GEODETSKA IZMJERA I PRIKAZ TURISTIČKOG DIJELA DONJE ... · Turković, D. Diplomski rad 3 Zahvala Zahvaljujem se mentoru doc.dr.sc. Lorisu Redovnikoviću na izboru teme te strpljenju,

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GEODETSKI FAKUTET

Diplomski rad

GEODETSKA IZMJERA I PRIKAZ TURISTIČKOG

DIJELA DONJE CEROVAČKE ŠPILJE

Dario Turković

Zagreb, 2016.

Turković, D. Diplomski rad

2

I. Autor

Ime i prezime: Dario Turković

Datum i mjesto rođenja: 14. kolovoza 1992., Ogulin, Hrvatska

II. Diplomski rad

Naslov: Geodetska izmjera i prikaz turističkog dijela Donje Cerovačke špilje

Mentori: doc. dr. sc. Loris Redovniković

Voditelj: dr. sc. Branko Kordić

III. Ocjena i obrana

Datum zadavanja zadatka: 26. siječnja 2016.

Datum obrane: 30. rujna 2016.

Sastav povjerenstva pred kojim se brani rad:

1. doc. dr. sc. Loris Redovniković

2. dr. sc. Branko Kordić

3. doc. dr. sc. Mladen Zrinjski


3

Zahvala

Zahvaljujem se mentoru doc.dr.sc. Lorisu Redovnikoviću na izboru teme te strpljenju, znanju i

savjetima tijekom izrade ovog diplomskog rada. Također se zahvaljujem voditelju dr.sc.

Branku Kordiću na savjetima.

Na kraju, veliko hvala obitelji i prijateljima na podršci tijekom studiranja.


4

Geodetska izmjera i prikaz turističkog dijela Donje Cerovačke špilje

Dario Turković

Sažetak: Geodezija u današnje vrijeme pronalazi primjenu u brojnim djelatnostima, a jedno

od njih je i speleologija. U ovom diplomskom radu prikazan je i objašnjen postupak

prikupljanja i obrade podataka 3D terestričkog laserskog skeniranja za potrebe vizualizacije

turističkog dijela Donje Cerovačke špilje. Opisane su prednosti i mane 3D terestričkog

laserskog skeniranja u zatvorenim prostorima kao što je slučaj sa Donjom Cerovačkom

špiljom. Objašnjen je postupak obrade podataka laserskog skeniranja u Open Source

programu CloudCompare. Također je napravljena vizualizacija turističkog dijela.

Ključne riječi: speleologija, 3D terestričko lasersko skeniranje, Donja Cerovačka špilja,

Open Source, CloudCompare, vizualizacija

Surveying and presentation of turist part of Lower Cerovac Cave

Abstract: Today, Survey has found it's implementation in many activities, and one of them

is speleology. In this master thesis is presented and explained procedure of collecting and

processing data of 3D terrestrial laser scanning for the purpose of visualization of Lower

Cerovac Cave. Advantages and disadvantages of 3D terrestrial laser scanning in closed

spaces are described as in the case od Lower Cerovac Cave. Procedure for processing data of

laser scanning is explained in the Open Source software CloudCompare. Also, the

visualization of turist part was made.

Keywords: speleology, 3D terrestrial laser scanning, Lower Cerovac Cave, Open Source,

CloudCompare, visualization


5

Sadržaj

1. Uvod ................................................................................................................................................ 7

2. Geografsko-geomorfološki okvir ..................................................................................................... 8

2.1. Opis područja obuhvata .......................................................................................................... 8

3. Donja Cerovačka špilja................................................................................................................... 10

3.1. Otkriće Donje Cerovačke špilje .............................................................................................. 12

3.2. Povijest speleoloških istraživanja .......................................................................................... 12

3.3. Geologija i hidrogeologija ...................................................................................................... 13

3.4. Speleogeneza ......................................................................................................................... 15

3.5. Analiza špiljske faune ............................................................................................................ 16

3.6. Ekološka obilježja podzemnih staništa .................................................................................. 17

3.7. Paleontološko – arheološka obilježja .................................................................................... 18

4. Terenska mjerenja ......................................................................................................................... 20

4.1. Instrumentarij ........................................................................................................................ 21

4.1.1. TOPCON GPS RTK HiPer SR ............................................................................................ 21

4.1.2. Mjerna stanica ............................................................................................................... 22

4.1.3. Laserski skener .............................................................................................................. 25

4.2. Geodetska osnova ................................................................................................................. 26

4.2.1. Geodetska osnova izvan špilje ....................................................................................... 27

4.2.2. Geodetska osnova unutar špilje .................................................................................... 27

4.2.3. Identične točke .............................................................................................................. 29

4.2.4. Sfere ............................................................................................................................... 30

5. Terestričko lasersko skeniranje ..................................................................................................... 32

5.1. Terestrički laserski skeneri .................................................................................................... 33

5.1.1. Podjela skenera prema načinu prikupljanja oblaka točaka ........................................... 33

5.1.2. Podjela skenera prema načinu mjerenja udaljenosti .................................................... 34

5.1.3. Podjela skenera prema načinu snimanja ....................................................................... 35


6

5.2. Prednosti laserskog skeniranja .............................................................................................. 36

5.3. Nedostaci laserskog skeniranja ............................................................................................. 37

6. Obrada podataka ........................................................................................................................... 38

6.1. Cloud sub sampling ............................................................................................................... 39

6.2. Povezivanje podataka ............................................................................................................ 40

6.3. Interactive Segmentation Tool .............................................................................................. 43

6.4. Extract section ....................................................................................................................... 47

6.4.1. Učitavanje polilinija ....................................................................................................... 47

6.4.2. Crtanje karakterističnih linija ......................................................................................... 47

6.4.3. Izrada poprečnih presjeka ............................................................................................. 48

6.5. Izrada modela ........................................................................................................................ 49

7. Vizualizacija ................................................................................................................................... 53

8. Zaključak ........................................................................................................................................ 55

Literatura ............................................................................................................................................... 57

Popis URL-a ............................................................................................................................................ 59

Popis kratica .......................................................................................................................................... 60

Popis slika .............................................................................................................................................. 61

Popis tablica .......................................................................................................................................... 63


7

1. Uvod

Geodezija je pronašla svoju primjenu u brojnim djelatnostima a jedna od njih je i

speleologija. Precizna i kvalitna mjerenja opažanih objekata, koja mogu pružiti samo geodeti,

su vrlo važna za daljnje aktivnosti tih djelatnosti.

Speleologija u Hrvatskoj razlikuje dva značajna pojma: špilje i jame. Špilja označava

speleološki objekt kod kojeg je prosječni nagib kanala manji od 45 stupnjeva, dok je jama

speleološki objekt sa vertikalnijim pružanjem kanala, tj. prosječni nagib kanala je veći od 45

stupnjeva.

Prema Zakonu o zaštiti prirode speleološki objekti su dio nežive prirode, odnosno

geomorfološke baštine, a predstavljaju prirodno formirane podzemne šupljine duže od pet

metara u koje može ući čovjek, a dimenzije ulaza su im manje od dubine ili dužine objekta

(špilje, jame, ponori, estavele, i dr.).

Prilikom izmjere speleološkog objekta potrebno je izraditi speleološki nacrt špilje ili jame,

odrediti njenu dubinu, duljinu, horizontalnu duljinu te volumen. Pritom speleolozi razvijaju

poligonski vlak sa čijih točaka se obavlja izmjera detalja. Zadatak geodetske struke je da

precizno odredi koordinate poligonskog vlaka duž speleološkog objekta te prilagodi već

postojeće speleološke nacrte stvarnom stanju. Posljednjih 10-ak godina terestričko lasersko

skeniranje postaje sve popularnije kod velikog broja djelatnosti, posebno kod onih povezanih

sa očuvanjem kulturne i prirodne baštine. Rezultat terestričkog laserskog skeniranja je vjerni

prikaz snimanog objekta koji može poslužiti u mnoge svrhe bez potrebe za ponovnim

izlaskom na teren. Model snimanog objekta može poslužiti za daljnja istraživanja i uređenja

ovih objekata, kao što je slučaj sa Cerovačkim špiljama.

Ideja ovog diplomskog rada je da se obrada podataka i vizualizacija rezultata rada naprave u

Open source softveru CloudCompare.


8

2. Geografsko-geomorfološki okvir

Masiv Crnopac, karakterističan po brojnim površinskim i podzemnim krškim fenomenima, je

najsjeverniji, najokršeniji i najviši dio jugoistočnog Velebita. Zauzima površinu od oko 35km2,

a sa dijelom zaravni do desnih obala rijeka Krupe i Zrmanje prekriva područje od oko 65km2.

Sjeverne padine Crnopca se uzdižu od južne strane Gračačkog polja sa 545 metara

nadmorske visine. Središnji dio, koji se prostire od vrhova Kita Gačešina (1227m) te

Munižabinog vrha (1098m) na sjevernom dijelu pa do V. Crnopca (1403m) na južnom dijelu,

čini okršena zaravan sa prosječnom visinom od 900 do 1100 metara. Južne padine ovog

masiva su također strme kao i sjeverne padine, te se prostiru do sjevernodalmatinske

zaravni, u koju su duboko usječeni kanjoni rijeke Zrmanje, Krupe i Krnjeze.

Najveći dio masiva Crnopca čine karbonatne breče nastale u razdoblju tercijara, koje su

taložene u transgresivnom slijedu na ostale naslage Crnopca. Krajnji sjeverozapadni dio

Crnopca čine karbonatne stijene nastale u vrijeme srednjeg i gornjeg trijasa te jurasu, dok

krajnji južni dio masiva Crnopca čine karbonatne naslage nastale u vrijeme krede.

Tektonski blok Crnopac je ograničen sa reversnim rasjedima suprotne vergencije sa sjeverne

i južne strane. Na sjeveru ga okružuje tzv. Lički rasjed koji se pruža u smjeru SZ-JI, a jugu se

prostire tzv. Velebitski rasjed koji se prostire u smjeru Z-I. Masiv je sa istočne i zapadne

strane okružen rasjedima koji imaju naglašeniju horizontalnu komponentu pomaka.

Tektonski blok Crnopca se izdiže relativno u odnosu na Gračačko polje, pri čemu su trase

rasjeda dobro vidljive u strmim i ravnim padinama (URL 4).

2.1. Opis područja obuhvata

Područje provedbe projekta su turistički uređeni dijelovi Gornje i Donje Cerovačke špilje.

