深入研究大自然，你就會更好地理解一切，”引自阿爾伯特·愛因斯坦。事實上，深入研究冰川可以幫助我們了解氣候變化。但冰川勘探是出了名的危險。即使在融水和地形在冰中形成開口和洞穴的地方，由于存在崩塌和冰塊掉落的風險，也無法進入。盡管如此，許多基本的物理和生物過程都發(fā)生在冰川的洞穴和裂縫中，這使它們成為一個富有挑戰(zhàn)性但富有成果的研究領(lǐng)域。一個由科學家和測量員組成的團隊開始了對巴塔哥尼亞冰川的探險，以收集有關(guān)冰川流動和動力學的數(shù)據(jù)。他們集成了幾種3d激光掃描儀器和技術(shù)：地面激光掃描（tls）、無人機（uav或“無人機”）攝影測量測量測量和gnss智能天線。
vigea虛擬地理機構(gòu)和巴塔哥尼亞團隊的一部分的勘測員和洞穴學家托馬索·桑塔加塔（tommaso santagata）表示，技術(shù)進步帶來了越來越緊湊的儀器，即使在冰川等野外環(huán)境中也能實現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)采集和強大的處理能力。“地面激光掃描可以為我們提供大量信息，例如，我們可以將這些信息與衛(wèi)星數(shù)據(jù)合并，以便更好地了解冰川運動的速度和冰川表面發(fā)生的變化。這個想法也是為了更好地了解這些變化如何引發(fā)洞穴和環(huán)境中的其他變化“我不在冰川附近，因為它們都是相連的。”
阿根廷洛斯冰川國家公園佩里托·莫雷諾冰川的壯觀景象每年吸引近10萬名游客。佩里托莫雷諾冰川是南巴塔哥尼亞冰原形成的48條冰川之一，該冰原覆蓋面積超過250平方公里，向東延伸超過30公里。在它的前面，佩里托莫雷諾河穿過阿根廷湖的布拉索-里科河，形成了一座天然大壩。在變暖和氣候變化的背景下——并將該冰川與該地區(qū)其他冰川區(qū)分開來——佩里托·莫雷諾冰川的冰團在過去半個世紀中相對穩(wěn)定。因此，科學家們一直在研究冰川如何應對未來氣候變化。
遠征
2017年3月，由意大利la venta esplorazioni geografiche和法國spélé’s ice組織的一個團隊與萊卡地球系統(tǒng)公司（hexagon的一部分）和幾個學術(shù)合作伙伴合作，開始研究佩里托莫雷諾冰川。探險隊員和項目研究人員試圖更多地了解居住在冰川上的微型動植物群，更好地了解冰川動力學和冰川融化的速度。
該小組還希望調(diào)查并繪制至少一個冰川洞穴的地圖。為此，冰川底部的一個開口，由一條水流切割而成，提供了一個值得研究的對象。由于洞穴太危險，無法徒步探索，因此在安全距離內(nèi)進行了激光掃描和無人機攝影測量測量，繪制了洞穴內(nèi)部50-60m部分和洞穴入口周圍區(qū)域的地圖。
技術(shù)
巴塔哥尼亞探險隊提供了另一個例子，說明了新的儀器和技術(shù)（本例中為激光掃描和無人機攝影測量）是如何*改變地理測量的。桑塔加塔說：“這些技術(shù)越來越多地用于地質(zhì)研究，如洞穴或冰面和冰體積變化的計算。”。“三維激光掃描技術(shù)可以在幾分鐘內(nèi)獲取數(shù)百萬個由三維坐標表示的點，這些點在復雜的多方面表面上具有的空間密度。密集的點云包含大量數(shù)據(jù)，可用于表示和分析。”
在佩里托·莫雷諾探險隊中，該團隊使用了徠卡掃描站p40，該掃描站可在高達270m的距離內(nèi)捕獲高質(zhì)量3d數(shù)據(jù)和高動態(tài)范圍（hdr）成像。激光掃描儀由徠卡cs35平板電腦控制，這也使團隊成員能夠在現(xiàn)場驗證部分處理的數(shù)據(jù)。“立即處理數(shù)據(jù)非常容易，”santagata評論道。“如果你已經(jīng)獲得了所有的數(shù)據(jù)，那么在這個領(lǐng)域你可以馬上看到，這真是太棒了。”
兩小時內(nèi)掃描八次
為了避免陽光直射，在下午晚些時候進行了八次激光掃描，耗時約兩小時。集成在激光掃描儀中的攝像頭用于生成彩色點云并拍攝360°全景圖像。在30-70米高度進行了兩次無人機攝影測量飛行。他們制作了大約120張dng文件格式的地理參考照片。
