Пещерата Духлата - Лазерно 3D сканиране на Тронната зала

Понеделник, 11 Юли 2011

Аспарух Камбуров, Българска геоинформационна компания

 

xasparuh_reportaj15.jpg

 

 

Пещерата

Въпреки че е сравнително добре познат и прилаган по света метод за детайлно заснемане на пещерни зали, лазерното сканиране е все още скъпа и екзотична технология, с не докрай изследвани възможности за работа в подобни условия. Примери в световната практика не липсват - добър опит е извършеното през 2008 г. лазерно сканиране в чудовищната пещера Меджлис-ал-Джин в Оман, а видеоматериалът, качен в YouTube, за спускането на екипа и оборудването с въжета в дълбоката над 150 м зала на пещерата буквално спира дъха.

По-скромна като височина на залите, но не и като обща дължина на галериите е нашата най-дълга засега пещера Духлата, представляваща над 18-километров лабиринт от коридори, зали, езера и тесняци, декорирани по всички правила на варовиковото  изкуство. Пещерата се намира в полите на Югозападна Витоша, близо до село Боснек и изворите на река Струма, на чиито води дължи и своето образуване. През пролетта на 2011 г. Дирекцията на Природен парк „Витоша", в чиито граници попада Духлата, реши да извърши първото по рода си в България 3D лазерно сканиране на една от нейните зали - Тронната зала, за да провери възможността за евентуалното ѝ облагородяване за туристически посещения. Според директора на парка Тома Белев, към момента в обществото има различни тези по темата, особено при спелеолозите: според едни залата трябва да се облагороди и да се експонира, което ще намали натиска върху останалата част на пещерата, докато според други при експонация ще се увеличи интересът към цялата пещера. Именно за решаването на този проблем бе и лазерното маркшайдерско заснемане - създаване на точен триизмерен цифров модел, който да бъде използван за проектиране на благоустройствени съоръжения и оценка на влиянието им върху пещерната среда.

 

xasparuh_reportaj1.jpg

 

xasparuh_reportaj9.jpg

 

От години Духлата е пещера с ограничен достъп - немалкото вандалски прояви в миналото са оставили на места неизлечими следи по нейната извайвана с хилядолетия тъкан. През 1982 г. започва инициатива за осветяване на част от пещерата в района на Тронната зала, като за целта е прокопан изкуствен 40-метров проход, улесняващ и съкращаващ с часове достъпа до залата откъм естествените входове. Впоследствие идеята е изоставена и забравена, а проходът остава отворен с години за вандалите, което по-късно налага зазиждането му с гранитни блокове и така до нейното възраждане сега, след близо 30 години.

 

Заснемането

В изготвянето на техническия проект и последващото му изпълнение взеха участие професионалисти от различни области - управата на природен парк „Витоша", маркшайдер, хидрогеолог, лесоустроител, геодезисти и ГИС специалисти от „Българска геоинформационна компания", както и опитният спелеолог Атанас Русев от „Клуб Екстрем", ръководил през декември 2010 г. нашумялата операция по спасяването на седем блокирани в галериите на Духлата пещерняци. Така сформираният проучвателен екип се събра пред входа на пещерата рано сутринта на 2 май 2011 г. На мястото на събитието присъстваше и кметицата на с. Боснек г-жа Роза Панкева - пазител на ключа за двете решетки, охраняващи достъпа към вътрешността през главния естествен вход. Цялостното заснемане беше предвидено като комплексна задача, включваща лазерно сканиране със скенер ILRIS 3D Optech, извършване на тахиметрична снимка и прокарване на висящ полигонов ход от повърхността на пещерата до залата с тотална станция Topcon, плюс привързване на тези измервания към изходна геодезическа основа, специално създадена за проекта с ГНСС приемник Trimble GeoExplorer 6000.

 

xasparuh_reportaj20.jpg

 

 

Същинската работа започна с близо 5-часово разбиване на зазидания вход на пещерата, в което основна роля изигра Атанас Русев - благодарение на осигурените от него портативна бормашина, капси взрив, железничарски чук и стоманени длета бе прокопан малък отвор, достатъчен за вкарване на обемистите куфари на оборудването и членовете на екипа.

Първото проникване беше осъществено чак следобед - част от групата навлезе надолу към Тронната зала, докато на повърхността други се заеха с измерване на полигоновия ход и ГНСС наблюдения в изходните точки. По-голямата част от пещерата е разположена в недрата на рида Голяма могила, чийто връх е увенчан с триангулачна точка 1602 - тя беше използвана за определяне на локалната разлика между геодезическите и надморските височини и изчисляване на трансформационни параметри. С така получената стойност бяха коригирани височинните ГНСС измервания в трите новосъздадени изходни точки, към които бе привързан полигоновия ход. Самите ГНСС измервания бяха двучестотни GPS + ГЛОНАСС, с продължителност между 45 и 60 минути - достатъчна за получаването на сантиметрова точност след последваща обработка със софтуера Trimble GPS Pathfinder Office.

 

xasparuh_reportaj18.jpg
 
xasparuh_reportaj6.jpg

 

Успоредно с космическата геодезия се извършваха и дейностите по класическата - полигонови измервания от повърхността до Тронната зала и координиране на разположените там станции за лазерния скенер. Пътьом беше извършена и тахиметрична снимка на всички места, неблагоприятни за лазерно 3D заснемане - тесняци, дупки, ниски галерии и пр. С помощта на тази снимка се създаде 3D модел на целия път от входа до самата зала - близо 100 метров лабиринт, в който маневрирането с тоталната станция и призмата граничеше с висш пилотаж.

