Brána mračnem posetá

Proces je to velmi tichý a rychlý. Laserový paprsek (našeho) geodetického skeneru mapuje realitu rychlostí 50 000 bodů za sekundu. Hlava přístroje se otáčí a laser se odráží od viditelných objektů v okolí. Přístroj přitom přesně zaznamenává úhel každého impulsu a čas, který elektromagnetickému signálu zabrala cesta zpět do optiky zařízení. Výsledkem měření jsou souřadnice (x, y, z) míst, kde se paprsek od okolního terénu odrazil. O tomto bodu víme nejen to, s jakou intenzitou se laser odrazil, ale také reálnou barvu místa odrazu, kterou získáváme z kamery zabudované do skeneru. Vzhledem ke značnému počtu naskenovaných bodů zachytíme reálný svět do virtuálního modelu (obr. 3). Ten je tak přesný, že se z něj dají odečíst detaily o velikosti pouhých milimetrů, což platí i při měření trvajícím jen několik minut. Touto problematikou se zabývá oddělení environmentální geografie Ústavu geoniky Akademie věd.

Jistou nevýhodou může být obrovské množství dat, jež při měření vzniknou. Na rozdíl od klasického měření, při kterém geodet vybírá body pro zaměření sám, se totiž během neselektivního skenování od sebe nerozlišují jednotlivé objekty. Body náležící k povrchu, k vegetaci či ke konkrétnímu umělému objektu tak splývají v jeden velký balík bodů, který proto bývá nutné v počítači upravit a rozčlenit.

Pravčická a Amatérská

Tímto způsobem jsme zkoumali největší přirozenou pískovcovou skalní bránu v Evropě – Pravčickou bránu. Dali jsme si za úkol získat její přesný prostorový model, podle něhož pak polohově i výškově upravíme data geofyzikálního průzkumu o vnitřním stavu tělesa brány. Výsledky geofyzikálního měření pak budeme moci vložit do 3D modelu a vytvořit tak názornější prostorovou prezentaci získaných poznatků. Současně mohou data z pozemního laserového skenování Pravčické brány sloužit také pro přesné proměření, objemové analýzy (obr. 4) nebo jako předloha pro 3D tisk tohoto jedinečného skalního útvaru.

Obdobně zkoumáme část nejdelšího krasového jeskynního systému v Česku, Amatérské jeskyně. Vytvořili jsme tu přesný prostorový model cca 2 km z 11 km spletitých jeskynních chodeb, který nám následně umožní simulovat hydrologický režim vzestupu a poklesu hladin podzemních řek. Společně s kolegy z Českého hydrometeorologického ústavu předpokládáme, že model nám pomůže upřesnit polohu pramene Punkvy, nejvýznamnějšího vodního toku v Moravském krasu, který vzniká podzemním soutokem Sloupského potoka a Bílé vody právě v Amatérské jeskyni. Nad to nám 3D model umožní přiblížit návštěvníkům Moravského krasu nepřístupné prostory (obr. 5) alespoň formou 3D modelu a vytvoření populárně-naučných vzdělávacích materiálů na podporu výzkumů a ochrany krasových území.

Dokonalost pro všechny

Díky možnostem pozemních laserových skenerů pořizovat dokonalé virtuální modely prostoru nebo objektů se jejich využití rychle rozšiřuje i mimo obor geodézie. Své místo nacházejí např. v technických vědách při zaměření stavu tunelů, deformace dopravních komunikací, kolejí či mostů. Ve společenských vědách s nimi lze pořizovat detailní modely mincí, soch, archeologických nalezišť, fasád a interiérů historických domů. Přírodovědci je využijí kupř. k vytvoření modelů jeskyní, ledovců a vysoce přesných digitálních modelů tvaru zemské kůry. Pro geografy životního prostředí je zase zajímavé opakované měření lokality s určitým časovým odstupem. Získaná data vypovídají o dynamice současných modelačních, zejména extrémních procesů, jako jsou říční eroze a akumulace nebo svahové pochody sesouvání a řícení.

Takto například ve spolupráci s Národním parkem Podyjí skenujeme jedinečný jev skalního řícení v jeskyni Ledové sluje v kaňonu řeky Dyje nebo pro Geografický ústav Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně monitorujeme říční eroze a hromadění štěrku v řece Bečvě.

Pozemní laserové skenování patří mezi moderní technologie s výrazným vývojovým trendem. Rychlosti skenování neustále rostou (nyní jsou již v řádu milionů bodů za sekundu) a současně se zmenšují a odlehčují přístroje. Zatímco ještě před pár lety vážily desítky kilogramů, dnes jsou to už jen jednotky. Vizí do budoucnosti je spojení přesného klasického neselektivního měření s velmi rychlým automatickým skenováním do jednoho přístroje.