Laserové skenovanie krajiny umožňuje zachytiť trojrozmernú štruktúru zemského povrchu a objektov na ňom s vysokou presnosťou a detailnosťou rádovo v milimetroch. V podobe hustého 3D mračna bodov okrem záznamu geometrie poskytuje aj ďalšie doplnkové atribúty, spomedzi ktorých je obzvlášť užitočná miera odrazivosti materiálu na povrchu. Odrazivosť je výsledkom interakcie tohto materiálu a dopadnutého elektromagnetického žiarenia. Laserové skenovanie využíva vlastné infračervené žiarenie a tak ho možno využiť pre skenovanie povrchov tmavých priestorov, akými sú aj jaskyne. Hodnoty odrazivosti vlnovej dĺžky použitého lasera súvisia so zložením hornín, v ktorých jaskyňa vznikla.
Presne tieto súvislosti kolektív výskumníkov z Ústavu geografie PF UPJŠ v Košiciach, University of Louisiana at Lafayette (USA) a Université Côte d’Azur, Université de Rennes, Université de Toulouse (Francúzsko) využil v roku 2018 v rámci expedície do jaskyne Gouffre Georges s cieľom presne zmapovať geologické vlastnosti a prejavy tektoniky v severnom úbočí francúzskych Pyrenejí. Jaskyňa Gouffre Georges je unikátna tým, že sa formovala pozdĺž kontaktu výrazne odlišných typov hornín – jurských a spodnokriedových karbonátových hornín a premenlivo serpentinizovaného lherzolitu s pôvodom v hornej časti zemského plášťa, zriedka pozorovateľných na zemskom povrchu. Veľké rozmery jaskyne (300 x 40 x 40m) nedovoľujú priamy bezpečný prístup geológa k stenám a stropu, aby odobral vzorky horniny, zmeral sklony vrstiev a už vôbec nie zameral ich presnú polohu v rámci jaskyne a voči Zemi. Laserové skenovanie tieto prekážky do veľkej miery prekonalo.
Avšak použitie intenzity odrazeného laserového lúča pre diferenciáciu materiálov a interpretáciu hornín v rámci skúmania ich vzájomného uloženia vyžaduje kalibráciu a korekcie ovplyvňujúcich faktorov, ktoré sú v prípade jaskyne odlišné ako v nadzemnom prostredí. Z tohto dôvodu výskumný tím na čele s doktorandkou Michaelou Novákovou z Ústavu geografie PF UPJŠ navrhol postup korekcie intenzity odrazu z pozemného laserového skenovania, ktorý zohľadňuje vplyv polohy skenera vzhľadom na povrch jaskyne a mikromorfológie jaskynných povrchov. Taktiež sa podarilo eliminovať vplyv pohltenia časti laserového lúča atmosférou, čo sa v bežnom prostredí mimo jaskyne doposiaľ pre pozemné laserové skenovanie považovalo za zanedbateľné. Jaskynný aerosól podobný jemnej hmle však značne oslabuje skenerom vysielané žiarenie. Okrem navrhnutej metodiky korekcie bol taktiež využité lokálne klastrovanie pre analýzu a klasifikáciu už korigovaných dát získaných z celej mapovanej časti jaskyne. Odstránil sa problém rôznej miery odrazivosti v dôsledku rôzneho nasýtenia materiálu vodou. Takto pripravené dáta umožňujú geológom korektne študovať vzájomné uloženie a orientáciu rozdielnych hornín v jaskyni v počítači aj v miestach, kde nie je bezpečný fyzický prístup.
Z vedeckého hľadiska ide o prvú komplexnú prácu v jaskynnom prostredí v oblasti mapovania hornín v jaskyni, pričom použitie navrhovaného postupu je možné pre akýkoľvek laserový skener a otvára dvere pre automatickú diferenciáciu materiálov v jaskynnom prostredí, v pri výstavbe tunelov, ako aj na povrchu počas nepriaznivých poveternostných podmienok, vhodnú pre širokú škálu aplikácii. Navrhnutá metodika korekcie bola publikovaná v prestížnom vedeckom časopise Remote Sensing of Environment (IF = 13,85).
Nováková, M., Gallay, M., Šupinský, J., Ferré, E., Asti, R., de Saint Blanquat, M., Bajolet, F., Sorriaux, P. (2022). Correcting laser scanning intensity recorded in a cave environment for high-resolution lithological mapping: A case study of the Gouffre Georges, France. Remote Sensing of Environment, 280, 113210. https://doi.org/10.1016/j.rse.2022.113210
Publikovaný výskum vznikol v rámci projektov financovaných z prostriedkov MŠVVŠ SR VEGA 1/0798/20 “Synergistic use of multisource remote sensing data in Earth system research” a VEGA 1/0168/22 “Paleogeographic and geodynamic interpretations of detrital minerals from selected areas of the Western Carpathians: a case study identifying the nature of transport conditions and source areas in karst and non-karst areas”. Laserový skener bol zadovážený v rámci budovania Univerzitného vedeckého parku TECHNICOM spolufinancovaného zo štrukturálnych fondov Európskej únie (ITMS: 26220220182, ITMS2014+: 313011D232).
