“深入大自然，你就会更好地理解一切，”阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)说。事实上，深入研究冰川可以帮助我们了解气候变化。但是冰川探险是出了名的危险。即使是在融水和地形在冰中形成开口和洞穴的地方，也可能由于崩塌和冰块掉落的风险而无法进入。尽管如此，许多基本的物理和生物过程都在冰川的洞穴和裂缝中进行，这使它们成为一个具有挑战性但富有成果的研究领域。一组科学家和勘测员开始了对巴塔哥尼亚冰川的考察，以收集冰流和动态的数据。他们集成了几种3D激光扫描仪器和技术:地面激光扫描(TLS)、无人机(UAV或“无人机”)摄影测量测量和GNSS智能天线。
来自VIGEA虚拟地理机构的勘探者和洞穴学家Tommaso Santagata表示，技术进步带来了越来越紧凑的仪器，即使在像冰川这样的极端野外环境中，也能实现更快速的数据采集和强大的处理能力。“地面激光扫描可以给我们提供很多信息，例如，我们可以将这些信息与卫星数据合并，以更好地了解冰川的移动速度和冰川表面发生的变化。这个想法也是为了更好地理解这些变化是如何在洞穴和冰川附近的环境中引发其他变化的，因为它们都是相互关联的。”
阿根廷洛斯冰川国家公园的佩里托莫雷诺冰川每年吸引近10万游客。莫雷诺冰川是由南巴塔哥尼亚冰原形成的48个冰川之一，该冰原覆盖了250多公里2向东延伸30多公里。在它的前方，莫雷诺河穿过阿根廷湖的布拉佐里科支流，形成了一道天然的堤坝。在全球变暖和气候变化的背景下，莫利诺冰川的冰块在过去的半个世纪中相对稳定，这是不寻常的，也使该地区的其他冰川与众不同。因此，科学家们对冰川如何应对未来气候变化进行了研究。
这次探险
2017年3月，意大利人组织了一支队伍La Venta Esplorazioni Geografiche和法国的Spélé ' Ice合作徕卡地质系统-六边形的一部分——以及几位学术伙伴，开始研究佩里托·莫雷诺冰川。考察队成员和项目研究人员试图更多地了解居住在冰川上的微生物区系和动物群，并更好地了解冰的动力学和冰川融化的速度。
该团队还想调查和绘制至少一个冰川洞穴的地图。为此，在冰川底部由一条进水口凿出的开口提供了一个有价值的研究对象。由于洞穴太过危险，无法步行探索，因此在安全距离内进行了激光扫描和无人机摄影测量，绘制了洞穴内部和洞穴入口周围50-60米的区域。
视频提供:Martino Frova - La Venta。
的技术
巴塔哥尼亚探险队提供了另一个新仪器和技术的例子，在这个例子中，激光扫描和无人机摄影测量正在给地理测量带来革命性的变化。桑塔加塔说:“这些技术越来越多地用于地质研究，比如在洞穴中或计算冰表面和冰体积变化。”“三维激光扫描技术可以在几分钟内获取以三维坐标表示的数百万个点，在非常高的空间密度下，在复杂的多面表面上。密集的点云包含了大量的数据，可以用于表示和分析。”
在佩里托·莫雷诺探险队中，他们使用了徕卡ScanStation P40，可在高达270米的距离捕捉高质量的3D数据和高动态范围(HDR)成像。激光扫描仪是用徕卡CS35平板电脑，这也使团队成员能够在仍在现场的情况下验证部分处理的数据。“立即处理数据非常容易，”Santagata评论道。“在这个领域，如果你获得了所有的数据，你可以马上看到，这是非常棒的。”
两小时八次扫描
在一次耗时约两个小时的手术中进行了8次激光扫描，手术时间是在下午晚些时候，以避免阳光直射。集成在激光扫描仪中的相机用于生成彩色点云，并拍摄360°全景图像。在30-70米高度进行了两次无人机摄影测量飞行。它们以DNG文件格式生成了大约120张地理参考照片。