Spomenute špilje zaštićene su kao geomorfološki spomenik prirode rješenjem o proglašenju

iz 1961. godine Zavoda za zaštitu prirode iz Zagreba te su upisane pod brojem 53 u Upisnik

zaštićenih područja Uprave za zaštitu prirode Ministarstva zaštite okoliša i prirode. Ubrajaju

se među najznačajnije i najljepše speleološke objekte u Republici Hrvatskoj. Cerovačke špilje

nalaze se unutar PP Velebit kojim upravlja JU PP Velebit. Sam ulazni dio u Donju Cerovačku


9

špilju temeljem uvida u akte i dostupne prostorne podatke ne nalazi se unutar PP Velebit, ali

podzemni se špiljski kanali pružaju unutar područja PP Velebit, dok se ulaz u Gornju

Cerovačku špilju, kao i podzemni špiljski kanali nalaze unutar PP Velebit. Područje planine

Velebit zaštićeno je u kategoriji parka prirode 1981. godine, donošenjem Zakona o

proglašenju planine Velebit parkom prirode (Narodne novine 24/81).

Područje PP Velebit sastavni je dio ekološke mreže Natura 2000 i vodi se pod brojem

HR5000022 – područja očuvanja značajna za vrste i stanišne tipove (POVS) te HR1000022

područja očuvanja značajna za ptice (POP). Područja ekološke mreže Natura 2000 koja su uz

neposrednoj kontaktnoj zoni Cerovačkih špilja lokalitet su pod nazivom Lička krška polja

HR1000021 (POP). Unutar buffer zone od 10 km nalaze se sljedeći lokaliteti: Izvor Jablan

HR2000981 (POVS), Otuča HR2001268 (POVS), Lisac HR2001373 (POVS), Ričica HR2001267

(POVS), Krupa HR2000874 (POVS) i Bruvno HR200294 (POVS) (Tutiš i dr., 2016).

Slika 1. Položaj Cerovačkih špilja u odnosu na područje ekološke mreže Natura 2000


10

3. Donja Cerovačka špilja

Cerovačke špilje se nalaze uz željezničku prugu Zagreb – Split, oko 4 km jugoistočno od

Gračaca, u podnožju sjeverne padine masiva Crnopca. Cerovačke špilje čine tri speleološka

objekta: Gornja Cerovačka špilja, Srednja Cerovačka špilja i Donja Cerovačka špilja. Gornja i

Donja Cerovačka špilja su uređene za posjet turista i najlakše im je pristupiti uređenom

turističkom stazom iz sela Kesići.

Cerovačke špilje otkrivene su 1913. Godine prilikom trasiranja i izgradnje željezničke pruge

Zagreb – Split, odnosno njene dionice Gračac – Knin. Špilje je otkrio i zaštitio (postavio vrata

na ulazu u Donju špilju) ing. Nikola Turkalj, jedan od projektanata i graditelja ličke pruge. Po

njemu je Donja špilja i dobila naziv, Turkaljeva špilja. On je tada istražio i Gornju špilju koja je

otprije bila poznata lokalnom stanovništvu pod nazivom „Špilja na litici Kesića“, a u čijoj su se

velikoj ulaznoj dvorani povremeno znali sklanjati od nevremena i ljudi i stoka. Za ovaj špiljski

kompleks se ustalio naziv Cerovačke špilje po Cerovcu, prvoj željezničkoj stanici od Gračaca

prema Kninu (PP Velebit, 2007).

Slika 2. Ulaz u Donju Cerovačku špilju

Uređenje špilja za turistički obilazak započelo je 1951. godine, a električna rasvjeta je

uvedena 1977. godine. Tijekom Domovinskog rada rasvjeta i putevi su bili zapušteni, a


11

dijelom i uništeni. Privatni konsecionar uređuje i ponovno otvara špilje za posjet turista

1998. godine. Danas špiljama upravlja Javna ustanova Park prirode Velebit.

Donja Cerovačka špilja nalazi se oko 15 m ispod željezničke pruge. Duljina turističke staze

također je 608 metara. Ulaz joj je manjih dimenzija, također orijentiran prema sjeveru, a

nalazi se na nadmorskoj visini od 624 m. Od ulaza se kanal proteže prema jugoistoku, a

nakon 160 m naglo skreće prema zapadu i u obliku prostranog kanala pruža se 750 m u

duljinu. Ovdje se nalazi vertikalan skok od 23 metra, a morfologija špilje mijenja se u splet

kanala i dvorana.

Na temelju provedenih mjerenja u svrhu izrade topografskog speleološkog nacrta izmjereni

su osnovni morfometrijski parametri (tablica 1). Podatci u tablici 1 prikazuju stanje na dan

1.10.2015 (Tutiš i dr.,2016).

Tablica 1. Osnovni morfometrijski parametri Donje Cerovačke špilje

Parametar Oznaka Donja Cerovačka špilja

Duljina – tlocrtna (m) Lp 3623

Duljina – stvarna (m) Lr 4058

Vertikalna razlika (m) Rv 67

Dubina (m) Dn 68

Ekstenzija (m) Ex 839

Površina min.

Pravokutnika (km2) A 0,45

Definicije parametara:

• stvarna duljina - ukupna duljina svih kanala u špilji,

• tlocrtna duljina - ukupna duljina tlocrtnih projekcija svih kanala u špilji,

• vertikalna razlika - razlika između najviše i najniže točke u špilji,

• dubina - vertikalna razlika između ulaza i najniže točke,

• ekstenzija - tlocrtna, linijska udaljenost između dvije najudaljenije točke u špilji,

• Površina minimalnog pravokutnika površina - najmanjeg mogućeg pravokutnika koji u

tlocrtu obuhvaća sve kanale u špilji.


12

3.1. Otkriće Donje Cerovačke špilje

Prilikom trasiranja strateški važne željezničke pruge kroz Liku na dionici između Gračaca i

Knina, na podnožju sjevernog obronka Crnopca 1913. godine otkriven je ulaz u špilju.

Trasiranje je vodio građevinski inženjer Nikola Turkalj. Na dijelu trase u blizini zaselka

Cerovac 13. listopada 1913. u obronku brda otkriven je uski prolaz iz kojeg je izlazila para.

Ulaz je ubrzo proširen i otkrivena je prostrana špilja. Zbog opasnosti da trasirana pruga

prođe kroz podzemni objekt, odmah su obavljena geodetska snimanja špilje (oko 300 m

duljine) kojima je ustanovljeno da nema opasnosti za prugu jer je nadsloj čvrste stijene iznad

špilje do predviđene trase pruge debeo 12 do 15 m. S obzirom na to da je već tada imao

iskustva sa špiljama, Turkalj je uvidio veliki turistički potencijal otkrivene špilje pa je dao

ugraditi vrata na njezinom ulazu. O otkriću špilje pisao je tek godinu dana kasnije, jer nije

želio da ljudi dolaze na gradilište i ulaze u špilju dok se ne osigura kontrolirani ulazak.

Tijekom radova na trasiranju i gradnji pruge Turkalj je zašao dublje u špilju i naveo da je

njezina duljina sigurno veća od jednog kilometra. Nažalost, sva dokumentacija o gradnji Ličke

pruge bila je pohranjena u upravi tadašnjih Željeznica u Budimpešti te je za vrijeme Drugog

svjetskog rata uništena pa je tako uništena i Turkaljeva dokumentacija o ovom speleološkom

objektu. U vrijeme gradnje pruge Turkalj je u usjeku ispred Drugog tunela otkrio i ulaz u

Srednju Cerovačku špilju, ali je nije istraživao (Tutiš i dr., 2016).

3.2. Povijest speleoloških istraživanja

Speleološka istraživanja Cerovačkih pećina počela su tek nakon završetka Drugog svjetskog

rata. Tijekom 1948. Gornju Cerovačku špilju posjetili su u nekoliko navrata Vladimir

Redenšek i Draga Stanković te su u špiljama tražili špiljsku faunu. U Donju špilju tada nisu

mogli ući jer je bila zatvorena vratima.

Odmah po završetku Drugog svjetskog rata, 1947., nastavljena su znanstvena istraživanja u

Donjoj Cerovačkoj špilji. Istraživanje su vodili geolozi Ivan Crnolatac i Milan Herak te su

opisali i objasnili nalaz kostiju špiljskog medvjeda. Ivan Crnolatac nekoliko je godina kasnije

napisao članak za časopis Speleolog pod nazivom „Geološki uvjeti stvaranja spilja kraj

Gračaca i njihove prirodne ljepote“ u kojem navodi da je poznata duljina Donje špilje preko

tisuću metara, a zbir svih hodnika špilje par tisuća metara.


13

Slika 3. Prvi nacrt Donje Cerovačke špilje (Krešimir Polak, 1951.)

Članovi Speleološke sekcije PD Željezničar i dalje su posjećivali Cerovačke špilje te su ih

odlučili ponovno detaljnije topografski snimati – u mjerilu 1 : 500, tako da su već koncem

1956. bili izrađeni novi nacrti špilja. Duljina istraženih dijelova špilja prešla je 3000 m

(Božičević, 1957). Gornju špilju snimili su Tomica Krivec i Vlado Božić, a Donju Slavko

Marjanac, Tomica Krivec, Vlado Božić i Mirko Malez. Tada je ustanovljeno da obje špilje

predstavljaju jedinstveni špiljski sustav, odnosno da su špilje najvjerojatnije spojene iako

samo mjesto spoja nije pronađeno (Tutiš i dr.,2016).

3.3. Geologija i hidrogeologija

Cerovačke špilje oblikovane su u tercijarnim, karbonatnim brečama koje su u literaturi

uglavnom poznate kao Jelar breče ili u novije vrijeme kao Velebitske breče (Velić i dr. 2014).

Breče se sastoje od ulomaka starijih karbonatnih stijena, uglavnom vapnenaca, a rijetko

dolomita. Ulomci karbonatnog krša koji čine Velebitske breče mogu biti jurske, kredne i

eocenske starosti. Iako je postanak ovih breča još uvijek nedovoljno razjašnjen, smatra se da

su breče nastale tijekom orogenetskih pokreta Velebita u oligocenu i miocenu (Velić i dr.

2014). Velebitske breče sastoje se od kršja različite veličine koje je vrlo slabo zaobljeno i loše

sortirano. Iako su stijene u Cerovačkim špiljama velikim dijelom prekrivene sigovinom, može

se ustvrditi da su breče vidljive duž cijelih špilja. Ipak, još uvijek postoje određene

nedoumice. Primjerice, na nekoliko mjesta duž glavnog kanala Donje špilje vidljivi su svježi

izdanci tamnosivih, karbonatnih stijena za koje se makroskopski ne može utvrditi da su

brečaste strukture. Neki raniji istraživači (npr. Pepeonik, 1970) smatrali su da se u udaljenijim

dijelovima Donje špilje (Pepeonikov kanal) pojavljuju starije, uslojene, karbonatne stijene.

Međutim, utvrđeno je da se i ovdje radi o Velebitskim vapnenačkim brečama te se


14

najvjerojatnije ne radi o uslojenosti već o zoni više paralelnih, rasjednih pukotina. Također,

primjetno je da se veličina ulomaka razlikuje duž špiljskih kanala što bi isto trebalo bolje

istražiti.

