Leica BLK2GO와 뉴샤텔 수문지질학 및 지열학 센터를 사용한 동굴의 수자원 관리

스위스 수자원 저수지의 상당 부분은 연구자들의 호기심을 계속 자극하는 중요한 자연 시스템인 복잡한 카르스트 대수층에 있습니다. 에서 뇌샤텔 수문지질학 및 지열학 센터 (CHYN), Phillipe Renard 교수가 이끌고 기후 과학자인 Tanguy Racine 박사가 동행하는 과학자 팀은 이러한 자원에 대한 심층적인 이해를 추구하는 이니셔티브를 시작했습니다.  

목표는 분명했습니다. 혁신적인 기술, 특히 Leica를 사용한 3D 레이저 스캐닝을 사용하여 동굴이나 지하 카르스트 도관 내 물 흐름의 물리학을 연구하는 것이었습니다. BLK2GO 그리고 맞춤형 조명 장치 메앙드르 테크놀로지 – 전통적인 측정 및 모델링 방법으로는 다룰 수 없었던 대수층 이해의 격차를 해소합니다.  

지하 카르스트 지형 탐구 

에 따르면 미국 지질 조사국, “최초 지역은 독특한 지형(샘, 동굴, 싱크홀 등)과 생산성이 높지만 오염에 극도로 취약한 대수층을 만드는 독특한 수리지질이 특징입니다.” CHYN이 연구한 카르스트 대수층의 경우, 프로젝트에는 물의 흐름과 오염 등을 이해하기 위해 카르스트 동굴의 내부 표면을 자세히 매핑하는 작업이 포함되었습니다.  

3D 포인트 클라우드, 다채로운 파노라마 이미지, 고해상도 메시를 통합한 디지털 트윈을 만드는 것이 목표였습니다. 팀은 Môtiers의 폭포 동굴과 Vallorbe 동굴을 포함한 다양한 위치를 탐험했습니다.  

수 킬로미터에 달하는 카르스트 지형을 여행하려면 최첨단 모바일 스캐닝 기술이 필요했습니다. BLK2GO는 이러한 노력을 지원하는 도구로 선택되었으며 복잡한 형상을 정확하게 캡처하는 효율적인 방법이 필요한 이 작업에 대한 귀중한 솔루션을 제공했습니다. BLK2GO를 사용하면 연구원들은 기존 스캐닝보다 더 큰 이동성과 넓은 영역을 신속하게 매핑할 수 있습니다. 

BLK2GO의 효율성을 통해 갱도, 터널, 스크린 영역 등 각각의 독특한 특징을 캡처하여 팀은 필요한 모든 영역을 캡처할 수 있도록 데이터 캡처 전략을 적절하게 조정할 수 있었습니다. 이전에는 측정할 수 없었던 것이 곧 연구자들이 문서화해야 하는 모든 영역의 정확한 3D 포인트 클라우드가 되었습니다. 

어두운 지하 동굴 네트워크를 조명 

이 지하 탐험의 주요 과제 중 하나는 적절한 조명이었습니다. 자연적으로 빛이 부족한 환경에서는 BLK2GO가 모든 데이터를 효과적으로 캡처할 수 있는지 확인하는 것이 중요했습니다. 색상화된 포인트 클라우드 생성은 일반적으로 스캐너가 자체적으로 제공하지 않는 조명에 의존합니다. 스캐너는 자연광이나 인공 조명을 사용하여 장면을 조명하고 이를 통해 이미지를 캡처한 다음 LiDAR로 캡처한 데이터를 색상화합니다.  

그러나 연구자들은 이동 중에 색상화된 포인트 클라우드를 캡처하는 데 필요한 조명 양을 제공하는 솔루션을 찾는 데 어려움을 겪었습니다. 

팀은 Méandre Technologies가 설계한 특수 조명 시스템을 사용했습니다. 가벼운 BLK2GO 핸들 바닥에 쉽게 부착할 수 있는 이 추가 조명 장치는 도관을 조명하여 연구원들이 기하학적 데이터와 색상 데이터를 결합하여 필요한 각 세부 사항을 캡처할 수 있도록 지원하여 작업에 큰 이점을 제공합니다. 

대수층과 도관의 디지털 트윈 생성 

현장에서 돌아온 후 다음 단계는 획득한 데이터를 처리하는 것이었습니다. 사용 Leica Cyclone REGISTER 360 PLUS 소프트웨어를 사용하여 색상화된 3D 포인트 클라우드를 처리 및 정리하고 이를 접근 가능한 형태로 압축하여 효율적인 지형학적 분석을 수행했습니다.  