 

xasparuh_reportaj3.jpg

 xasparuh_reportaj5.jpg

 xasparuh_reportaj24.jpg

xasparuh_reportaj22.jpg

 

xasparuh_reportaj23.jpg

 

 

По същото време - вече късен следобед - групата с лазерния скенер опъваше въже в подножието на Тронната зала, с което уредът да бъде изтеглен и станциониран. Пренесен до там трудно от двамата му оператори, на места в тесняците, лазейки и бутайки го пред тях, за скенера предстоеше последното изпитание - издигане с въже на десетина метра височина до площадката на залата. В този участък от пещерата има малка, но почти отвесна стена, по която изкачването с тежък лазерен скенер в ръце означава сигурно падане. Нашият водач Атанас Русев се изкачи до площадката, втори човек служеше като свръзка по средата, а трети завърза куфара и го осигури отдолу. С помощта на тази конфигурация скенерът най-сетне се озова на своето местоназначение и беше пуснат в работен режим, само за да стане ясно, че всичките му акумулаторни батерии са разредени, включително тази на контролера Trimble GeoExplorer 3000. Енергията им стигна единствено за извършване на няколко пробни лазерни заснемания, след което групата се отправи обратно по бодливия и тесен път към изхода. Разминаването между настъпващия с тоталната станция екип и лазерния скенер стана на косъм в една от галериите, като през цялото време се внимаваше за опазването на крехките пещерни образувания. В крайна сметка към осем вечерта работният ден най-сетне приключи, все пак с частичен успех - полигоновият ход и тахиметричното заснемане бяха преполовени, изходната ГНСС основа - създадена, а пробните лазерни сканирания осигуриха първоначална представа за ситуацията в залата и послужиха за въвеждане на оптимизирани настройки в уреда. Беше открит и допълнителен страничен коридор между залата и изхода, с което се избегна преминаването със скенера през един от тесняците и вертикалната стена.

 xasparuh_reportaj10.jpg

 

xasparuh_reportaj11.jpg
 
xasparuh_reportaj12.jpg

 

 

xasparuh_reportaj13.jpg

 

 

На следващата сутрин работата започна ударно: лазерното оборудване беше пренесено бързо и лесно през открития предната вечер пасаж, а с напълно заредени през нощта батерии сканирането стартира безпроблемно. В Тронната зала бяха извършени серия от сканове в няколко различни станции, с цел избягване получаването на засенчени и невидими участъци в модела. За съвпадане на отделните сканове послужиха ориентиращи марки, разположени по стените на залата. Използваната разделителна способност от 2 см позволи изключително детайлно заснемане на пещерните образувания - сталактити, сталагмити, драперии, кристали и прочее варовикови чудеса, а добавянето на специални калибрирани фотоизображения спомогна за правилното отразяване на техните цветове и текстури в триизмерния модел.

 

xasparuh_reportaj14.jpg
 
xasparuh_reportaj16.jpg
 
xasparuh_reportaj17.jpg

 

 

Недостъпните за лазерно заснемане места, например тавана на залата, бяха заснети безрефлекторно с тоталната станция и включени в тахиметричната снимка. Теренната работа приключи с тахиметрично заснемане на областта около входа на пещерата, надвесените на него скали и други характерни особености на рида Голяма могила.

В рамките на два дни беше извършено цялото лазерното заснемане и съпътстващите го геодезически дейности. През следващите няколко седмици всички данни бяха обработени, а получените резултати - използвани за създаване на цялостен триизмерен модел на Тронната зала. Първоначално посредством специализирания софтуер за обработка на сканирани изображения PolyWorks бе извършено съединяването на отделните сканове в един общ суров модел в локалната координатна система на скенера. С последващото георефериране на получения модел към полигоновия ход, ориентиран в изходната основа на повърхността, се достигна до точност около 0.02 м. Крайният 3D модел и производните от него сечения, разрези и профили бяха създадени със софтуера AutoCAD Civil 3D.

 

Очакванията

Тепърва предстои изготвяне на точна информирана оценка на базата на готовия модел и вземане на решение за или против облагородяване на Духлата. Независимо от това решение, получените по метода резултати показват успешното му приложение за детайлно заснемане на пещерни структури в места, където условията го позволяват. Бидейки първи по рода си в България, проектът беше заслужено отразен и през фото- и видеообектива: освен за Меджлис-ал-Джин, в YouTube и на сайта на Българска геоинформационна компания www.trimbul.com е качен и кратък документален филм за извършеното лазерно заснемане на Духлата, под името ДУХЛАТА 3D . Репортажът продължава там. Приятно гледане.

Прочетена 3950 пъти Последно променена в Сряда, 07 Януари 2015 09:31

"Първа отговорност на всеки гражданин е да оспорва властта."

Бенджамин Франклин

Редакцията не носи отговорност за съдържанието на коментарите. Призоваваме ви за толерантност и спазване на добрия тон.


Условия за ползване на коментарите

geomax l

Baner GEOPORTAL

Със съдействието на Камарата на инженерите по геодезия и Асоциацията на геодезическите фирми

 

Връзка с нас

map

Списание ГЕОМЕДИЯ

Всичко за геодезията

София 1303
ул. "Св. Св. Кирил и Методий" 146,
ет. 3, ателие 6; тел: 02/ 831 90 01;
e-mail: geomedia@abv.bg
office@geomedia.bg

Банкова сметка

ЕИК 175378844
Банкова сметка
Уникредит Булбанк, клон Европа
BIC - UNCRBGSF
IBAN - BG74UNCR 7000 1500 6707 03
ISSN - 1313-3365

Абонамент

27 лв. за една година

15 лв. за половин година

Свържете се с нас, ако искате да се абонирате.