Slika 4. „Kameni svatovi“

Cerovačke špilje nalaze se u južnom krilu Ličkog rasjeda koji se pruža u smjeru

sjeverozapadjugoistok, stoga su dijelovi obje špilje pod utjecajem te zone, ali i tektonskih

diskontinuiteta drukčije orijentacije. Orijentacije glavnih grupa tektonskih diskontinuiteta

zabilježenih u Cerovačkim špiljama su: SZ-JI, Z-I i SI-JZ. Pukotine orijentacije SZ-JI dominiraju

u ulaznim dijelovima, dijelu turističkog kanala, Mamutovoj dvorani i kanalu iza Krtičjeg rova.

Pukotine orijentacije Z-J dominiraju u Velikoj dvorani i Pepeonikovom kanalu.

U tijeku je detaljno snimanje strukturnih elemenata čiji bi rezultati trebali dati jasnije

odgovore o utjecaju tektonike na speleogenezu Cerovačkih špilja. Radi mjerenja smjera i

intenziteta tektonskih pokreta duž aktivnih diskontinuiteta trebalo bi postaviti jedan ili više

ekstenzometara. U hidrogeološkom smislu stijene u kojima se nalaze Cerovačke špilje dobro

su propusne, okršene, karbonatne stijene. Međutim, špilje se nalaze iznad epifreatske zone

pa izostaju glavni vodeni tokovi za koje se pretpostavlja da se nalaze niže. S obzirom na to da

se kanali Cerovačkih špilja nalaze u vadoznoj zoni, u njima se javlja cijednica i prokapnica koja

se gravitacijski kreće prema nižoj epifreatskoj zoni. U špiljama se također nalazi nekoliko

povremenih kraćih tokova te manjih akumulacija vode. Ove su pojave tzv. visećeg karaktera,

odnosno nalaze se iznad razine podzemne vode, a nastaju samo za vrijeme hidrološki


15

aktivnog razdoblja i uvjetovane su lokalnim naslagama špiljske gline ili zadržavanju u

udubinama iza sigastih barijera (Tutiš i dr.,2016).

Slika 5. Sige

3.4. Speleogeneza

Postanak Cerovačkih špilja vezan je uz hidrogeološki i geomorfološki razvoj Gračačkog polja,

masiva Crnopca i kanjona Zrmanje. Vode koje danas poniru u Gračačkom polju (Otuča i

Žižinka) teku podzemno i izbijaju na površinu kroz izvore s južne strane masiva Crnopca, u

kanjonu rijeke Zrmanje. Erozijsko – korozijskim radom ovih podzemnih voda nastaju

podzemni, krški kanali. Relativan visinski odnos Crnopca i Gračačkog polja znatno se je

promijenio tijekom neotektonske etape. Nekadašnja ponornica svojim je korozijskim i

erozijskim radom stvarala kanale Gornje Cerovačke špilje (a vjerojatno i neke starije na višem

nivou) što se najvjerojatnije odvijalo u epifreatskim uvjetima. Zbog neotektonskog izdizanja

Crnopca ponorne vode ponirale su na sve nižim nivoima, dok su fosilni kanali izdizanjem bili

„odneseni“ na više nadmorske visine, iznad razine recentno aktivnih, podzemnih tokova.

Tako su prvo nastali kanali gornje etaže Gornje špilje, a zatim kanali Srednje, potom Donje i

na kraju donje etaže Gornje Cerovačke špilje. Potom je i ova, zasad najniža poznata etaža,

dobila svoju hidrogeološku funkciju krškog provodnika koju je danas preuzeo niz ponora uz


16

rub Gračačkog polja. Cerovačke špilje, dakle, predstavljaju nekoliko generacija špilja u

ponorskom dijelu ovog sustava. One danas nisu aktivne, a njihovu funkciju preuzeli su ponori

uz južni rub Gračačkog polja na nižoj nadmorskoj visini (~550 m) (Tutiš i dr.,2016).

3.5. Analiza špiljske faune

Pregledom literature i dosadašnjim istraživanjima u Cerovačkim špiljama ukupno je utvrđeno

preko 30 različitih životinjskih vrsta. Najveća biološka važnost očituje se u tome što su

Cerovačke špilje tipski lokaliteti (locus typicus), tj. u njima je po prvi put pronađena i

znanstveno opisana neka nova životinjska svojta.

Donja Cerovačka špilja tako je tipski lokalitet za pet vrsta:

• puž Zospeum pretneri Bole, 1960.,

• pauk Stalita pretneri Deeleman-Reinhold, 1971.,

• stonoga Brachydesmus likanus Strasser, 1962.,

• kornjaš Parapropus sericeus augustae G. Müller, 1941.,

• kornjaš Redensekia likana likana Z. Karaman, 1953 (Tutiš i dr.,2016).

Slika 6. Endemična vrsta pauka, Stalita pretneri (foto Martina Pavlek)


17

3.6. Ekološka obilježja podzemnih staništa

Glavni ekološki uvjeti karakteristični za špilje i jame te ostala podzemna staništa jesu

nedostatak svjetlosti, relativno stabilna temperatura zraka i visoka vlažnost zraka (Gottstein

Matočec i dr., 2002).

Primarni producenti tj. autotrofni organizmi (alge, mahovine i više biljke) zbog izostanka

svjetlosti nisu prisutni u podzemlju, tako da su podzemna staništa ovisna o unosu organske

tvari iz nadzemnih staništa. Poremećaji u površinskim staništima (kao što su kamenolomi,

prevelika sječa drveća, ilegalna odlagališta otpada, zagađenje voda) mogu spriječiti unos

hrane i zagaditi podzemna staništa pa je fauna koja obitava u speleološkim objektima često

primarno ugrožena ljudskim aktivnostima izvan samih objekata.

Temperatura zraka u speleološkim objektima u pravilu je stabilna i uglavnom jednaka

vrijednosti srednje godišnje temperature područja na kojem se objekti nalaze. Kolebanja

temperature najveća su u ulaznim dijelovima speleoloških objekata koji su podložni utjecaju

vanjske klime.

Relativna vlažnost zraka u speleološkim objektima uglavnom je iznad 95 %. To je vrlo važan

ekološki čimbenik, pošto je većina podzemnih organizama prilagođena na visoku relativnu

vlagu zraka, tj. higrofilni su. U slučaju smanjivanja vlage i isušivanja staništa organizmi se

povlače u mikropukotine matične stijene.

Temeljem Nacionalne klasifikacije staništa (NKS; Gottstein, 2010) unutar Cerovačkih špilja

možemo razlikovati sljedeće stanišne tipove:

• polušpilje i ulazni dijelovi špilja (NKS H.1.1.1.)

• špilje i špiljski sustavi s troglobiontnim beskralježnjacima (NKS H.1.1.4.)

• amfibijska krška špiljska staništa (NKS H.1.2.1.):

o higropetrik (NKS H.1.2.1.1.)

• podzemne stajaćice (NKS H.1.3.2.):

o kamenice (NKS H.1.3.2.2.)

o lokve (NKS H.1.3.2.3.)

• Intersticijska kopnena staništa (NKS H.3.1.1.)


18

Svi navedeni tipovi staništa naseljeni su raznolikim vrstama organizama koji su morfologijom

i fiziologijom prilagođeni životnim uvjetima koji prevladavaju u podzemlju. Sket (2008)

definira četiri glave skupine organizama ovisno o razini njihove prilagodbe na podzemna

staništa:

• Troglobionti: pravi špiljski organizmi koji su morfološki i fiziološki potpuno prilagođeni

za život u podzemlju i jedino tu obitavaju,

• Subtroglofili: vrste koje mogu stalno ili povremeno naseljavati podzemna staništa, ali

su usko povezani s epigejskim staništima zbog raznolikih životnih funkcija

(npr.hranjenje, reprodukcija),

• Eutroglofili: primarno površinske (epigejske) vrste koje tvore stalne podzemne

populacije gdje se hrane i razmnožavaju,

• Troglokseni: vrste koje se sporadično pojavljuju u podzemnim staništima i nisu u

mogućnosti uspostaviti trajne populacije u podzemlju.

Podzemna fauna, a naročito visokospecijalizirani troglobionti, usko su specijalizirani na

podzemna staništa gdje ima malo hrane, gdje su male temperaturne promjene i vlada velika

vlažnost zraka. Upravo zbog visokog stupnja njihove prilagodbe, manje promjene u

navedenim ekološkim čimbenicima mogu dovesti do izumiranja tih organizama (Tutiš i

dr.,2016).

3.7. Paleontološko – arheološka obilježja

Špilje i jame specifična su mjesta čije karakteristike (odsutnost atmosferilija i insolacije,

konstantnost temperature i vlage, sedimentacija) omogućuju vrlo dobro i dugotrajno

očuvanje paleontoloških i arheoloških nalaza. Zbog toga su speleološki objekti izuzetno važni

kao izvori podataka iz povijesnih, prapovijesnih i geoloških razdoblja. Tako je primjerice

najveći dio nalaza fosilnih ostataka životinja iz razdoblja pleistocena (od prije 2 600 000

godina do prije 12 000 godina) u Hrvatskoj pronađen u špiljama i jamama. Cerovačke špilje

poznato su arheološko i paleontološko nalazište što je vrlo važno imati na umu pri

turističkom uređenju ovog prostora.

Na tlu od ulaza dalje u Donjoj Cerovačkoj pećini nalazila se vrlo velika količina fragmenata

prethistorijske keramike. Po tipu, izradbi i ornamentici ona pripada ilirsko-keltskoj kulturi. U


19

tom početnom dijelu špilje pronađene su kosti pretežno domaćih životinja, keramika

halštatske kulture (starije željezno doba), kao i donja čeljust čovjeka pripisana istom periodu

(Malez, 1971). Arheološki materijal prikupljen s površine pohranjen je u Muzeju Like Gospić.

U Donjoj Cerovačkoj špilji provedeno je sustavno arheološko iskopavanje na 192 m2, na

dijelu od ulaza do mosta te naknadno, površinsko sakupljanje nalaza na istom području u

kojemu je sakupljeno 400 kg keramike (Kolak, 2009). Ovom terenskom prospekcijom

ustanovljeno je da se u špilji i dalje nalazi izuzetno velika količina arheoloških nalaza. Ulomci

keramike ustanovljeni su od ulaza pa sve do mosta, a njihova brojnost postepeno opada s

udaljenošću od ulaza (Tutiš i dr.,2016).

Slika 7. Paleoantropološki, paleontološki i arheološki nalazi (Marez, 1965)


20

4. Terenska mjerenja

U periodu od 15. do 17. siječnja 2016. Izvršena je geodetska izmjera Cerovačkih špilja.

Terenska mjerenja obavljena su pod vodstvom ovlaštenog inženjera doc. dr. sc. Lorisa

Redovnikovića i dr. sc. Branka Kordića. Na terenskom radu je sudjelovalo i šest speleologa:

doc. dr. sc. Neven Bočić, Zoran Bolonić, Tomislav Derda, Ivan Mišur, Neven Ris i Stipe Tutiš.

