичних аспектів, такі як: температура, вологість, обмеження у русі та освітлення, необхідні для зйомки. Зйомка здійснюється за допомогою наземного лазерного сканування, яке є ефективним в умовах повної темряви та обмеженого простору. Наземне лазерне сканування забезпечує точний збір даних про геометрію печери. Для ефективного сканування та зшивання сканів використовуються маркери-рефлектори. Ці маркери розміщуються всередині печери перед початком сканування. При дослідженнях використовували спеціалізоване обладнання, як-от GNSS-приймачі Trimble R7 та наземний лазерний сканер Faro Focus 3D 120. Вимірювання проводили з різних точок для створення детальної хмари координованих точок, яка є основою для 3D моделі. Для зшивання отриманих сканів і створення єдиної точкової 3D моделі використовували програмне забезпечення, таке як Faro Scene. Під час реєстрації автоматично з’єднуються позначені марки. Проводили аналіз точності з’єднання марок для забезпечення високої якості реєстрації. Використовуючи програмне забезпечення Move, побудували детальні 3D моделі, включаючи текстуровані моделі та перетини для візуалізації внутрішньої структури печери. В результаті дослідження Медової печери за допомогою наземного лазерного сканування створена точна та деталізована тривимірна модель печери. Ця модель відкриває нові перспективи для геологічних досліджень, наукового вивчення, культурної спадщини та туризму. Особливість цього дослідження полягає у використанні передових технологій сканування, які дозволяють детально відтворити геометричні особливості печери, враховуючи її складну форму та різноманітні розміри. Отримана модель стала важливим інструментом для геологічних та геоморфологічних досліджень, а також для розвитку туризму та збереження культурної спадщини. Наукова новизна. Створення 3D-моделі Медової печери у Львові за допомогою лазерного сканування представляє собою значний прогрес у вивченні геометрії печер. Основною інновацією є використання передових технологій лазерного сканування для забезпечення детального відображення геометричних особливостей печери, враховуючи її складну структуру та різноманітність розмірів. Новизна полягає також у розробці стратегії збору та обробки даних в умовах повної темряви та обмеженого простору печери, що дозволило отримати точну та реалістичну 3D-модель. Практична значущість: 3D-модель Медової печери стає важливим інструментом для геологічних, геоморфологічних досліджень та вивчення унікальних природних формацій. Модель відкриває нові можливості для розвитку туризму, де віртуальне вивчення печери може забезпечити унікальний досвід для відвідувачів. Створення цієї 3D-моделі є важливим кроком у збереженні та документуванні культурної спадщини, сприяючи науковому та культурному розвитку регіону, а також забезпечуючи доступ до унікальних об'єктів для науковців та громадськості.

  1. Зорін, Д. О. (2008). Порушення геологічного середовища Придністров'я карстовими процесами. Екологічна безпека та раціональне природокористування. Науковий вісник ІФНТУНГ. № 1(17). С. 150 -155.
  2. Кузик З., Ставовий А., Ільків, Т. (2017). Документування та моделювання археологічних об’єктів засобами цифрової фотограмметрії. Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва, Вип. (1). С. 125-130
  3. Маліцький А., Бубняк І. Геологічні дослідження скелі Диравець з використанням наземного лазерного сканування, 2017.
  4. Марусаж Х. І. (2021). Розробка методики комплексного дослідження змін поверхневих об’ємів острівних льодовиків Антарктичного узбережжя (Doctoral dissertation, Національний університет" Львівська політехніка").
  5. Шульц Р. В., Білоус Б., Гончерюк, О. М. (2016). Моніторинг пам’яток архітектури за допомогою даних наземного лазерного сканування. Сучасні проблеми архітектури та містобудування, Вип. 46. С. 202-207.
  6. Beraldin, J. A., Blais, F., Cournoyer, L., Picard, M., Gamache, D., Valzano, V., ... & Gorgoglione, M. A. (2006, October). Multi-Resolution Digital 3D Imaging System Applied to the Recording of Grotto Sites: the Case of the Grotta dei Cervi. In The 7th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage VAST (pp. 45-52).
