Geomagic Wrap: взять под контроль катастрофу

Опубликовано: 29 марта 2022 12:48:00

Центральная Флорида известна своими шикарными видами. Здесь всегда солнечно, много озер, популярные среди туристов места и знаменитые набережные. Но есть одно обстоятельство, о котором мало кому известно: воронки, большие карстовые провалы.

Такие деформации земной поверхности образуются из-за обвала толщи грунтов над полостями, находящимися в карстовых породах, и сопровождаются разрывом грунта. 

Вид с воздуха на 260-футовую воронку в округе Паско, штат Флорида                                             Вид с воздуха на 260-футовую воронку в округе Паско, штат Флорида

Хорошо, что есть эксперты, готовые прийти на помощь в случае природной катастрофы, и надежное программное обеспечение, Geomagic Wrap

Команда ученых, возглавляемая докторами Лори Коллинз и Трэвисом Дорингом, доцентами-исследователями библиотек Университета Южной Флориды (USF) и Школы геонаук, осуществляет сбор и анализ данных об этом опасном природном явлении с помощью программного обеспечения 3D-сканирования 3D Systems Geomagic Wrap®. 

На базе собранной информации создаются модели, которые предоставляют новые возможности для совместного использования 3D-объектов для библиотек USF и предлагают новые инструменты для цифрового обучения студентам и другим исследователям. 

Аннотированная, включенная VR и 3D-печатная модель, созданная в Geomagic Wrap
Модель Sketchfab со значениями глубины, созданными в Geomagic Wrap: аннотированная, с поддержкой VR и возможностью 3D-печати 

В семь утра 14 июля 2017 года в округе Паско, штат Флорида, внезапно возникла одна из самых больших воронок. 



Вот как выглядела улица до катастрофы. Фото сделаны в апреле 2013 года.

Сравните фото, сделанные в апреле 2013 года, и в июле 2017 года, несколько часов спустя после начала проседания карстовых пород. Появившись рано утром, небольшая яма начала резко расти и превратилась в гигантскую карстовую воронку, наполненную водой с грязью и обломками домов. 



Огромная полость поглотила два дома и сделала опасным проживание поблизости.  



Отверстие в земле составило 76 метров в ширину и 15 метров в глубину. Это самая большая воронка за 30 лет в округе, где регулярно появляются такие провалы.  


В общей сложности пострадало 11 домов и более 100 было обесточено. К счастью, из проживающих там людей никто не пострадал. В таких случаях решающее значение имеет время. Нужно было быстро оценить ситуацию и спрогнозировать последствия.


Ученые изучают это опасное природное явление с помощью 3D-сканирования и программного обеспечения Geomagic Wrap. Полученные модели дают возможность совместного использования 3D-объектов и предлагают новые инструменты для цифрового обучения другим исследователям.

Администрации города знала, что сбор данных для контроля и прогнозирования будущего роста воронки необходимо произвести срочно и это чрезвычайно сложно. 

Для решения этих задач пригласили команду ученых.

Использовались различные методы сбора данных, было создано множество изображений с помощью дронов. Но были необходимы дополнительные технологии для получения детализированной картины.

Был применен 3D-сканер FARO. Ученые провели 3 сканирования, были внесены дополнительные высокодетализированные слои в коллекцию данных. 

 
Доктор Лори Коллинз собирает данные о провале с использованием технологии георадара. 

Используя георадар с GPS-управлением, Коллинз и ее помощники смогли записать подземную информацию, которая соответствовала их подробному картографированию поверхности.

«Возможность комбинировать подповерхностную и поверхностную информацию в этом типе разрешения и в 3D позволяет получить исследователям более глубокое понимание процессов образования воронки» – говорит Лори Коллинз.

Однако ученым нужен был общий способ обработки множества данных, полученных разными путями.

«Нам нужно было иметь возможность воплотить эти данные в жизнь таким образом, чтобы их можно было количественно оценить. С помощью Geomagic Wrap нам удалось сделать это», – отметила Коллинз.

Данные облака точек, перенесенные в геомагическую оболочку со сцены ФАРО  
Данные 3D облака точек, перенесенные в Geomagic Wrap со сцены ФАРО

Geomagic Wrap — это высокопроизводительное программное обеспечение для реверс-инжиниринга, в основном используемое для моделирования поверхности. Тем не менее, Коллинз и ее команда смогли вывести Geomagic Wrap на новый уровень в качестве мультиплексора для различных форматов данных.

Доработка 3D модели в Geomagic Wrap 
Доработка 3D-модели в сочетании с данными домашнего участка для изучения потенциала воздействия на дом  

Лидарные изображения были преобразованы в цифровые данные и импортированы в Geomagic Wrap для создания сравнений поверхности до появления воронки. Данные облаков точек с наземных 3D-сканирований, а также данные подземных измерений с помощью георадара и ручного зондирования для изучения глубины воронки были импортированы в Geomagic Wrap и интегрированы с данными, полученными дронами с воздуха. Как только все было объединено в единую платформу Geomagic Wrap, Коллинз и ее команда смогли создать серию поверхностных и подповерхностных моделей результата катастрофы. 

«Новые функции и измерения Geomagic Wrap позволили легко собирать и анализировать множество различных форм данных в одном программном приложении», – отметила доктор Коллинз. 

Версии модели провала, сделанные в разное время, в цифровом и печатном формате ученые сравнивали друг с другом, чтобы измерить постоянно меняющуюся воронку.  

В дополнение к сравнению провала с самим собой в разные периоды времени, 3D-данные использовались для оценки высоты уровня воды в воронке. Эти данные имели решающее значение для оценки того, насколько тесно воронка связана с ближайшим озером, и предоставили измеримый способ взглянуть на ситуацию. Наличие открытого доступа к моделям было частью рабочего процесса, который также был значительно улучшен и ускорен благодаря использованию Geomagic Wrap.

Все поверхностные и подземные модели катастрофы постоянно использовались для контроля над ситуацией. Отличное качество и высокая детализация моделей воронки помогали отслеживать изменения и реагировать на них быстро и точно. 

 

Проводились работы по укреплению берегов воронки. Земля, дробленая известковая порода и песок использовались для стабилизации краев образовавшегося провала. 

В итоге воронка была сглажена до водоема.

Коллинз отметила, что в будущем возможно объединение провала с соседним озером.  

Вот так, благодаря Geomagic Wrap, удалось оперативно отреагировать на катастрофу, собрать богатый арсенал данных, отслеживать изменения и взять ситуацию под контроль.

Ещё один интересный пример вы можете прочитать в статье о том, как зависит контроль качества производства от 3D-сканирования

Источник 1



Возврат к списку