Vědecko-výzkumné Projekty

Vyhledávání geologických struktur na přirozených i umělých odkryvech pomocí analýzy obrazu a 3D skenování

SP2015/39

Laserové skenovaní je novou metodou převážně využívanou v geodézii nebo architektuře. V geologii je využití 3D dát z laserového skenování na začátku. Náročnost algoritmů a nutnost velkého počítačového výkonu až donedávna neumožňovali využit takovéto data mimo specializovaná pracoviště. Dnes, cenová dostupnost a zvyšování počítačového výkonu napomáhá k využití laserových skenerů v úplně nových oblastech. Předkládaný projekt je soustředěn na otázku identifikace, extrakce a klasifikace geologických struktur na přirozených i umělých odkryvech pomocí laserového 3D skenování a analýzy obrazu. Cílem je vytvořit systém, který pomůže usnadnit práci geologa jak v terénu, tak také umožní dodatečnou kontrolu či identifikaci geologických struktur v kanceláři. V současnosti jsou umělé či přirozené výchozy popisovány ze strukturně geologického hlediska pouze přímo v terénu. Správnost výsledné interpretace je závislá na zkušenostech mapujícího geologa. Významnou roli zde hraje také jeho subjektivní názor na popisovanou geologickou stavbu. Často se při zpracovávání výsledků vyskytne problém, kdy je třeba ověřit v minulosti provedenou interpretaci. Bohužel některé umělé výchozy z odstupem času již nemusí existovat. Maximálně existují odebrané vzorky, zápisky, náčrty, seznamy strukturních měření a fotografie. Nic z toho však nenahradí prostorový vjem daného výchozu. Navíc geolog v terénu identifikuje a klasifikuje pouze ty geologické struktury, ke kterým se fyzicky dostane (části výchozů ve výškách není schopen detailně popsat). Pokud bude k dispozici prostorový záznam východu s narendrovaným fotozáznamen, bude možné z odstupem času se k interpretaci vrátit a velmi detailně posoudit danou situaci znova, bez rušivých vlivů a případně problematické partie výchozu konzultovat s kolegy. Navíc navrhovaný systém umožní semiautomaticky vyhledat zkoumané struktury ze záznamu a statisticky posoudit jejich četnost. Projekt si klade za cíl vytvořit postup prostorového skenování vybraných lokalit pomocí 3D laserového skeneru tak, aby byly v maximálně možné míře zachyceny detaily pro následnou analýzu obrazu a 3D scénu. Následně bude vytvořen metodický postup identifikace, extrakce a klasifikace geologických struktur ze skenovaného záznamu. Počítačové propojení 3D dat s obrazovými daty ve viditelném spektru umožňuje zvýšit přesnost identifikace a extrakce rozhraní geologických struktur. Identifikaci průběhu těchto rozhraní z klasické RGB kamery umožňuje odlišení struktur na základě jejich spektrální charakteristiky ve viditelném spektru. Každá látka na zemském povrchu se vyznačuje svojí vlastní spektrální charakteristikou. Na základě těchto poznatků je možné odlišit jednotlivé geologické struktury. Na druhé straně 3D laserové skenování nám poskytuje jiný pohled na stejný objekt. Segmentací 3D prostorových dat můžeme objekty identifikovat na základě prostorových vlastností mapovaných objektů. Průběh identifikovaných linií a ploch zaznamenáváme oproti klasické identifikace ve viditelném spektru přímo v X Y Z souřadnicích. Identifikace objektů umožňuje určovat sklony, orientace a skutečné tvary objektů. Vzájemné doplnění vlastností objektů o spektrální charakteristiky ve viditelném spektru, tvar a polohu z laserového skenování, poskytuje nové možnosti při identifikaci geologických struktur. Řešení projektu si vyžádá také vývoj nového software speciálně určeného pro úlohy identifikace geologických objektů z výše uvedených dat. Software napomůže nejen při identifikaci geologických struktur, ale také při samotné interpretaci. Pro ověření správnosti funkce systému bude vybráno pět různých lokalit a to jak z geologického hlediska (litologie lokality), tak z hlediska charakteru lokality (lom, samostatný výchoz, skalní defilé). Výsledky budou porovnány s výsledky terénního podrobného geologického mapování a na základě toho se určí míra vhodnosti použití vytvořeného systému. Členové řešitelského týmu mají dostatečnou kvalifikaci na řešení tohoto úkolu. Navrhovatel projektu disponuje znalostmi z oblasti geografických informačních systémů. V rámci svojí diplomové práce navrhl navigační systém pro zrakově postižené využívající principu laserového skenování. Navrhovatel se svojí diplomovou prací zvítězil v soutěži Galileo Masters 2014. Školitel projektu má bohaté zkušenosti z oblasti strukturní geologie. Ostatní členové řešitelského týmu mají znalosti z oblasti geologie a geologického mapování.

2015

2015

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Kisztner Juraj Ing.