Jan
11
2016

Les scientifiques construisent un modèle haute précision des grottes de Gomantong

Situées à Sabah, à l’est de la Malaisie, les grottes de Gomantong sont un réseau de grottes calcaires de plus de 65 millions d’années, connues pour leurs nids d’hirondelles comestibles et leur population de chauves-souris, ainsi que leur écosystème complet d’animaux vivant généralement dans ces conditions sombres et humides. Malgré cet environnement hostile, Gomantong est souvent visité, soit par des collectionneurs de nids d’oiseaux soit par des écotouristes.

En juillet 2014, une expédition de sept scientifiques internationaux s’est rendue au Nord-Ouest de Bornéo pour étudier les célèbres grottes de Gomantong. Bénéficiant d’une bourse de National Geographic Society, l’une des organisations scientifiques et éducatives non lucratives les plus connues, le projet visait à obtenir une numérisation laser tridimensionnelle (3D) de haute précision du réseau complexe de grottes et à intégrer ces données numérisées au modèle altimétrique numérique de la surface de la colline de Gomantong.

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Des spécialistes de diverses disciplines venant de six pays différents ont participé à l’étude. Celle-ci était motivée par la volonté de comprendre l’interaction entre les comportements des animaux et les changements topographiques, et s’inscrivait dans la continuité des expéditions antérieures dans les grottes de Gomantong et de Siah à Sarawak. FARO s’est associé aux efforts de recherche.

Dirigée par le Professeur Donald MacFarlane du Keck Science Department, The Claremont Colleges (Californie,USA), l’équipe de recherche interdisciplinaire comprenait également Warren Robert de la Bibliothèque Honhold, The Claremont Colleges, Professeur Joyce Lundberg de la faculté Geéographie et Etudes du milieu de l’Université Carleton, Ottawa (Canada), Professeur Manfred F. Buchroithner et Dhr. Benjamin Schröter de l’Institut de Cartographie de l’Université Technique de Dresde (Allemagne), Dhr. Guy Van Rentergem de Deinze (Belgique) et Keith Christensen de Falls Church (Virginia, USA).

Prof. Buchroithner : « Cette expédition est un voyage essentiel pour collecter les données afin de réaliser un modèle 3D extrêmement détaillé qui permettra de nouvelles recherches scientifiques. La carte 3D de la grotte servira de base pour les différentes missions géographiques et biologiques que chaque membre de l’équipe entreprendra. »
Pour le biologiste des grottes, il est important de connaître la répartition exacte des chauves-souris et des salanganes, alors que pour le géologue, les lignes verticales indiquant la genèse de la grotte et les profils horizontaux donnant les lignes de contour de la hauteur sont vitaux. A cet égard, il est surtout important pour l’équipe d’assurer une exécution parfaite dès les premières étapes de la collecte de données.

 

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Différents membres de l’équipe disposaient d’une vaste expérience en termes de numérisation laser souterraine, surtout dans les grottes. Ainsi, l’équipe avait une bonne idée de ce qui était requis et de ce à quoi s’attendre dans les grottes. Etant donné que l’analyse serait effectuée dans un endroit éloigné, sombre, sale, humide et étendu, l’appareil de numérisation devait être en mesure de surmonter toutes ces difficultés.
Ayant une expérience préalable avec le Scanner Laser FARO Focus3D, le Prof. Buchroithner était pleinement conscient des capacités de l’appareil. « De toute évidence, nous avions besoin d’un appareil robuste et léger à la fois, capable de collecter des données précises, même dans des lieux de faible luminosité », explique Buchroithner. « De par mes expériences précédentes avec le Focus3D, j’étais sûr que le nouveau Focus3D X330 nous fournirait les résultats dont nous avions besoin. En réalité, cela a même dépassé nos attentes à bien des égards ! »
Pendant 17 jours sur le terrain, l’équipe a travaillé sans relâche pendant au moins huit heures par jour pour réaliser au total 270 numérisations détaillées et croisées du système de grottes. De retour au bureau, ces numérisations ont été traitées avec le logiciel SCENE de FARO, qui a finalement abouti à un modèle 3D détaillé du système de grottes que l’équipe désirait.
L’équipe de recherche était unanime sur le Focus3D X 330. Celui-ci a offert des numérisations de très grande précision de manière continuelle. Les temps de mesure ont également été réduits de manière significative vu que l’appareil pouvait traiter une grande quantité de données en quelques minutes seulement. De plus, l’efficacité énergétique et la portabilité du Focus3D X330 – en termes de poids et de forme – étaient très intéressantes pour le projet. Non seulement, l’appareil était facile à transporter, et ne nécessitait pas d’ordinateur supplémentaire ou de lourdes unités de batterie pour une journée sur le terrain.

A plusieurs reprises, l’équipe a dû effectuer des analyses dans des endroits extrêmes très exposés, où il était impossible de placer l’appareil sur un trépied. Lors de ce projet, le Focus3D X330 a été mis à rude épreuve car il a dû recueillir des données dans des positions obliques ou horizontales. Dans certaines situations, les chercheurs ont également risqué leur vie pour réaliser des numérisations en se suspendant de parois rocheuses verticales ou dans des puits de la grotte, simplement pour collecter assez de données pour un nuage de points et avoir un modèle complet. Ces « cascades » ont uniquement été rendues possibles parla capacité du Focus3D X 330 à numériser même avec un angle d’inclinaison important, contrairement aux autres appareils plus vieux qui ont besoin d’une base horizontale.

Le plus incroyable de tout est sans doute cette dernière version du SCENE qui a permis à l’équipe de pouvoir traiter les données collectées encore plus efficacement. La possibilité du logiciel de prendre en charge des enregistrements numérisés sans cibles signifie qu’il n’est plus nécessaire de positionner les marqueurs artificiels en post-traitement pour les numérisations. En réalité, le logiciel SCENE pouvait relier rapidement et précisément des données de différentes numérisations, même dans les conditions les plus difficiles. « La fonctionnalité de fusionner automatiquement les données de numérisation avec SCENE de FARO facilite grandement le traitement des numérisations », explique le Prof. Buchroithner. « Le fait que ce logiciel peut faire face à un environnement irrégulier comme les grottes de Gomantong est la meilleure preuve de sa puissance et de sa qualité. »
Le logiciel SCENE a été apprécié par l’équipe de recherche pour sa convivialité. Il leur a permis de générer facilement des rapports et d’utiliser les données CAO dans les étapes ultérieures. Les images photographiques peuvent aussi être ajoutées en vue de fournir une simulation, offrant une flexibilité dans la manipulation des données.
A la fin de l’expédition, l’équipe de recherche interdisciplinaire a pu compléter le modèle géométrique qu’ils avaient déjà. Désormais, le modèle 3D final des grottes est le plus précis au monde, et celui dont le volume de données est le plus élevé. « Nous apprécions le soutien technique que nous avons reçu de FARO ces dernières années », conclu Prof. Buchroithner. « Sans ce soutien, ces projets difficiles n’auraient pas vu le jour. A l‘avenir, j’espère pouvoir ‘conquérir’ d’autres systèmes de grottes dans d’autres parties du monde. »

 

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