3D model of Medova cave, Lviv

Abstract

Мета даної статті – представлення та детальний аналіз 3D-моделі Медової печери у Львові, яка була створена за допомогою технології лазерного сканування. Основні цілі включають розкриття точності та деталізації отриманої моделі, а також визначення можливостей її використання в різних сферах, таких як: геологічні дослідження, археологія, культурна спадщина та туризм. Крім того, мета статті – підкреслити важливість та переваги використання лазерного сканування для створення точних та реалістичних 3D-моделей печер, які відкривають нові можливості для вивчення та збереження природних унікальних формацій. Методика, використана в статті для створення 3D моделі Медової печери, охоплює декілька кроків: Підготовка та рекогносцирування, що включає проведення рекогносцирування печери для виявлення технічних та логістичних аспектів, такі як: температура, вологість, обмеження у русі та освітлення, необхідні для зйомки. Зйомка здійснюється за допомогою наземного лазерного сканування, яке є ефективним в умовах повної темряви та обмеженого простору. Наземне лазерне сканування забезпечує точний збір даних про геометрію печери. Для ефективного сканування та зшивання сканів використовуються маркери-рефлектори. Ці маркери розміщуються всередині печери перед початком сканування. При дослідженнях використовували спеціалізоване обладнання, як-от GNSS-приймачі Trimble R7 та наземний лазерний сканер Faro Focus 3D 120. Вимірювання проводили з різних точок для створення детальної хмари координованих точок, яка є основою для 3D моделі. Для зшивання отриманих сканів і створення єдиної точкової 3D моделі використовували програмне забезпечення, таке як Faro Scene. Під час реєстрації автоматично з’єднуються позначені марки. Проводили аналіз точності з’єднання марок для забезпечення високої якості реєстрації. Використовуючи програмне забезпечення Move, побудували детальні 3D моделі, включаючи текстуровані моделі та перетини для візуалізації внутрішньої структури печери. В результаті дослідження Медової печери за допомогою наземного лазерного сканування створена точна та деталізована тривимірна модель печери. Ця модель відкриває нові перспективи для геологічних досліджень, наукового вивчення, культурної спадщини та туризму. Особливість цього дослідження полягає у використанні передових технологій сканування, які дозволяють детально відтворити геометричні особливості печери, враховуючи її складну форму та різноманітні розміри. Отримана модель стала важливим інструментом для геологічних та геоморфологічних досліджень, а також для розвитку туризму та збереження культурної спадщини. Наукова новизна. Створення 3D-моделі Медової печери у Львові за допомогою лазерного сканування представляє собою значний прогрес у вивченні геометрії печер. Основною інновацією є використання передових технологій лазерного сканування для забезпечення детального відображення геометричних особливостей печери, враховуючи її складну структуру та різноманітність розмірів. Новизна полягає також у розробці стратегії збору та обробки даних в умовах повної темряви та обмеженого простору печери, що дозволило отримати точну та реалістичну 3D-модель. Практична значущість: 3D-модель Медової печери стає важливим інструментом для геологічних, геоморфологічних досліджень та вивчення унікальних природних формацій. Модель відкриває нові можливості для розвитку туризму, де віртуальне вивчення печери може забезпечити унікальний досвід для відвідувачів. Створення цієї 3D-моделі є важливим кроком у збереженні та документуванні культурної спадщини, сприяючи науковому та культурному розвитку регіону, а також забезпечуючи доступ до унікальних об'єктів для науковців та громадськості.

The purpose of this article is to present and provide a detailed analysis of the 3D model of the Medova Cave in Lviv, created using laser scanning technology. The main objectives include revealing the accuracy and detailing the obtained model, as well as determining its potential applications in various fields such as geological research, scientific exploration, cultural heritage, and tourism. Additionally, the article aims to emphasize the importance and advantages of using laser scanning for creating precise and realistic 3D cave models, opening new possibilities for the study and preservation of natural unique formations. Method. The article describes the methodology used to create a 3D model of the Medova Cave, which involves several key steps. Firstly, a thorough reconnaissance of the cave is conducted to identify technical and logistical aspects such as temperature, humidity, movement restrictions, and lighting that are necessary for the scan. Next, ground-based laser scanning is employed, proving effective in conditions of complete darkness and limited space, to ensure accurate data collection regarding the cave's geometry. Reflective markers are strategically placed inside the cave before scanning, facilitating efficient scanning and alignment of scans. Specialized equipment such as GNSS receivers (Trimble R7) and ground-based laser scanners (Faro Focus 3D 120) are utilized for data collection. Software tools like Faro Scene are used for stitching together scans into a unified 3D point cloud model during data processing. Finally, the accuracy of marker connections is analyzed to ensure high-quality registration, and the 3D model is constructed. Detailed 3D models, including textured models and cross-sections for visualizing the internal structure of the cave, were constructed using software such as Move. Results. The research on the Medova Cave, employing ground-based laser scanning, yielded an accurate and detailed 3D model of the cave. This model opens new perspectives for geological and geomorphological studies, tourism development, and cultural heritage preservation. The use of advanced scanning technologies allowed for a comprehensive representation of the cave's geometric features, considering its complex structure and varied dimensions. Scientific novelty and practical significance. The creation of the 3D model of the Medova cave using laser scanning signifies progress in cave geometry studies. The innovation lies in the utilization of advanced laser scanning technologies to ensure a detailed representation of the cave's geometric features, accounting for its complex structure and diverse dimensions. The novelty also lies in the development of a data collection and processing strategy in conditions of complete darkness and limited cave space, resulting in an accurate and realistic 3D model. Practically, the 3D model of the Medova Cave serves as a crucial tool for geological and geomorphological research and the exploration of unique natural formations. The model opens new opportunities for tourism development, where virtual cave exploration can provide a unique experience for visitors. Creating this 3D model is a significant step in preserving and documenting cultural heritage, contributing to the scientific and cultural development of the region, and providing access to unique objects for researchers and the public.