為了了解冰層的日常運動和消融情況，研究小組使用了徠卡viva gs16。這是一種“自學習”gnss智能天線，意味著該儀器設計用于區(qū)分強信號和弱信號或噪聲信號，并僅對提供性能的信號進行磨練。導航衛(wèi)星系統(tǒng)智能天線用于獲取無人機攝影測量測量的地面控制點測量值，并確定冰川南北地帶的速度和高程變化。通過將儀器與cs35平板電腦配對，團隊可以再次驗證并直接在現(xiàn)場部分處理數(shù)據(jù)。該裝置能夠測量冰川邊緣和中心的冰流速度，并在四天的實地工作中觀察冰川表面形態(tài)的變化。“即使在這么短的時間內(nèi)，這些變化也是顯著的！”一位探險隊員驚嘆不已。
在交互式三維模型中可視化數(shù)據(jù)
為了對齊點云并創(chuàng)建三維模型，調(diào)查團隊使用了徠卡旋風點云處理軟件。然后，利用徠卡旋風3dr對模型進行進一步處理，從激光掃描和攝影測量數(shù)據(jù)中獲得多種輸出和細節(jié)。cyclone 3dr處理大多數(shù)行業(yè)標準格式，因此團隊可以將激光掃描數(shù)據(jù)與無人機拍攝的圖像合并以創(chuàng)建模型。為了與團隊外的同事共享3d數(shù)據(jù)，他們使用了徠卡地理系統(tǒng)公司的免費jetstream viewer。這使得任何人——即使是沒有3d建模經(jīng)驗的人——都可以輕松查看和操作點云。
好科學
隨著變暖和氣候變化的發(fā)展，科學界面臨的關(guān)鍵問題是冰川融化的程度和速度，以及這對地球上的生命意味著什么。我們確信的一件事是，地理信息學將是找到答案的關(guān)鍵。
佩里托·莫雷諾探險隊標志著一條新的探險路線，這條路線可以追溯到19世紀的阿根廷探險家和學者弗朗西斯科·莫雷諾（francisco moreno），佩里托·莫雷諾冰川就是以此命名的。研究冰川數(shù)十年的專家們目睹了冰川變薄和消融的驚人速度。perito moreno冰層相對穩(wěn)定，這使其成為一種異?，F(xiàn)象。但這座冰川也在變薄。這里的冰川正在以的速度后退，一些低海拔地區(qū)的冰川預計將在未來25年內(nèi)*消失。這一過程大大促進了海平面上升，并對該地區(qū)城市淡水供應的可持續(xù)性、農(nóng)業(yè)和水力發(fā)電的未來提出了疑問，因為這些往往取決于冰川或積雪徑流。
緊湊、功能強大的數(shù)據(jù)采集儀器和技術(shù)，以及可在現(xiàn)場訪問的直觀數(shù)據(jù)處理解決方案，使這次考察能夠帶回大量的數(shù)據(jù)和信息進行分析，這是一個精確的記錄，可以用來測量冰層的進一步變化，并為目的創(chuàng)建3d模型。
啟發(fā)和教育
項目產(chǎn)出已經(jīng)激勵和教育下一代專業(yè)人員。考察結(jié)束后，制作了來自3d模型和交互式3d模型的360°照片。2019年在意大利撒丁島舉行的國際洞穴學會議上，參觀者可以通過虛擬現(xiàn)實眼鏡來探索該模型，以獲得對冰川內(nèi)部浮雕的更深刻體驗。3d模型現(xiàn)在可以在線公開獲取。
值得注意的是，洞穴的3d激光掃描并非此次探險的主要目標。這些技術(shù)和儀器有機會在實地、在適當?shù)臅r間、適當?shù)牡攸c使用，從而能夠獲得這一重要的數(shù)據(jù)收集。這些數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以用于比較，以便更好地了解這部分冰川未來的變化。這是未來值得追求的目標。
參與項目的組織
洛杉磯冰川國家公園，拉本塔，斯佩爾冰，米蘭大學bicca，巴黎自然歷史博物館，巴黎狄德羅大學，佛羅倫薩大學，波羅尼亞大學，維吉亞-虛擬地理機構(gòu)，和徠卡地球系統(tǒng)-部分六邊形。
學科交叉
巴塔哥尼亞探險隊的主要目標是從冰錐中收集微生物樣本，冰錐是冰川上的灰色粉末沉積物。由于顏色較深，它們在冰面上形成孔洞，為微生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了空間。通過攝影測量，vigea的tommaso santagata創(chuàng)建了一個由該團隊生物學家取樣的主要冰錐的3d模型，展示了在野外使用多功能和可管理儀器的價值。