그 후 그들은 여러 개의 메쉬를 만들었습니다. Leica Cyclone 3DR, 카르스트 도관의 기하학적 특성을 밝힙니다. 

이 연구에서 직면한 주목할만한 과제는 GNSS를 지하에서 제어점을 측정하는 데 사용할 수 없었고 팀은 동굴 시스템에서 연속적인 점 구름을 생성해야 한다는 점이었습니다. 의지하다 GrandSLAM 기술, the team was able to capture the karst caves efficiently. When scanning distances longer than a hundred meters, the team scanned in closed loops, ending the scan where they started. 이렇게 하면 BLK2GO가 동일한 특징점을 찾아 긴 포인트 클라우드를 정확하게 정렬할 수 있습니다, and researchers could confirm that the 3D model of the cave hadn't shifted along the long walks.

지하수망 분석 

BLK2GO로 캡처하고 팀에서 생성한 세부 정보가 풍부한 디지털 트윈은 지하 수로 네트워크의 형상을 검사하고 합성하는 데 매우 중요했습니다. 예를 들어, 수인성 오염물질이 지하로 이동하는 속도를 모델링하는 데 사용하는 것은 매우 중요합니다. 3D 데이터 표현을 통해 과학자들은 잠재적인 오염 핫스팟을 모니터링하고 분석적 관점을 통해 수자원의 취약성을 평가할 수 있었습니다. 이러한 적극적인 조치는 환경 건강을 개선하고 수자원을 효율적으로 관리할 것을 약속합니다. 

물 흐름 용량을 추정할 때 디지털 트윈이 중요한 역할을 했습니다. 카르스트 도관의 기하학적 세부 사항, 모양, 각 비틀기와 회전의 흐름 특성, 항력을 유발하는 지형지물 간의 존재 및 공간적 관계를 이해하는 것은 정확한 흐름 추정에 필수적입니다. BLK2GO 데이터를 사용하여 카르스트 대수층의 단면을 측정하고 취함으로써 팀은 이러한 도관 내의 물 흐름, 효율성 및 용량에 대한 신뢰할 수 있는 예측 모델을 구축할 수 있었습니다. 이 데이터는 수자원을 관리하고 지속 가능한 물 사용을 위한 정책을 수립하는 데 영향력이 있음이 입증되었습니다. 

카르스트 대수층 연구의 발전 

이 프로젝트는 Leica BLK2GO의 강력한 기능을 보여주었고 말 그대로 빛을 발했습니다! – 휴대용 3D 레이저 스캐닝 기술이 천연자원에 대한 이해를 높이는 데 도움이 될 것이라는 약속을 바탕으로 합니다. BLK2GO는 한 번의 현장 학습으로 데이터를 성공적으로 캡처하여 여러 현장 방문의 필요성을 없애고 프로젝트의 전반적인 효율성과 효과를 극대화했습니다. 

Racine 박사와 CHYN 팀의 경우 BLK2GO는 좁고 어두운 지하 환경을 캡처해야 하는 요구 사항을 충족했습니다. 특히 Méandre Technologie 조명 장치와 결합하여 이러한 조건에서 데이터 세트를 빠르고 안정적으로 캡처하는 능력은 스위스의 중요한 수자원에 대한 더 깊은 이해와 활용을 위한 길을 열었습니다. 

우리가 기후 연구를 진행하고 수자원을 지속 가능하게 관리하는 방법을 이해함에 따라, 이전에 접근할 수 없었던 공간을 스캔하고, 이전에 접근할 수 없었던 데이터를 캡처하고, 생태계를 더 잘 이해한다는 아이디어는 연구자들이 Môtiers 및 Vallorbe 동굴의 대수층 시스템을 완전히 이해하도록 안내할 것입니다. 

Racine 박사와 그의 팀의 작업은 기술이 도달하기 어렵거나 측정 및 모니터링하기 어려운 지하수 네트워크에 우리를 연결하는 매체 역할을 하는 미래를 보여줍니다. 이 과학자들은 이제 이러한 대수층, 도관 및 동굴이 어떻게 작동하는지 정확하게 배우고 있으며, 이는 연구원 및 공공 사업 공무원이 수자원의 보다 지속 가능한 사용을 모니터링하고 창출하는 데 도움이 됩니다. 

성공은 신중한 계획이 영리한 기술과 만날 때 이루어집니다. 휴대용 스캔에 대해 자세히 알아보십시오. Leica BLK2GO 여기.