Pritom su glavni ciljevi terenskog rada bili:

1. Stabilizacija i određivanje geodetske osnove ispred (GNSS-RTK metoda) i unutar špilja

(slijepi poligonski vlakovi);

2. Izmjera točaka postojeće poligonske osnove koja je korištena prilikom topografske

izmjere;

3. Izmjera sfera koje su korištene prilikom 3D skeniranja Donje Cerovačke špilje.

Slika 8. Geodetska izmjera Cerovačkih špilja (foto Loris Redovniković)


21

4.1. Instrumentarij

Za potrebe geodetske izmjere Donje Cerovačke pećine korišteni su GNSS uređaj Topcon

HiPer SR, mjerne stanice TOPCON GTS 105N i Cygus 2LS te laserski skener Focus3D X 330.

Instrumentarij je, prije izlaska na teren, ispitan i rektificiran u Laboratoriju za mjerenje i

mjernu tehniku Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu.

4.1.1. TOPCON GPS RTK HiPer SR

Za potrebe određivanja koordinata početnih točaka slijepog poligonskog vlaka korišten je

TOPCON GPS RTK HiPer SR sustav (slika 9). Ovaj sustav uključuje dvofrekventnu antenu koja

je povezana sa GNSS prijemnikom putem bloototh veze. Važnije specifikacije ovog sustava

dane su u tablici 2.

Tablica 2. Tehničke specifikacije TOPCON GPS RTK HiPer SR

Praćenje Broj kanala 226

Praćenje signala GPS, GLONASS, SBAS, QZSS

Tip antene Integrirana antena „Fence“

Točnost pozicioniranja

RTK (L1 + L2) H:10 mm + 1.0 ppm

V: 15 mm + 1.0 ppm

Brza statika (L1 + L2) H: 3 mm + 0.5 ppm

V: 5 mm + 0.5 ppm

DGPS H: 0.4 m

V: 0.6 m

SBAS H: 1.0 m

V: 1.5 m

Komunikacija

RTK prijenos LongLingTM 300m+, do 3

istovremena rovera

I/O Bluetooth, serijski, USB

Dual SIM card

Memorija 2 GB unutarnje memorije

Baterija Vrijeme rada Do 20 sati


22

Slika 9. TOPCON GPS RTK HiPer SR sustav

4.1.2. Mjerna stanica

Elektronički tahimetri su geodetski instrumenti s elektroničkim očitavanjem horizontalnog i

vertikalnog kruga, elektrooptičkim mjerenjem dužina, te automatskom registracijom

mjerenih podataka. Sastavljeni su od tri osnovne jedinice: elektroničkog teodolita,

elektrooptičkog daljinomjera i mikroprocesora.

Praktičnost i svojstva elektroničkih tahimetara mogu se opisati s :

• dosegom daljinomjera

• točnošću mjerenja pravca (kutova) i dužina

• vremenom trajanja jednog mjerenja

• programima za funkcioniranje tahimetra i za primjenu u geodetskim mjerenjima

• kapacitetom pohranjivanja mjernih podataka

• brojem mjerenja po jednom punjenju akumulatora

U današnje vrijeme elektronički tahimetri izrađuju se integrirano, tj. u jednom modulu su

elektronički teodolit, elektrooptički daljinomjer i unutarnja memorija s računalom. (Lasić,

2013).


23

4.1.2.1. TOPCON GTS 105N

Jedna od dvije korištene totalne stanice za potrebe geodetske izmjere špilje je TOPCON GTS

105N (slika 10.) čije su karakteristike dane u tablici 3.

Tablica 3. Tehničke specifikacije TOPCON GTS 105N

Durbin

Povećanje 30x

Slika uspravna

Vidno polje 1°30'

Moć razlučivanja 3.0''

Minimalna udaljenost izoštravanja 1.3m

Mjerenje kuta

Rezolucija prikaza 1''/5''

Preciznost 2''

Područje kompenzatora ± 3'

Mjerenje udaljenosti

1 prizma 2000m

Preciznost Bez prizme: 3mm + 2ppm

Prizma: 2mm + 2ppm

Vrijeme mjerenja 1.1 sek

Napajanje Vrijeme rada

9 sati (uključujući

mjereje udaljenosti)

40 sati (mjerenje kuteva)

Slika 10. TOPCON GTS 105N


24

4.1.2.2. Cygus 2LS

Druga korištena totalna stanica je Cygus 2LS (slika 11) čije su tehničke karakteristike dane u

tablici 4.

Tablica 4. Tehničke specifikacije Cygus 2LS

Durbin

Povećanje 30x

Slika uspravna

Vidno polje 1°30'

Moć razlučivanja 3.0''

Minimalna udaljenost izoštravanja 1.3m

Mjerenje kuta

Rezolucija prikaza 1''/5''

Preciznost 2''

Područje kompenzatora ± 3'

Mjerenje udaljenosti

Bez prizme 200m

1 prizma 2000m

Preciznost Bez prizme: 3mm + 2ppm

Prizma: 2mm + 2ppm

Vrijeme mjerenja 1.1 sek

Napajanje Baterija BT-77Q

Vrijeme rada (20°C) ≈ 23 sata

Slika 11. Cygus 2LS


25

4.1.3. Laserski skener

FARO Focus 3D X 330 (slika 12), koji je korišten za geodetsku izmjeru Donje Cerovaške

pećine, je trenutno najmanji i najlakši terestrički laserski skener na tržištu. Iako je dizajniran

za snimanja na otvorenim područjima, zbog dosega laserske zrake do 330 metara, može se

koristiti i za snimanje unutrašnjosti dugačkih objekata, kao što je slučaj sa Cerovačkim

pećinama. U tablici 5 prikazane su tehničke specifikacije ovog laserskog skenera.

Tablica 5. Tehničke specifikacije laserskog skenera Focus 3D X 330

Dimenzije 240 x 200 x 100 mm

Težina 5.2 kg

Način mjerenja udaljenosti fazni

Domet (min – max) 0.6 – 300 m

Pogreška mjerenja ±2mm

Maksimalna brzina mjerenja 976 000 točaka u sekundi

Valna duljina laserske zrake 1550 nm

Vertikalno vidno polje 300°

Horizontalno vidno polje 360°

Vertikalni pomak laserske zrake 0.009°

Horizontalni pomak laserske zrake 0.009°

Digitalna kamera Da

Georeferenciranje Da

Baterija 4.5 sati

Slika 12. FARO Focus 3D X 330


26

4.2. Geodetska osnova

Geodetsku osnovu predstavljaju sve trajno stabilizirane geodetske točke, s poznatim

koordinatama ili drugim veličinama, na određenom dijelu Zemljine površine koje su

potrebne za određeni zadatak (Barković, 2012). Geodetska osnova za potrebe izmjere Donje

Cerovačke pećine je postavljena pomoću satelitskog pozicioniranja i poligonometrije, pri

čemu razlikujemo geodetsku osnovu ispred špilje (točke D0 – D2 ) i geodetsku osnovu unutar

špilje (točke D3 – D31). Mjerenja i postavljanje privremene stabilizacije su izvedeni prema

tehničkim specifikacijama za određivanje točaka u službenom koordinatnom sustavu

Republike Hrvatske HTRS96/TM.

Slika 13. Geodetska osnova ispred špilje i na ulazu u špilju


27

4.2.1. Geodetska osnova izvan špilje

Geodetska osnova izvan špilje je uspostavljena korištenjem metode satelitskog

pozicioniranja. RTK je relativna metoda određivanja koordinata koja koristi referentni i

pokretni prijemnik. Za apsolutno pozicioniranje je korištena GNSS RTK metoda sa spajanjem

na CROPOS sustav. Za spajanje na CROPOS sustav potrebni su mobilni internet, GSM modem

za prijem korekcijskih parametara u realnom vremenu te korisničko ime i lozinka korisnika

registriranog u DGU.

CROPOS je državna mreža referentnih GNSS stanica Republike Hrvatske koja omogućuje

poboljšano pozicioniranje i navigaciju na cijelom teritoriju države. Mreža se sastoji od 30

referentnih stanica na međusobnoj udaljenosti od 70 km pravilno raspoređenih na teritoriju

Republike Hrvatske. CROPOS omogućuje određivanje položaja u realnom vremenu s

točnošću od 2 cm horizontalno i 4 cm vertikalno.

CROPOS nudi tri servisa:

• DSP – diferencijalni servis pozicioniranja u realnom vremenu

• VPPS – visokoprecizni servis pozicioniranja u realnom vremenu

• GPPS – geodetski precizni servis pozicioniranja

Koordinate točaka J0 – J2 su određene korištenjem TOPCON GPS RTK HiPer SR sustava

jednim opažanjem u trajanju od 30 sekundi. Koordinate točaka su dobivene u HTRS96/TM

sustavu.

4.2.2. Geodetska osnova unutar špilje

Geodetsku osnovu unutar špilje čini slijepi poligonski vlak sa točkama D3 – D31 . Poligonski

vlak unutar špilje može biti slijepi ili zatvoreni, ovisno o obliku špilje. Pritom se duljine

stranica prilagođavaju obliku špilje pa se može dogoditi da tijekom postavljanja poligonskog

vlaka dobijemo vrlo kratke ali ponekad i prilično duge stranice. Točnost određivanja

koordinata geodetske osnove unutar špilje ovisi o točnosti mjerenja kutova i duljina.

Koordinate točaka geodetske osnove dane su u tablici 6.


28

Tablica 6. Točke geodetske osnove

Broj točke E N H

D0 450741.03 4904038.22 630.27

D1 450776.02 4904055.23 616.71

D2 450726.59 4904051.73 623.86

D3 450723.42 4904040.66 623.79

D4 450717.11 4904033.60 621.95

D5 450754.27 4904001.33 619.56

D6 450758.50 4903983.14 619.72

D7 450737.72 4903978.24 618.67

D8 450754.92 4903955.63 618.77

D9 450773.24 4903943.59 619.11

D10 450771.42 4903922.34 617.84

D11 450762.62 4903913.69 616.95

D12 450737.26 4903921.27 616.12

D13 450715.82 4903933.79 616.94

D14 450694.44 4903937.66 617.17

D15 450678.27 4903947.50 617.93

D16 450660.70 4903949.05 618.57

D17 450652.77 4903954.85 618.78

D18 450599.92 4903968.41 616.01

D19 450572.25 4903968.60 616.46

D20 450535.36 4903982.92 615.80

D21 450528.18 4903973.25 617.89

D22 450524.71 4903973.56 617.82

D23 450500.61 4903968.65 616.05

D24 450467.97 4903999.80 618.10

D25 450461.57 4903992.31 617.87

D26 450449.70 4903992.60 616.11

D27 450441.26 4903988.15 615.44

D28 450428.87 4903982.28 614.05

D29 450431.74 4903966.11 614.61

D30 450411.04 4903960.51 614.97

D31 450396.61 4903971.19 615.07


29

Poligonski vlak je niz točaka stabiliziranih na terenu, sa svojim nadzemnim i podzemnim

centrom, povezanih mjerenim kutovima i duljinama. Poligonski vlak služi za progušćavanje

trigonometrijske mreže, u svrhu snimanja detalja u cilju izrade planova i karata. Poligonski

vlakovi moraju zadovoljiti sljedeće uvjete:

• uvjet iskorištenosti

• matematičke uvjete

Oblik vlaka može biti:

• ispruženi

• izlomljeni

Ispruženi vlakovi su oni vlakovi kod kojih ni jedna strana ne odstupa više od 20 od dijagonale

poligonskog vlaka, a suma duljina je manja ili jednaka 1.1 duljina dijagonale tj. [d] ≤ 1.1 · D

gdje je D dijagonala vlaka (duljina izmedu početne i završne točke vlaka). Ispruženi poligonski

vlakovi su oni kod kojih prijelomni kutovi ne prelaze granicu 180°±20°.

