Analiza Morfometrică pentru Peștera Ialomiței utilizând TLS și LiDAR SLAM bazat pe Drone

1. Introducere și context speologic

Peștera Ialomiței, situată în Munții Bucegi din România, reprezintă unul dintre cele mai semnificative repere subterane cu valoare culturală, științifică și turistică. Realizarea unei analize morfometrice a peșterilor oferă perspective esențiale asupra structurii, volumului și evoluției lor geomorfologice. Progresele recente în tehnologiile de scanare LiDAR au permis cercetătorilor să captureze modele 3D extrem de detaliate ale mediilor subterane complexe, sprijinind atât cercetarea științifică, cât și conservarea patrimoniului.

2. Metodologie

Scanarea cu Laser Terestru (TLS) în Peșteri

Scanarea cu Laser Terestru (TLS) a fost utilizată pentru a achiziționa nori de puncte de înaltă rezoluție ai interiorului peșterii. Această tehnică asigură o precizie milimetrică și permite măsurători detaliate ale secțiunilor transversale și volumetrice, cruciale pentru studiile morfometrice.

Tehnologia LiDAR SLAM bazată pe drone

În secțiunile unde accesibilitatea a fost limitată, a fost utilizată o dronă echipată cu tehnologie LiDAR SLAM. SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) permite cartografierea în medii fără semnal GPS, cum sunt peșterile, asigurând colectarea continuă a datelor de-a lungul pasajelor înguste și a puțurilor verticale.

3. Rezultate și livrabile

Modele 3D ale Peșterii și Secțiuni Transversale

Modelul 3D rezultat oferă o reprezentare detaliată a morfometriei peșterii, susținând analizele volumetrice și geomorfologice, precum și cercetările asupra structurilor geologice, arhivelor paleoclimatice și vulnerabilității peșterii la schimbările de mediu.

Analize Morfometrice și Volumetrice

Parametrii morfometrici, cum ar fi lungimea pasajelor, volumul și gradienții pantelor, au fost extrași din modelul 3D. Aceste metrici sunt esențiale pentru:

  • evaluarea stabilității structurale;

  • înțelegerea căilor hidrologice;

  • planificarea strategiilor de conservare.

4. Aplicații și Implicații

Conservarea Patrimoniului și Managementul Peșterii

Reconstrucția 3D precisă sprijină eforturile de conservare a patrimoniului, permițând specialiștilor să monitorizeze schimbările în morfologia peșterii în timp. Autoritățile pot folosi aceste seturi de date pentru management durabil, evaluarea riscurilor și planificarea infrastructurii.

Turism Virtual și Utilizare Educațională

Modelele de înaltă rezoluție permit dezvoltarea tururilor virtuale ale peșterii, aducând minunile speologice mai aproape de public. Instituțiile educaționale pot integra aceste modele în platforme de învățare digitală, îmbunătățind popularizarea științei.

Provocări și Limitări

  • Acoperirea GNSS limitată în interiorul peșterii a necesitat o bază extinsă pe algoritmii SLAM.
  • Umiditatea ridicată și suprafețele neregulate au introdus ocazional zgomot în norul de puncte.
  • Integrarea multiplelor seturi de date a necesitat eforturi semnificative de post-procesare.

5. Concluzii

Analiza morfometrică pentru Peștera Ialomiței utilizând TLS și scanare LiDAR SLAM demonstrează eficiența tehnologiilor moderne de scanare în speologie. Studiul evidențiază potențialul LiDAR pentru conservarea patrimoniului, cercetarea științifică și experiențele de turism imersiv. Lucrările viitoare se vor concentra pe extinderea studiilor către sistemele de peșteri adiacente și îmbunătățirea procesării automate a datelor pentru extragerea parametrilor morfometrici.

Dincolo de aplicațiile sale științifice, setul de date contribuie la dezvoltarea unei noi culturi a informației, esențială pentru procesarea datelor cantitative și calitative despre mediul subteran. Acest mediu nu este doar fragil și vulnerabil, ci și remarcabil de bogat în arhive naturale: paleoclimatice, fosile, ecologice, antropologice, hidrogeologice și multe altele.

6. Mulțumim

Colaborarea dintre Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pământului, Academia Română – Institutul de Speologie „Emil Racoviță” și Skyline Drones, cu sprijinul Complexului Național Muzeal „Curtea Domnească” din Târgoviște și Topgeocart, a făcut posibil acest studiu.

Peștera Ialomiței