为了了解日常的移动和冰的消融情况，研究小组使用了徕卡GS16万岁．这是一个“自学习”的GNSS智能天线，意味着该仪器被设计用来区分强信号和弱信号或噪声信号，并只专注于那些提供最佳性能的信号。GNSS智能天线用于获取无人机摄影测量测量的地面控制点的测量数据，并确定冰川南北带的速度和海拔变化。通过将仪器与CS35平板电脑配对，该团队可以再次验证并直接在现场部分处理数据。在为期四天的实地调查中，该装置能够测量冰川边缘和中心的冰流动速度，并观察冰川表面形态的变化。“即使在这么短的时间内，这些变化也是显著的!”一位探险队成员惊叹道。
在交互式3D模型中可视化数据
为了对齐点云并创建一个3D模型，调查团队使用了Leica Cyclone点云处理软件。然后对模型进行进一步处理徕卡气旋博士3从激光扫描和摄影测量数据中获得多种输出和精加工。Cyclone 3DR处理大多数行业标准格式，因此该团队可以将激光扫描数据与无人机拍摄的图像合并，创建模型。为了与团队外的同事分享3D数据，他们使用了徕卡地球系统公司的免费软件观众的地方．这使得任何人——即使是没有3D建模经验的人——都可以轻松地查看和操作点云。
良好的科学
随着全球变暖和气候变化的进展，科学界面临的关键问题是，冰川会融化多少、以多快的速度融化，以及这对地球上的生命意味着什么。我们可以肯定的一件事是，在寻找答案时，地理信息学将是必不可少的。
佩里托·莫雷诺探险队标志着一个新的探索传统，可以追溯到著名的19世纪th莫雷诺冰川就是以他的名字命名的。数十年来研究冰川的专家们目睹了冰川变薄和退缩的惊人速度。就冰的质量而言，莫雷诺河相对稳定，这使它成为一个异常现象。但这座冰川也在变薄。这里的冰川正在以前所未有的速度退缩，一些低海拔地区的冰川预计将在未来25年内完全消失。这一过程大大加剧了海平面上升，并对该地区城市淡水供应的可持续性、农业和水电的未来提出了疑问，因为这些往往依赖冰川或积雪径流。
紧凑而强大的数据收集仪器和技术，以及可在现场访问的直观数据处理解决方案，使这次考察带回了大量的数据和信息进行分析——这些数据和信息是测量冰层进一步变化的准确记录，并为泄漏的目的创建3D模型。
激励和教育
项目产出已经鼓舞和教育了下一代专业人员。在探险之后，360°的照片从3D模型和交互式3D模型产生。2019年在意大利撒丁岛举行的国际洞穴学会议上，游客可以通过虚拟现实眼镜探索该模型，以更深入地体验冰川内部的地貌。该3D模型现已在网上公开。
值得注意的是，洞穴的3D激光扫描并不是这次考察的主要目标。这些技术和仪器在现场、在正确的时间、正确的地点使用，使它们能够获得重要的数据收集。这些数据现在可以用于比较，以便更好地了解这部分冰川的未来变化。这是未来值得追求的目标。
参与该项目的组织
Los Glaciares国家公园，La Venta, Spélé ' Ice，米兰-比卡大学，巴黎自然历史博物馆，巴黎狄德罗大学，佛罗伦萨大学，博洛尼亚大学，VIGEA -虚拟地理机构和莱卡地质系统- Hexagon的一部分。
学科交叉渗透
巴塔哥尼亚远征队的一个主要目标是从冰晶中收集微生物样本，冰晶是冰川上的灰色粉状沉积物。由于颜色较深，它们在冰面上形成了洞，为微生态系统的发展创造了空间。利用摄影测量技术，VIGEA的Tommaso Santagata创建了由该团队的生物学家取样的主要低温晶体的3D模型，证明了在现场拥有多功能和可管理的仪器的价值。