Conservación del patrimonio espeleológico de rumania con nubes de puntos y datos gnss

Author: George Damian, Renata Barradas

El escaneo láser 3D ofrece un método de documentación de alta resolución y no invasivo para entender los sitios naturales y culturales y su exposición a amenazas del hombre. Los investigadores de diversos campos están descubriendo diversas aplicaciones usando esta tecnología, como los espeleólogos que usan los datos de escaneo láser para estudiar y medir cuevas con precisión milimétrica de forma no intrusiva. Los datos de nubes de puntos permiten a los expertos extraer información cartográfica y calcular áreas y volúmenes para estudiar la evolución de los rasgos topográficos y batimétricos en cuevas.

Para conservar y comprender el patrimonio espeleológico de Rumania, Top Geocart, el socio de Leica Geosystems en Rumania, midió con escáner láser la cueva Meziad, una maravilla natural de 6,298 metros en los Cárpatos occidentales. La cueva Meziad, la primera cueva adaptada para el turismo en Rumania, es conocida por sus espectaculares paisajes subterráneos con hermosas espeleotemas (estalactitas, estalagmitas, columnas y cortinas). La cueva también es hogar de una de las colonias más grandes de murciélagos en el sureste de Europa y de microscópicos organismos endémicos (algunos de ellos confinados en la cueva Meziad).

Esta documentación 3D de alta resolución pretende capturar con precisión la complejidad del sitio e introducir medidas de conservación positivas para mantener o restaurar el sitio antes de efectuar cualquier investigación arqueológica o paleontológica invasiva que pudiera modificar el sitio original. Además, Top Geocart generó modelos 3D y otros resultados concretos para permitir a su cliente, Spelemat, guardar y recuperar información para análisis posteriores. Con estos datos fue posible generar documentos y registros del estado de este patrimonio natural y cultural.

Una misión dentro de la cueva

Junto con especialistas de Spelemat, Top Geocart diseñó el proyecto y planificó esta misión al interior de la tierra. Este grupo de especialistas, que comprende, respeta y promueve el uso de técnicas y datos geoespaciales, capturó datos en el campo sin impactar al ambiente. Además de usar técnicas no intrusivas ni invasivas, el equipo también tomó en cuenta el momento adecuado para acceder a la cueva ya que las condiciones atmosféricas y el caudal del río de la cueva eran factores determinantes para tener éxito en la misión.

Los especialistas de Top Geocart usaron la mejor tecnología de su clase, incluyendo:

• Escáner láser 3D Leica RTC360
• Escáner láser de imágenes Leica BLK360
• Leica Viva GS16 GNSS smart antenna
• Leica GS18 T RTK GNSS móvil
• Leica DISTO™ S910

Para la alineación de la nube de puntos, el modelado y la red GNSS el equipo usó:

• Software Leica Infinity
• Leica Cyclone REGISTER 360 Software para registro de nubes de puntos
• Leica Cyclone MODEL
• Leica Cyclone 3DR
• Leica GNSS Spider software

El equipo exploró el área montañosa y la georreferenció con los GS16 y GS18 T GNSS RTK móviles con correcciones en tiempo real del Romanian National Reference Stations Network (ROMPOS), calculándolas con el software GNSS Spider. Fue necesario aplicar las correcciones SmartLink ya que el entorno montañoso con pendientes y árboles obstruían el área y de vez en vez se perdía la señal GSM/GPRS. La capacidad del GS16 y del GS18 T para usar el servicio SmartLink resultó determinante para cubrir estos huecos y tener siempre una posición precisa. Para ofrecer las posiciones más precisas, el equipo contó también con la tecnología del Leica RTKplus en ambos RTK móviles ya que se adapta de forma inteligente a las condiciones cambiantes al seleccionar las señales GNSS óptimas.

En el interior de la cueva, el equipo se desplazó por el río con ropas especiales y accesorios para transportar de forma segura el equipo. Dentro de estuches a prueba de agua y bolsas flotantes, el RTC360 y el BLK360 se desplazaron lentamente de un punto a otro. La velocidad y la precisión son fundamentales durante el escaneo con un nivel de agua por arriba del pecho y con temperaturas por debajo de los 10°C.

Con el apoyo del RTC360, el equipo capturó las partes más grandes de la cueva y artefactos, creando nubes de puntos 3D a color en menos de dos minutos. Con una velocidad de escaneo de hasta 2 millones de puntos por segundo, el avanzado sistema de imágenes HDR y el registro automatizado sin señales de puntería en el campo con el RTC360, Top Geocart capturó los sitios de interés en el interior de la cueva en dos horas y con 750 metros por hora.

Con solo pulsar un botón, Top Geocart capturó imágenes panorámicas a todo color sobrepuestas en una nube de puntos de alta precisión para las partes estrechas de la cueva con el escáner láser BLK360 más pequeño y ligero. Para aquellas áreas donde no era posible estacionar en un trípode los escáneres láser, las mediciones se efectuaron con el DISTO™ S910..

Resultados de la misión

Afuera de la cueva, cerca de la entrada, el equipo transfirió automáticamente y de forma eficiente los datos del sitio a la oficina usando Leica Exchange, el servicio de intercambio proporcionado por Leica Geosystems, reduciendo el tiempo en el entorno inhóspito. La sencilla transferencia de datos entre el campo y la oficina con Exchange permitió a los expertos efectuar una primera comprobación de los datos en el sitio con Leica Cyclone FIELD 360, Leica DISTO™ Transfer y Leica DISTO™ Plan App.

De regreso en la oficina, los datos de la nube de puntos obtenidos con el BLK360 y el RTC360 se registraron con Cyclone REGISTER 360. Se comprobaron y procesaron los datos GNSS con el software Infinity. En el proyecto GNSS se importaron también los datos del DISTO™. Junto con Spelemat, Top Geocart generó una nube de puntos unificada, como un proyecto Cyclone REGISTER 360, y se exportó en los formatos E57 y LGS para visualizarlos con JetStream Viewer, una herramienta sencilla para visualizar puntos de la nube. El archivo E57 se importó a Leica Cyclone 3DR para crear mallas y calcular modelos digitales del terreno (MDT) a partir de las nubes de puntos.

Los expertos también crearon mapas topográficos 2D y MDT 3D con datos de los GS16 y GS18 T RTK móviles para desarrollar nuevos senderos y rutas para los visitantes. Los archivos CAD de distancia con puntos 3D e imágenes se extrajeron de los datos obtenidos con el DISTO™ S910.

Los datos proporcionados también apoyarán a los investigadores, turistas y gestores de la instalación. Guiarán estudios de factibilidad para planes turísticos y se usarán como material de mercadotecnia para motivar a los visitantes a explorar esta maravilla natural. Los resultados de la nube de puntos ofrece a los investigadores un gemelo digital de la cueva donde pueden extraer cualquier perfil y mediciones 3D. Simultáneamente, los datos GNSS ayudaron a identificar las áreas y las rutas para crear acceso para los turistas y los científicos.

“Leica Geosystems y Top Geocart ofrecieron un software y hardware completos para el flujo de trabajo completo. Los sensores tienen la capacidad para trabajar en entornos difíciles y cumplen con los estándares más elevados de excelencia en medición. La dirección y los especialistas de Spelemat admitieron que trabajaron con mayor eficiencia y en entornos más desafiantes que nunca,” comentó Viorel Lascu, experto en gestión de cuevas en Spelemat.

El éxito al capturar datos de la cueva Meziad convenció a Spelemat para invertir en un RTC360, un BLK360 y un DISTO™ para continuar explorando y comprendiendo las maravillas naturales de Rumania.