Postoje sljedeće vrste pologinskih vlakova:

• umetnuti poligonski vlak – položen između dvije triangulacijske točke,

• zatvoreni poligonski vlak – počinje i završava na istoj točki,

• slijepi poligonski vlak – počinje na poznatoj, a završava na nepoznatoj točki (Džapo,

2008).

4.2.3. Identične točke

Jedan od glavnih zadataka geodezije je da se prilikom izmjere objakta uključe točke koje su

već postavljene na tom području. Kako su tijekom istraživanja rađeni speleološki nacrti Donje

Cerovačke špilje tako su duž špilje već bile postavljene točke za izmjeru objekta. Te točke su

snimljene kao detaljne točke sa točaka poligonskog vlaka. Na temelju tih točaka je zatim

izvršen uklop topografskih podataka na geodetsku mrežu (prilog 1). U tablici 7 se nalazi popis

koordinata identičnih točaka na temelju kojih je izvršen uklop speleološkog snimka.


30

Tablica 7. Popis identičnih točaka

Broj točke E N H

D8 450756.17 4903981.34 619.63

D10 450738.67 4903975.82 618.69

D14 450773.52 4903939.45 617.82

D15 450771.01 4903923.24 617.83

D21 450729.15 4903926.13 616.86

D24 450696.60 4903938.21 617.20

D26 450675.33 4903949.22 618.08

D30 450642.48 4903957.27 616.61

36 450564.64 4903974.52 616.29

38 450535.41 4903983.08 615.75

40 450528.26 4903972.89 617.93

46 450477.24 4903991.97 617.60

55 450420.30 4903962.51 615.18

57 450404.58 4903963.91 615.21

60 450407.34 4903986.33 614.36

4.2.4. Sfere

Skener je moguće orijentirati na isti način kao i mjernu stanicu uz jednu razliku. Umjesto

prizme koja se postavlja na orijentaciji prilikom mjerenja mjernom stanicom, za skener je

potrebno postaviti »target«. Target, odnosno sfera, je, kako mu i ime govori, meta.

Određivanje ravnine i središta te mete omogućuju skeneru da odredi vlastitu orijentaciju.

Proces uklapanja oblaka točaka podrazumijeva identificiranje skeniranih sfera i

prepoznavanje istih sfera na susjednim oblacima točaka nakon čega softver sam postavlja

oblake točaka u odgovarajuće međusobne položaje. Kada se sferama doda podatak o

koordinatama u apsolutnom koordinatnom sustavu sve točke u svim oblacima bivaju

georeferencirane. Na taj način se sve objekte smješta u odgovarajući koordinatni sustav

(Pribičević, 2011).

Prilikom izmjere Donje Cerovačke špilje je obavljeno opažanje sfera koje su korištene

prilikom 3D skeniranja. Ukupno je opažano 9 sfera čije su koordinate dane u tablici 8.


31

Apsolutne koordinate sfera su trebale poslužiti za direktno georeferenciranje i povezivanje

64 oblaka točaka.

Tablica 8. Koordinate sfera

Broj točke E N H

S1 450724.84 4904048.41 625.83

S2 450722.57 4904039.34 624.38

S3 450721.34 4904035.91 624.01

S4 450767.63 4903945.06 620.34

S5 450726.56 4903927.11 618.33

S6 450652.77 4903954.85 620.35

S7 450572.25 4903986.60 618.01

S8 450441.26 4903988.15 616.93

S9 450396.61 4903971.19 616.60


32

5. Terestričko lasersko skeniranje

Terestričko lasersko skeniranje (eng. Terrestrial laser scaning – TLS) je relativno nova i vrlo

učinkovita metoda pridobivanja detaljnih digitalnih snimaka velikih objekata, pa čak i cijelih

područja manjeg i srednjeg protezanja (Miler i dr. 2007). Terestričko lasersko skeniranje se

izvodi pomoću terestričkog laserskog skenera. Ovaj skener mjeri horizontalni i vertikalni kut

te kosu udaljenost te na temelju njih računa 3D poziciju. Rezultat mjerenja je skup

trodimenzionalnih XYZ točaka koji se naziva oblak točaka. Osnovna karakteristika

terestričkog laserskog skeniranja je u tome što je ova metoda usmjerena na objekt izmjere

dok su ostale metode geodetske izmjere usmjerene na neke karakterističke točke objekta

izmjere. Usporedba metoda koje su orjentirane na točke i onih koje su orijentirane na objekt

dana je u tablici 9 (Steiger 2009).

Tablica 9. Osnovne razlike između metoda izmjere koje su orjentirane na točke i metoda koje su orjentirane na objekt (Steiger 2009)

Metode izmjere orijentirane na točke

(polarna metoda, niveliranje, GNSS, ...)

Metode izmjere orijentirane na objekt

(lasersko skeniranje, senzorski sustavi...)

Mjerenje „točku po točku“ kontrolirano

ponovljenim mjerenjima

Pojedino opažanje nema geometrijsko

značenje i nije kontrolirano

Manji broj točaka je pedantno opažan Opažan je velik broj točaka u oblaku točaka

Uložen trud u opažanje jedne točke je velik Uloženi trud u opažanje jedne točke je malen

Pojedina točka ima geometrijsko značenje

(npr. ugao kuće)

Proizvoljne točke u pravilnoj mreži s

određenim kutnim razmakom

Odabir točaka na terenu Odabir točaka u uredu

Kvaliteta mjerenja je opisana s parametrima

orjentiranim na točku

Kvaliteta mjerenja mora biti opisana s

objektno orijentiranim parametrima

Položaj i visina su odvojeni (2.5D) 3D metoda


33

5.1. Terestrički laserski skeneri

Prvi terestrički laserski skeneri su se pojavili početkom 90-ih godine prošlog stoljeća. To su

instrumenti oko kojih se razvila nova metoda geodetske izmjere, terestričko lasersko

skeniranje.

Terestrički laserski skeneri rade na principu da se laserska zraka odašilje u određenom

vertikalnom (W1) i horizontalnom (W1) smjeru. Zraka se odbija od objekta te se ponovno

vraća na instrument. Pritom su mjerene vrijednosti udaljenost s' do opažane točke te jačina

(intenzitet) povratnog signala. Skener računa 3D koordinate svake točke na temelju

izmjerenog horizontalnog i vertikalnog kuta te kose udaljenosti.

Slika 14. Princip rada terestričkog laserskog skenera (Steoger 2003)

5.1.1. Podjela skenera prema načinu prikupljanja oblaka točaka

Skeneri se prema načinu prikupljanja oblaka točaka mogu podijeliti na one koji prikupljaju

apsolutni (georeferencirani) oblak točaka te na one koji prikupljaju relativni (lokalni) oblak

točaka. Većina skenera je u početku prikupljaja relativni oblak točaka. Međutim, danas se za

geodetske potrebe javljaju skeneri koji imaju mogućnost direktnog georeferenciranja na

terenu. Takvi skeneri imaju ugrađene horizontalne i vertikalne kompenzatore što im


34

omogućuje mjerenja kao i sa klasičnim instrumentom. Pošto moraju zadovoljiti uvjet da im je

vertikalna os u prostoru vertikalna, tako im upravo ovaj uvijet onemogućuje naginjanje i

usmjeravanje skenera u određenim smjerovima.

Kod skenera koji prikupljaju lokalni oblak točaka, georeferenciranje se odvija naknadno u

uredu (Miler i dr. 2007).

5.1.2. Podjela skenera prema načinu mjerenja udaljenosti

Tehnologija mjerenja udaljenosti izravno utječe na domet i točnost laserskog skeniranja.

Koriste se tri metode mjerenja udaljenosti: pulsna (eng. Time of flight), fazna (eng. Phase) i

triangulacijska (eng. Triangulation).

Slika 15. Shematski prikaz pulsnog (a), faznog (b) i triangulacijskog (c) mjerenja udaljenosti (Miler i dr. 2007)


35

Laserski skeneri koji određuju udaljenost pulsnom metodom mjere vrijeme između

odaslanog i primljenog signala. Iako im ova metoda omogućuje domet veći od jednog

kilometra, ona uzrokuje smanjenu točnost.

Laserski skeneri koji određuju udaljenost faznom metodom mjere razliku u fazi između

odaslanog i primljenog signala. Ova metoda ograničava domet skenera na stotinjak metara,

ali zato im je točnost mjerenja udaljenosti na razini od nekoliko milimetara.

Laserski skeneri koji određuju udaljenost triangulacijskom metodom rade na principu optičke

triangulacije. Premda postižu točnost na razini mikrometra, ovi laserski skeneri se ne koriste

u geodeziji jer im je domet ograničen na nekoliko metara (Miler i dr. 2007).

5.1.3. Podjela skenera prema načinu snimanja

Terestrički laserski skeneri se, s obzirom na način snimanja, mogu podijeliti na skenere-

kamere, panoramske skenere i hibridne skenere.

Skeneri-kamere su skeneri koji imaju ograničen prozor snimanja – FOV (Field Of View), npr.

40° x 40° (slika 16 lijevo). Prilikom snimanja se koriste dva sinhronizirana ogledala,

horizontalno i vertikalno, koja usmjeravaju lasersku zraku. Ovakav tip skenera ima velik

domet jer koristi pulsnu metodu mjerenja udaljenosti, ali često znaju biti nepraktični zbog

ograničenog područja snimanja.

Panoramski skeneri su skeneri koji skeniraju sve oko sebe, izuzev područja ispod

instrumenta, tj. postolja (slika 16 desno). Rotacija ogledala omogućuje usmjeravanje

laserske zrake u vertikalnom kutu od otprilike 310°, dok se rotacijom cijelog instrumenta oko

vertikalne osi omogućuje horizontalni kut snimanja od 360°. Tako se postiže prozor snimanja

310° X 360°. Zbog kratkog dometa i velike brzine prikupljanja podataka su idealni za snimanje

interijera objekata.

Hibridni skeneri su skeneri koji se rotiraju za 360° oko vertikalne osi te snimaju do 60° u

vertikalnom kutu, tj. imaju prozor skeniranja od 60° x 360° (slika 16 sredina) (Steiger 2003,

Miler i dr. 2007).