  7. Blais, F., (2004). Review of 20 years of range sensor development. Journal of Electronic Imaging, 13 (1): 231-240. http://dx.doi.org/10.1117/1.1631921Buchroithner, M. F. & Gaisecker, T. (2009). Terrestrial laser scanning for the visualization of a complex dome in an extreme alpine cave system. Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformation, 4: 329–339.  http://dx.doi.org/10.1127/1432-8364/2009/0025
  8. Buchroithner, M. F. & Gaisecker, T. (2009). Terrestrial laser scanning for the visualization of a complex dome in an extreme alpine cave system. Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformation, 4: 329–339.  http://dx.doi.org/10.1127/1432-8364/2009/0025
  9. Bubniak, I., Bubniak, A., Shylo, E., Oliinyk, M., & Bihun, M. (2021, November). Virtual otcrop of Eocene rocks of the Sokilskyi ridge (Outer Ukrainian Carpathians, Ivano-Frankivsk Region). In 15th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment (Vol. 2021, No. 1, pp. 1-5). European Association of Geoscientists & Engineers. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215K2077
  10. Bubniak, I. M., Bubniak, A. M., Gavrilenko, O. D., Nikulishyn, V. I., & Golubinka, I. I. (2019, May). Using laser scanning and digital photogrammetry for creation of virtual geological outcrops: Case studies from the west of Ukraine. In 18th International Conference on Geoinformatics-Theoretical and Applied Aspects (Vol. 2019, No. 1, pp. 1-5). European Association of Geoscientists & Engineers. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201902078
  11. Caprioli, M., Minchilli, M., Scognamiglio, A. & Strisciuglio, G. (2003). Architectural and natural heritage: virtual reality with photogrammetry and laser scanning. In: Proceedings of XIXth International Symposium CIPA, Antalya, Turkey, p. 1–5.
  12. Chandelier, L. & Roche, F. (2009). Terrestrial laser scanning for paleontologists: the Tautavel Cave. In: XXII CIPA Symposium: Digital Documentation, Interpretation & Presentation of Cultural Heritage, Kyoto, Japan, 11-15 October, 2009, p. 1–5
  13. El-Hakim, S. F., Fryer, J. & Picard, M. (2004). Modeling and visualization of aboriginal rock art in the Baiame Cave. In: Proceedings of the XXth Congress of the International Society for Photogrammetry and Remote Sensing: 12-23 July 2004, Istanbul, Turkey. Commission V, Working Group V/2, p. 990–995.
  14. Fryer, J. G., Chandler, J. H. & El-hakim, S. F., (2005). Recording and modelling an aboriginal cave painting: with or without laser scanning? International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2: 1-8.Haddad, N. A. (2011). From ground surveying to 3D laser scanner: A review of techniques used for spatial documentation of historic sites. Journal of King Saud University of Engineering Sciences, 23 (2): 109–118. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2011.03.001
  15. González-Aguilera, D., Muñoz-Nieto, A., Gómez-Lahoz, J., Herrero-Pascual, J., & Gutierrez-Alonso, G. (2009). 3D digital surveying and modelling of cave geometry: Application to paleolithic rock art. Sensors, 9(02), 1108-1127.
  16. Kordic, B., Dapo, A. & Pribicevic, B. (2012). Application of terrestrial laser scanning in the preservation of fortified caves. In: FIG Working Week 2012. Knowing to manage the territory, protect the environment, evaluate the cultural heritage, Rome, Italy, 7 p.
  17. McFarlane, D. A., Buchroithner, M., Lundberg, J., Petters, C., Roberts, W. & Rentergen G. V. (2013). Integrated three-dimensional laser scanning and autonomous drone surface-photogrammetry at Gomantong Caves, Sabah, Malaysia. In: Proceedings of the 16th International Congress of Speleology, Brno, 1: 317–319.
  18. Perperidoy, D. G., Tzortzioti, E. & Sigizis, K., (2010). A new methodology for surveying and exploring complex environments using 3D scanning. In: FIG Congress 2010 - Facing the Challenges - Building the Capacity, Sydney, 11-16 April 2010, p. 1–14.
  19. Robson-Brown, K. A., Chalmers A., Saigol T., Green C. & D’Errico F. (2001). An automated laser scan survey of the Upper Palaeolithic rock shelter of Cap Blanc. Journal of Archaeological Science, 28:283–289. http://dx.doi.org/10.1006/jasc.2000.0574
  20. Rüther, H., Chazan, M., Schroeder, R., Neeser, R., Held, C., Walker, S. J. & Horwitz, L. K. (2009). Laser scanning for conservation and research of African cultural heritage sites: the case study of Wonderwerk Cave, South Africa. Journal of Archaeological Science, 36: 1847–1856. https://doi.org/10.1016/j.jas.2009.04.012
  21. Savchyn, I., Shylo, Y., Bubniak, I., & Bubniak, A. (2019, November). Creation of the geological virtual govoruha dome outcrop (galindez island, western antartica). In Monitoring 2019 (Vol. 2019, No. 1, pp. 1-5). European Association of Geoscientists & Engineers. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201903270
  22. Shaw, T. (2004). Speleologist. In: Gunn J. (Ed.), Encyclopedia of caves and karst science. Fitzroy Dearborn, New York, p. 686-689.
  23. Silvestre, I., Rodrigues, J. I., Figueiredo, M. J. G. & VeigaPires, C. (2013). Cave chamber data modeling and 3D web visualization. In: Proceedings of the International Conference on Information Visualisation, p. 468–473.  http://dx.doi.org/10.1109/IV.2013.103
  24. Tsakiri, M., Sigizis, K., Billiris, H. & Dogouris, S., (2007). 3D laser scanning for the documentation of cave environments. In: 11th ACUUS Conference: Underground Space, Expanding the Frontiers, 10-13 September 2007, Athens, p. 403–408..