U metode izmjere i izrade speleoloških nacrta temeljene na korištenju optičkog kompasa, padomjera i mjerne vrpce, veliku revoluciju unijeli su prenosivi i lagani elektronički instrumenti i uređaji za prikupljanje, obradu i vizualizaciju podataka. Prvi takav ručni uređaj bio je laserski daljinomjer, predstavljen još 1994. godine. Tako su ubrzana mjerenja poligonskih i pomoćnih vlakova, te mjerenja teško dostupnih dijelova kanala i dvorana, te površina i volumena. Sljedeći korak bila je pojava daljinomjera s još dvije funkcije korisne speleolozima: mjerenje azimuta i nagiba. Ona u široku upotrebu nije ušla kroz komercijalna rješenja, nego kroz pojavu modula koje su korisnici ugrađivali u odabrane modele laserskih daljinomjera. Tako su speleolozi dobili mogućnost mjerenja kutova, memoriju za podatke te bežičnu komunikaciju s prijenosnim uređajima na kojima se obavlja kontrola kvalitete mjerenja, crtanje i vizualizacija.
Na sličnom principu kao i laserski daljinomjer, funkcionira i laserski skener ili LiDAR. Laserski skener u pravilnim i kratkim vremenskim razmacima u prostor oko sebe odašilje lasersku zraku. Ona se reflektira od stjenke spiljskog kanala ili sige i vraća natrag do skenera. Softver skenera određuje udaljenost analizirajući ukupno vrijeme “putovanja” na temelju faznog kašnjenja emitiranog i odbijenog, tj. primljenog vala laserske zrake. Kombinacija izmjerene udaljenosti i kuta s određenog stajališta (na kojem je instrument postavljen) daje koordinate tražene točke u 3D prostoru. Rezultat ovakvog načina snimanja je skup trodimenzionalnih XYZ točaka koji se naziva oblak točaka. Suvremeni skeneri su opremljeni i fotokamerom pa je, osim oblaka točaka, moguće dobiti i fotorealistične 3D modele. Pri tome je u speleološkim objektima najveći problem osigurati dovoljno kvalitetnog svjetla, posebno u velikim prostorima.
Korištenje ovog tipa na laserskoj tehnologiji baziranih mjernih instrumenata u Hrvatskoj je još uvijek rijetka, iako nije nova i nepoznata. Razloga rjeđe primjene je nekoliko: od još uvijek visokih cijena skenera i softvera za obradu i vizualizaciju podataka dobivenih analizom oblaka točaka, do velike osjetljivosti skenera na ekstremne uvjete. Laserska tehnologija slična LiDAR-u po prvi je puta u Hrvatskoj primijenjena za izradu profila spilje Vrelo kod Fužina 1992. godine. U novije vrijeme laserski skener je korišten za snimanja Cerovačkih pećina, Đulinog ponora, spilje Kuća i Golubinka. U svijetu također upotreba ove tehnologije nije česta. No pojava prenosivih uređaja, poput ručnog skenera Leica BLK2GO ili GeoSLAM Zeb-Revo, daje naslutiti puno širu primjenu u budućnosti. Laserski skeneri, odnosno njima snimljeni oblaci točaka u speleologiji su našli široku primjenu – od snimanja za potrebe uređenja turističkih speleoloških objekata, monitoringa leda i geomorfoloških procesa do primijenjenih geoloških istraživanja i sl.
Lasersko skeniranje spilje Samograd
Lasersko skeniranje spilje Samograd rezultat je suradnje Geografskog odsjeka PMF-a Sveučilišta u Zagrebu, Građevinskog fakulteta u Rijeci i JU Pećinski park Grabovača. Korišten je laserski 3D skener FARO Focus 3D X130. Skener ima domet od 0,6 do 130 m s preciznošću od ±2 mm te mjeri do milijun točaka u sekundi. Opremljen je kamerom za snimanje sferne fotografije od 70 megapiksela pomoću koje izmjerene točke, osim položaja u prostoru, dobivaju i informacije o boji snimanog objekta pa je moguće kreirati vrlo detaljne i realistične 3D modele. Radi upoznavanja s posebnostima snimanja u spiljskom okolišu koje je zahtjevno i za snimatelje i za opremu (niska temperatura zraka, strujanje zraka, visoka relativna vlažnost zraka, kapanje vode, lebdeće čestice, prljanje instrumenta blatom), ovo je snimanje bilo probne prirode. Dana 18. 8. 2021. snimljen je ulazni dio spilje i Prva dvorana u ukupnoj duljini od 50 metara od točke ulaza.
Zbog slabih svjetlosnih uvjeta i nemogućnosti ravnomjernog osvjetljenja čitavog objekta, spilja je snimljena bez korištenja kamere. Zato je dobiveni oblak točaka monokromatski, odnosno prikazan je u nijansama sive boje. Žrtvujući boje, trajanje snimaka je kraće za cca 3 minute što je omogućilo da se s jednim punjenjem baterije obavi skeniranje s više lokacija te da se “ulovi” više detalja, odnosno podataka o geometriji samog objekta.
Već je preliminarna obrada podataka dala odlične rezultate koji će biti korišteni u strukturno-geomorfološkim istraživanjima, tj. istraživanju povezanosti geoloških struktura i speleogeneze, zatim u istraživanju akumulacijskih i denudacijskih mikroreljefnih oblika, te u naprednim modeliranjima koja će pomoći u izradi planiranog mikroklimatskog modela spilje u kojem će biti korišteni i rezultati mikroklimatskog istraživanja. Na temelju ovako preciznih prikaza moguće je raditi detaljne analize speleomorfoloških odnosa na temelju generiranih tlocrta, te poprečnih i uzdužnih presjeka s različitih pozicija.
Snimljeno je ukupno 18 skenova koji su obrađeni i registrirani pomoću programa FARO SCENE te naknadno obrađeni programom CloudCompare u kojem su isprobane mogućnosti vizualizacije i strukturno-geomorfološke analize. Radi se o besplatnom softveru koji je “pojačan” s više plug-inova od kojih su neki jako korisni u speleomorfološkim analizama. Pojedinačni skenovi se sastoje od 40 do 45 milijuna točaka, dok je finalni sken reduciran na razlučivost od 5 mm i ukupno ima 145 milijuna točaka. Skener korišten za snimanje je nabavljen u sklopu Europskog projekta Razvoj istraživačke infrastrukture na Kampusu Sveučilišta u Rijeci (RISK).
Ovo je skraćeni prikaz cjelovitog članka objavljenog u časopisu Subterranea Croatica, Vol. 19 No. 1, 2021. Preuzmi članak
Tekst i fotografije: Nenad Buzjak i Duje Kalajžić