36

Slika 16. Shematski prikaz tri uobičajene vrste skenera (Steiger 2011)

5.2. Prednosti laserskog skeniranja

Laserski skeneri najnovije generacije imaju mogućnost prikupljanja podataka o boji. Njihova

integracija s RGB kamerama omogućuje da se uz podatke o koordinatama pohranjuju i

podaci o intenzitetu i boji reflektirane zrake (Miler 2007).

Jedna od najvećih prednosti je prikupljanje velikog broja točaka u relativno kratkom

vremenu. Cijeli postupak izmjere je automatiziran te se njime upravlja pomoću aplikacije. Na

taj način se eliminira ljudska pogreška iz rezultata opažanja. Također, smanjuje se broj

ljudstva na terenu i trajanje same izmjere. Iako lasersko skeniranje ne zahtjeva vođenje

skice, jer rezultati skeniranja predstavljaju detaljan prikaz snimljenog objekta, ono je ipak

poželjno ukoliko se pojavi pogreška sa izlaznim mjerenim podacima.

Kako se laserskim skeniranjem dobije detaljan prikaz snimanog objekta, tako se taj oblak

točaka može koristiti u razne svrhe bez ponovnog izlaska na teren.


37

5.3. Nedostaci laserskog skeniranja

Prilikom laserskog skeniranja može se dogoditi da neke karakteristične točke ili bridovi

objekta nisu sadržani u dobivenom oblaku točaka, već su sadržane njima bliske točke. Proces

obrade podataka je dugotrajan posao koji zahtjeva opsežno znanje i snažnu računalnu

podršku. Slaba računala sa nedovoljno RAM memorije danas su jedan od najvećih problema

kod obrade podataka laserskog skeniranja.


38

6. Obrada podataka

Podaci laserskog skeniranja dobiveni su u datotekama pomoću programa FARO SCENE. To je

softver koji je dizajniran posebno za FARO Focus 3D laserske skenere. FARO SCENE

procesuira i upravlja podacima skeniranja jednostavno i učinkovito korištenjem automatskog

prepoznavanja objekta jednako kao i registracije skenova i pozicioniranje. Softver je u

potpunosti prilagođen korisniku i omogućuje mu brzo i jednostavno dobivalje željenih

podataka.

Prvi korak u procesu obrade je georeferenciranje podataka i povezivanje datoteka u jednu

cjelinu. Za georeferenciranje su korištene koordinate sfera koje su opažane prilikom

geodetske izmjere. Tako dobiveni podaci su učitani u program CloudCompare gdje je uočeno

da georeferenciranje nije izvršeno na pravilan način, te da su podaci grupirani po nizovima

(slika 17).

Slika 17. Trocrtni prikaz spajanja datoteka u cjelinu

FARO SCENE ima alat za povezivanje datoteka, ali on služi za povezivanje samo dvije

datoteke. To znači da bi se svaka datoteka koja nije povezana na prvi niz morala povezivati

na onu prethodnu, što je u konačnici dugotrajan i mukotrpan posao. Takvim povezivanjem bi

se pogreška spajanja povećavala sa svakom datotekom što bi u konačnici rezultiralo

iskrivljenim i nerealističnim prikazom.


39

Postupak se zatim ponovio više puta, ali sa istim ishodom. Kako direktno povezivanje

podataka pomoću softvera FARO SCENE nije uspjelo, odlučeno je da se podaci međusobno

spoje pomoću softvera CloudCompare korištenjem metode Cloud to Cloud. Datoteke koje su

sadržane u nizovima su kao takve međusobno povezane te spajanje podataka izvršeno

između nizova.

6.1. Cloud sub sampling

Pošto velika količina podataka laserskog skeniranja sadržana u 64 datoteke nije dopuštala da

se podaci spoje u cjelinu u izvornoj prostornoj rezoluciji, tako je ona smanjena na 1cm. Taj

korak je doveo do drastičnog smanjivanja broja točaka po zasebnoj datoteci. Broj točaka, u

prosjeku 43 milijuna, je smanjen na 300 000 točaka po datoteci. Iako se radi o ogromnoj

redukciji mjerenih podataka ono se nije jako odrazilo na prikaz detalja (slika 18).

Slika 18. Mjereni podaci u izvornoj rezoluciji (lijevo) i novoj rezoluciji (desno)

Za smanjivanje prostorne rezolucije je korišten alat Cloud sub sampling (hrv. poduzorkovanje

oblaka) (slika 19). Ovaj alat omogućuje da se podaci pročiste s obzirom na octree ili prostor.

U ovom slučaju je korištena metoda smanjivanja točaka u prostoru. Također se može

odabrati minimalni razmak između točaka. On nije morao biti postavljen na 1 cm, ali bi se još

većim smanjivanjem prostorne rezolucije razina detalja smanjila čime bi se u ovoj fazi

direktno onemogućilo povezivanje datoteka u cjelinu.


40

Slika 19. Cloud sub sampling

6.2. Povezivanje podataka

Za povezivanje podataka je korišten alat Align two clouds by picking (at least 4) equivalent

points pairs (hrv. Povezivanje dva oblaka označavanjem najmanje četiri para točaka).

Mogućnost za pokretanje ovog alata je označavanje dva oblaka točaka, u ovom slučaju dva

niza. Pokretanjem alata jedan oblak točaka se označava kao referentni, a drugi oblak točaka

se priključuje na referentni. Zatim se odabire najmanje četiri točke koje su dobro vidljive i

izražene na oba oblaka točaka. Pritom je redoslijed označavanja točaka od ključne važnosti.

Redosljed označavanja točaka na drugom oblaku točaka mora biti isti kao i redosljed točaka

na prvom oblaku točaka. Iako ovaj alat traži najmanje 4 identične točke na oba oblaka

točaka, to ne mora biti tako. Dovoljne su 3 identične točke koje ne leže na istom pravcu ili

blizu istog pravca pri čemu treća točka mora biti udaljena nekoliko metara okomito na

pravac provučen kroz prve dvije točke ne bi li se ta dva oblaka točaka poravnala u

horizontalnom pogledu.

Slika 20. Povezivanje 1. i 2. niza


41

Slika 21. Spajanje sa nizom 3





42






43

Prilikom konačnog prihvaćanja povezivanja dva oblaka točaka CloudCompare daje izvještaj

sa konačnom ocjenom točnosti (RMS), transformacijskom matricom i mjerilom. Za vrijednost

mjerila je postavljena fiksna vrijednost 1.0 prilikom povezivanja za sve oblake točaka.

U ovom diplomskom radu ovaj alat je korišten za povezivanje deset nizova. Kao referentni

niz je odabran prvi niz, a zatim su se preostali nizovi povezali na njega. Prilikom povezivanja

pazilo se da standardna odstupanja nisu prevelika, tj. da budu unutar nekoliko centimetara.

Iz priloženih slika (20-28) može se vidjeti da su standardna odstupanja minimalna, tj. unutar

2-3 centimetra. Najveće standardno odstupanje je sa nizom 5 i iznosi 5.1cm, dok je najmanje

standardno odstupanje sa nizom 10 i iznosi 1cm. Pritom je potrebno uočiti da se standardna

odstupanja odnose na spajanje nizova, tj. na spojeve dva niza. Svaka pogreška na spoju

rezultira značajnijim odstupanjem na kraju niza. Ova odstupanja su najviše utjecala na

visinsku točnost.

6.3. Interactive Segmentation Tool

Povezani podaci trebaju se pročistiti na način da se obrišu svi snimljeni detalji koji nisu dio

snimanog objekta. Pritom se misli na osobe, sfere i stative koji su korišteni za orjentaciju

laserskog skenera, odjeću, kutije za instrumente i slično (slika 29). Čišćene podataka obavlja

se korištenjem alata Interactive Segmentation Tool (hrv. Interaktivni alat za odvajanje).

Slika 29. Stativi, sfere i obrisi ljudi


44

Interactive Segmentation Tool (slika 30) je alat koji korisniku omogućava izdvajanje

određenih subjekata korištenjem 2D poligona ili pravokutnika. Sam postupak je repetitivan

što znači da omogućuje korisniku ponavljanje radnje mijenjanjem orijentacije ili subjekata

kako bi bez problema mogao obaviti izdvajanje u 3D pogledu.

Slika 30. Interactive Segmentation Tool

Odabirom jednog ili više slojeva otvara se mogućnost za korištenje ovog alata. Pokretanjem

ovog alata se otvara alatna traka u gornjem desnom kutu 3D pogleda. Osnova za izdvajanje

subjekta je njegovo označavanje pomoću podalata Poligon. Ovaj alat nudi dvije mogućnosti:

izdvajanje objekta pomoću poligona ili pravokutnika.

Prema zadanim postavkama se automatski uključuje „poligonski“ način. Ovaj podalat radi na

način da se lijevim klikom pokazivača stvara nova točka poligona. Nakon što je kreirana prva

točka, može se vidjeti kako stranica poligona prati kretanje strelice pokazivača na ekranu

monitora. Zatim se pritiskom na željeno mjesto stvaraju nove točke poligona koje će obujmiti

subjekt u cijelosti. Ovaj postupak se završava pritiskom desne tipke pokazivača pri čemu se

treba uzeti u obzir da se na trenutnoj poziciji pokazivača ne stvara nova točka.

Druga mogućnost izdvajanja objekta je pomoću pravokutnika. Ovaj podalat zahtjeva samo

dvije točke za definiranje poligona. Prva točka definira početak pravokutnika dok druga

predstavlja dijametralno suprotnu točku poligona.

Desnom tipkom pokazivača se završava poligon pri čemu se treba paziti da se slučajno ne

pritisne lijeva tipka u 3D pogledu jer će se time prethodno kreiran poligon automatski

odbaciti. Definiranjem poligona se otvara mogućnost za izdvajanje točaka. Pritom postoje

dva načina: da se izdvoje točke unutar poligona ili točke izvan poligona. Odabirom jedne od

ove dvije opcije, program će izrezati točke koje će, zajedno sa poligonom, nestati sa ekrana

monitora. Kad program izračuna koje točke treba izrezati, automatski se uključuje Paused

mode.


45

Jednom kad je aktiviran, korisnik ima mogućnosti:

• Prilagoditi trenutni pogled na objekt u cjelini te izrezati nove točke

• Poništiti trenutni odabir

• Prihvatiti trenutno izdvajanje te stvoriti dva oblaka točaka

• Prihvatiti trenutno izdvajanje te stvoriti jedan oblak sa točkama koje su vidljive na

ekranu monitora

• Prekinuti postupak izdvajanja

CloudCompare nudi pogled u unutrašnjost objekta ukoliko se radi o zatvorenom ili

djelomično zatvorenom objektu, kao što je slučaj sa Donjom Cerovačkom špiljom, pomoću

tipke F4. Prelaskom na taj pogled dobije se mogućnost ulaska u unutrašnjost objekta i

pregleda svih detalja koji su snimljeni, kako točaka objekta tako i smetnji. Čišćenje zatvorenih

objekata je vrlo nezgodno jer se izrezivanjem točaka koje nisu dio snimanog objekta izrezuju

i točke koje su dio snimanog objekta (slika 31).

Slika 31. Izrezivanje nepotrebnih dijelova

To je bio slučaj sa sferama i stativima postavljenima radi orjentacije laserskog skenera. Kako

se ovaj postupak pokazao izrazito nepovoljnim jer su se na taj način gubili detalji potrebni za

što vjerniju vizualizaciju tako je ovaj postupak ponovljen. Da se ne bi svaki nepotrebni detalj

zasebno izrezivao, odlučeno je da se veći dijelovi koji sadrže više nepotrebnih detalja izrežu i

zatim pročiste (slika 32).


46

Slika 32. Izrezivanje dijela objekta sa više smetnji

Kako se radi sa velikom količinom podataka od 64 datoteke koje predstavljaju 64 stajališta

laserskog skenera, tako je za obradu tih podataka potrebno izrazito jako računalo koje će bez

problema moći raditi. Karakteristike računala za obradu podataka nisu bile zadovoljavajuće

pa je RAM memorija računala proširena za dodatnih 16 GB. To je omogućilo lakše

povezivanje i čišćenje podataka laserskog skeniranja. Specifikacije računala na kojem je

obavljana obrada podataka dane su u tablici 10.

Tablica 10. Specifikacije računala

Windows Windows 7 Professional

Sustav

Procesor

Intel(R) Core(TM) i3-

4130 CPU @ 3.40GHz

3.40 GHz

Instalirana memorija

(RAM) 24.0 GB

Tip sustava 64-bit operacijski

sustav


47

6.4. Extract section

Extract section (hrv. izdvajanje dijelova) omogućava crtanje ili učitavanje polilinija iz baze na

vrh oblaka točaka s ciljem izdvajanja presjeka ili profila (slika 33). Pokretanjem ovog alata je

po postavkama postavljen pogled po Z osi. Taj pogled može biti promjenjen ukoliko se radi sa

X ili Y osima.

Slika 33. Alatna traka Extract section

6.4.1. Učitavanje polilinija

Učitavanje već postojećih polilinija je jedna od opcija prilikom generiranja profila. Ukoliko

ima više polilinija u bazi, više njih se može učitati koristeći standardne kratice označavanja,

npr. CRTL za višestruko označavanja ili CTRL + A za označavanje svih polilinija iz baze.

Označene polilinije se zatim učitavaju i prikazuju u 3D pogledu. Pritom je od ključne vačnosti

da su oblak točaka i učitane polilinije u istom koordinatnom sustavu.

Iako je početna ideja bila da se slijepi poligonski vlak iskoristi za izradu poprečnih profila,

pogreške prilikom spajanja su rezultirale da krajnji dijelovi Donje Cerovačke špilje odstupaju

od poligonskog vlaka. Zbog toga se pristupilo alternativnom rješenju, crtanju karakterističnih

linija objekta.

6.4.2. Crtanje karakterističnih linija

Pri ovom načinu sve ostale opcije su isključene osim mogućnosti crtanja karakterističnih

linija. Korisnik zatim može crtati karakterističnu liniju objekta po oblaku točaka pri čemu je:

• Lijeva tipka: kreiranje nove točke (ili početak nove polilinije po prvi put)

• Desna tipka: Završetak trenutne karakteristične linije

Kao i kod Interactive Segmentation Tool alata, jednom kad je karakteristična linija kreirana,

sljedeća linija prati znak pokazivača. Ukoliko korisnik označi lijevom tipkom pokazivača točku,


48

stranica će biti kreirana, te sljedeća stranica kreće od završetka prethodne stranice.

Međutim, ako korisnik pritisne desnu tipku pokazivača tijekom kreiranja karakteristične

linije, „plivajuća“ stranica će nestati te će se trenutno kreiranje karakteristične linije objekta

zaustaviti. Ovakvim postupkom se može kreirati nekoliko karakterističnih linija u nizu.

Ponovnim pritiskom na znak crtanja karakteristične linije se ova mogućnost isključuje te se

uključuju preostale opcije ovog alata.

Prilikom crtanja karakteristične linije objekta potrebno je voditi računa o dvije važne stvari:

• Prilikom crtanja karakteristične linije se pojavljuje strelica koja može biti od ključne

važnosti za neke aplikacije zbog reda crtanja točaka

• Posljednja nacrtana karakteristična linija se ne može izbrisati tijekom crtanja linije, ali

se zato može označiti po završetku ovog načina i izbrisati.

Iscrtavanje karakteristične linije objekta je obavljeno po sredini objekta.

6.4.3. Izrada poprečnih presjeka

Nakon što je karakteristična linija objekta iscrtana, može se pristupiti izradi profila.

Označavanjem iscrtane linije te pokretanjem alata za izradu poprečnih otvara se dijaloški

okvir (slika 34). Ovaj alat nudi dva parametra. Prvi označava udaljenost između profila duž

karakteristine linije, dok je drugi parametar duljina ortogonalnog presjeka. Vrijednost drugog

parametra ovisi o širini špilje te je zbog toga poželjno uzeti veću vrijednost ne bi li se mogli

dobiti realistični profili.

Slika 34. Izrada poprečnih presjeka


49

Dobiven poprečni presjeci sekcije služe kao podloga za izradu profila špilje pomoću alata

Extract sections. Glavni parametar ovog alata je thickness (2D) (hrv. debljina) koja uključuje

sve točke unutar zadane vrijednosti od pojedine polilinije, s tim da pola zadane vrijednosti se

odnosi na točke s jedne strane presjeka, a druga polovica na točke s druge strane presjeka.

Postoje tri vrste profila, donji, gornji i cijeloviti. Za izradu profila je korišten cjeloviti tip jer

omogućuje dobivanje cjelovitog profila špilje.

Slika 35. Dijaloški okvir "Extract sections"

6.5. Izrada modela

Modeliranjem oblaka točaka dobiva se mesh (hrv. mreža). Mesh je mreža nastala na temelju

oblaka točaka kojom se kreiraju površine između pojedinih točaka. Razlikujemo trokutni i

poligonalni mesh.

Izrada plohe je izvršena pomoću algoritma Poisson surface reconstruction. Ovaj algoritam

izrađuje mesh preko interpolacije normala ne bi li se dobio model površine preko

orjentiranog skupa točaka. To znači da je najprije potrebno dobiti normale za oblak točaka.

To je obavljeno korištenjem opcije Compute normals (hrv. računanje normala) (slika 36).


50

Slika 36. Dijaloški okvir "Compute normals"

Ovaj alat omogućuje izradu plohe pomoću tri modela:

• „Best fit“ plane (hrv. Najbolje odgovarajuća površina) – dobra kod šumovitih

podataka, a jako loša kod oštrih rubova i kutova

• Triangulation (hrv. Trokutna mreža) – loša kod šumovitih podataka, a dobra kod

oštrih rubova

• Quadric (hrv. Kvadratna mreža) – jako dobra kod zakrivljenih površina

Druga mogućnost kod izračuna normala je opcija susjedstva. Ovdje je korištena opcija „use

octree“ sa mogućnošću promjene radijusa. Vrijednost radijusa susjedstva je izrazito bitna jer

se u tom području računaju normale u odnosu na susjede. Što je veća vrijednost radijusa to

se više točaka koristi za računanje lokalnog modela, što na kraju rezultira boljim modelom ali

dugotrajnijom obradom. S druge strane, ako je vrijednost radijusa premala, model će biti loš.

Najprije je korišteno autoodređivanje radijusa koje je dalo izrazito nisku vrijednost (0.018).

Zatim je ta vrijednost povećavana i odlučeno je da se koristi konstantna vrijednost radijusa

od 0.5. Za orjentaciju normala je korištena opcija Minimum Spanning Tree (hrv. Minimalno

stablo obuhvata). Ova opcija određuje broj susjeda koji će se koristiti za izračun normale za

svaku točku. Korištena je vrijednost 6.

Nakon što su izračunate normale, moglo se pristupiti izradi modela površine preko algoritma

Poisson Surface Reconstruction (slika 37). Algoritam ima pet parametara. Najvažniji od njih je

„Octree depth“ (hrv. Octree dubina) koji pomaže računalu organizirati oblak točaka. Octree


51

je kocka podjeljena na 8 identičnih kocki. Što je veća vrijednost Octree depth-a to je veći broj

novo dobivenih kocki koje se računaju po principu 8octree depth. Iako verzija za 64-bitna

računala omogućuje postavljanje vrijednosti Ocree depth-a do 24, ona je stavljena na 12.

Povećanjem ove vrijednosti duljina trajanja obrade podataka se povećava te dolazi do

pucanja programa.

Slika 37. Dijaloški okvir "Poisson Surface Reconstruction"

Također, vrlo važan parametar je density (hrv. gustoća). Uključivanjem ovog parametra nudi

se mogućnost prikaza gustoće dobivenog modela na temelju korištenja ulaznog oblaka

točaka (slika 38).

Slika 38. Gustoća točaka dobivenog modela

Prilikom kreiranja modela, na mjestima na kojima nema točaka, algoritam kreira „balone“, tj.

kružne tvorevine koje nikako ne mogu poslužiti za daljnu obradu. Korištenjem ovog alata se

ti dijelovi mogu ukloniti. Označavanjem dobivenog modela sa gustoćom, u dijaloškoj traci se


52

nudi mogućnost uključivanja raspodjele gustoće. Na temelju te raspodjele se, pomicanjem

separatora na histogramu gustoće, mogu ukloniti dijelovi koje je kreirao algoritam a nisu dio

izvornog oblaka točaka.

Slika 39. Histogram gustoće točaka

Kada su postavljene minimalna i maksimalna vrijednost, korištenjem opcije Scalar fields →

Filter by Value, koja također nudi definiranje minimalne i maksimalne vrijednosti ali također

povlači vrijednosti postavljene na histogramu, generira se novi model (prilog 2). Dobiveni

model više ne sadrži „balone“ te su na tim mjestima praznine.


53

7. Vizualizacija

Vizualizacija je sposobnost da se nešto predoči ili zamisli u slikama. To je stvaranje mentalne

slike prostora koji se trenutačno ne vidi. Vizualizacija je čin spoznaje, tj. čovjekova

sposobnost mentalnog razvijanja slikovnog predočenja koje omogućuje prepoznavanje

predloška i oblikovanje poretka.

Vizualizacija je proces preglednog prikaza informacija u svrhu raspoznavanja, komunikacije i

interpretacije prikazanih oblika i struktura. Ona obuhvaća računalne, spoznajne i mehaničke

čimbenike generiranja, organiziranja, rukovanja i shvaćanja prikazanog. (Frangeš, 2015).

Kako se prilikom snimanja nije koristio RGB zapis koji bi doprinio realističnom prikazu Donje

Cerovačke špilje, tako je odlučeno da se dobiveni model prikaže pomoću žute i crvene boje.

Vizualizacija Donje Cerovačke špilje je napravljena u obliku animacije pomoću programa

CloudCompare. Animacija je izrađena pomoću modula „qAnimation plugin“. Izrada animacije

pomoću ovog alata je jednostavan proces koji zahtjeva definiranje točaka gledišta (eng.

viewport). To su točke kroz koje prolazi kamera. Točke gledišta se određuju na način da se

kretanjem kroz špilju odabere mjesto na kojem se želi postaviti točka kroz koju će proći

kamera te se ta pozicija spremi preko naredbe Display → Save viewport as object. Redoslijed

označavanja točaka gledišta kroz špilju je od ključne važnosti. Također je potrebno voditi

računa da linijska povezanost između dva susjedna viewport-a ne izlazi iz granica modela ili

da ga siječe u pojedinim dijelovima. Označavanjem svih viewport-ova se može pokrenuti

modul „qAnimation plugin“ (slika 40).

Slika 40. Dijaloški okvir "qAnimation plugin"


54

Ovaj alat nudi brojne opcije koje utječu na izradu animacije. Potrebno je definirati ukupno

trajanje animacije kao i trajanje između dva susjedna viewport-a. Kvaliteta izlaznog videa je

definirana preko dva parametra: Frame rate i Bitrate. Za vrijednost parametra Frame rate je

postavljena vrijednost 30 fps koja određuje koliko će sličica biti zapisano u jednoj sekundi,

dok je za vrijednost parametra Bitrate (hrv. efektivna protočnost) postavljena vrijedost

10000 kbps.


55

8. Zaključak

Terestričko lasersko skeniranje, kao jedna od metoda detaljne izmjere, omogućuje

prikupljanje velikog broja prostornih podataka u kratkom vremenu. Kao takva, pronalazi

svoju primjenu u brojnim djelatnostima a jedno od njih je i speleologija. Iako do sada nije

došlo do intenzivnije primjene ove metode u speleologiji, ona u današnje vrijeme ima sve

veću ulogu u snimanju speleoloških objekata. Model dobiven na temelju obrade podataka je

vjerna slika snimanog objekta. Na temelju njega su moguće daljnje izmjere bez potrebe za

ponovnim izlaskom na teren.

U ovom diplomskom radu prikazan je postupak prikupljanja i obrade podataka laserskog

skeniranja kao i njihova vizualizacija kao konačni proizvod. Postupak obrade podataka

zahtjeva veliko znanje te vrijeme i strpljenje osobe koja tu obradu provodi. Izrazito velika

količina podataka otežava postupak i brzinu obrade. Da bi se mogao dobiti konačni proizvod

zadovoljavajuće kvatitete i točnosti potrebno je imati izrazito kvalitetnu računalnu podršku.

Obrada na stolnim ili prijenosnim računalima, koja se koriste za svakodnevnu upotrebu,

jednostavno nije moguća. Zato je potrebno imati računala za profesionalnu upotrebu sa

dosta interne i RAM memorije, brzine rada procesora i grafičkom kvalitetom. Postupak

obrade je započet upravo na računalu za svakodnevnu upotrebu, ali se ubrzo uočilo da se

konačni proizvod ne može dobiti bez određenih nadogradnji tog istog računala.

Znanje stručnjaka je također bitan čimbenik u cjelokupnom procesu. Njegova vizija o tome

što se želi dobiti kao konačan proizvod direktno utječe na sam proces obrade podataka.

Pravilan terenski i uredski proces rezultiraju povećanju kvalitete konačnog proizvoda. Iako se

radi o kvalitetnoj metodi prikupljanja prostornih podataka, u ovom diplomskom radu se

moglo vidjeti da terestričko lasersko skeniranje nije savršena metoda jer se mogu javiti

određene pogreške, a jedna od najvećih je ona povezana sa registracijom laserskih skenova.

Oni se određenim metodama mogu povezati, ali to povlači sa sobom određenu pogrešku

koja se odražava u horizontalnom i vertikalnom smislu. Što je objekt duži, to je pogreška

veća. Takve pogreške zahtjevaju ponovni izlazak na teren te snimanje objekta od interesa,

što rezultira višestrukim troškovima. CloudeCompare pruža zadovoljavajuće alate za obradu

oblaka točaka, ali još nije dostigao razinu komercijalnih softvera, pogotovo u sferi kreiranja

mesha, tj. modela površine.


56

Danas se mali broj ljudi bavi speleologijom iz hobija i ljubavi prema istraživanju onog što je

priroda stvarala milijunima godina, a što je skriveno od očiju sveokupne javnosti. Vizualizacija

takvih objekata u obliku vedeo zapisa pritom otvara jednu novu dimenziju koja omogućuje

približavanje speleologije običnom čovjeku. Ukoliko se pritom koristi RGB zapis nastao

prilikom izmjere objekta dobiva se realistična slika snimanog objekta.


57

Literatura

Staiger, R., (2003): Terrestrial Laser Scanning Tehnology, Systems and Applications, 2nd FIG

Regional Conference, Marrakech, Marocco

Staiger, R., (2009): Push the Button- or Does the “Art of Measurement“ Still Exist? keynote

presentation in Plenary Session 3 – GNSS, Geosciences and Surveying at the FIG

Working Week 2009 in Eilat, Israel

Staiger, R., (2011): 10 Years of Terrestrial Laser Scanning- Tehnology, Systems and

Applications, 2nd FIG Regional Conference, Marrakech, Marocco

Pribičević, B., Đapo, A., Miljković, V., Babić, L., Vela, E., Kordić, B.(2011): Trodimenzionalna

geodetska izmjera za potrebe geodeinamičkih i geoloških istraživanja Starog grada

Modruša, Modruški zbornik 2011 (4. i 5.)

Miler, M., Ðapo, A., Kordić, B., Medved, I. (2007): Terestrički laserski skeneri, Ekscentar, no.

10, pp. 35-38

Lasić, Z.(2008): Praktični rad s geodetskim instrumentima, skripta Geodetskog fakulteta,

Sveučilište u Zagrebu, Zagreb

Lasić, Z. (2007): Geodetski instrumenti, skripta Geodetskog fakulteta, Sveučilište u Zagrebu,

Zagreb

Barković, Đ. (2012): Prezentacija predavanja iz kolegija Terenska mjerenja Geodetskog

fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb

Tutiš, S., Bočić, N., Božić, V., Buzjak, N., Dražina, T., Knajs, R., Miculinić, K., Mišur, I., Ovčarić,

L., Redovniković, L., Ris, N., Rožman, M., Talaja, M. (2016): Stručna podloga za

izradu projektno-tehničke dokumentacije za unutarnje i vanjsko uređenje turističke

infrastrukture s geodetskom snimkom u interesnom žarištu projekta u Zoni C:

„Gornja i Donja Cerovačka špilja“, stručna podloga, Zagreb

Bočić, N., Ris, N., 2915: Novija speleološka istraživanja u Cerovačkim špiljama. Zbornik

sažetaka – Skup speleologa Hrvatske, Ogulin, 20.-22.11.2015, Zagreb, str. 24


58

Malez, M. (1965): Cerovačke pećine, Izdanja Speleološkog društva Hrvatske No. 1., Zagreb

Frangeš, S. (2015): Sažetak predavanja iz kolegija Geovizualizacija, Geodetski fakultet

Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb


59

Popis URL-a

URL 1: Park prirode Velebit, Cerovačke špilje

http://www.pp-velebit.hr/index.php/hr/

URL 2: CloudCompare softver, manual

http://www.cloudcompare.org/doc/wiki/index.php?title=Main_Page

URL 3: Hrvatski speleološki poslužitelj, Uvod u speleologiju

http://speleologija.hr

URL 4: Geografija.hr, Cerovačke špilje i drugi krški fenomeni masiva Crnopca.

http://www.geografija.hr/hrvatska/cerovacke-spilje-i-drugi-krski-fenomeni-masiva-

crnopca/

http://www.pp-velebit.hr/index.php/hr/

http://www.cloudcompare.org/doc/wiki/index.php?title=Main_Page

http://speleologija.hr/

http://www.geografija.hr/hrvatska/cerovacke-spilje-i-drugi-krski-fenomeni-masiva-crnopca/

http://www.geografija.hr/hrvatska/cerovacke-spilje-i-drugi-krski-fenomeni-masiva-crnopca/


60

Popis kratica

PP – Park prirode

GNSS – Global Navigation Satellite System (hrv. globalni navigacijski satelitski sustav)

RTK – Real-time kinematic (hrv. pozicioniranje u realnom vremenu)

DGU – Državna geodetska uprava

CROPOS – Croatian positioning system ((hrv. Hrvatski pozicijski sustav)

HTRS96/TM – Hrvatski terestrički referentni sustav


61

Popis slika

Slika 1. Položaj Cerovačkih špilja u odnosu na područje ekološke mreže Natura 2000 ............. 9

Slika 2. Ulaz u Donju Cerovačku špilju ...................................................................................... 10

Slika 3. Prvi nacrt Donje Cerovačke špilje (Krešimir Polak, 1951.) ........................................... 13

Slika 4. „Kameni svatovi“ .......................................................................................................... 14

Slika 5. Sige ............................................................................................................................... 15

Slika 6. Endemična vrsta pauka, Stalita pretneri (foto Martina Pavlek) .................................. 16

Slika 7. Paleoantropološki, paleontološki i arheološki nalazi (Marez, 1965) ........................... 19

Slika 8. Geodetska izmjera Cerovačkih špilja (foto Loris Redovniković) ................................... 20

Slika 9. TOPCON GPS RTK HiPer SR sustav ............................................................................... 22

Slika 10. TOPCON GTS 105N ..................................................................................................... 23

Slika 11. Cygus 2LS .................................................................................................................... 24

Slika 12. FARO Focus 3D X 330 ................................................................................................. 25

Slika 13. Geodetska osnova ispred špilje i na ulazu u špilju ..................................................... 26

Slika 14. Princip rada terestričkog laserskog skenera (Steoger 2003) ..................................... 33

Slika 15. Shematski prikaz pulsnog (a), faznog (b) i triangulacijskog (c) mjerenja udaljenosti

(Miler i dr. 2007) ....................................................................................................................... 34

Slika 16. Shematski prikaz tri uobičajene vrste skenera (Steiger 2011) ................................... 36

Slika 17. Trocrtni prikaz spajanja datoteka u cjelinu ................................................................ 38

Slika 18. Mjereni podaci u izvornoj rezoluciji (lijevo) i novoj rezoluciji (desno) ........................ 39

Slika 19. Cloud sub sampling .................................................................................................... 40

Slika 20. Povezivanje 1. i 2. niza ............................................................................................... 40

Slika 21. Spajanje sa nizom 3 .................................................................................................... 41







Slika 28. Spajanje sa nizom 10.................................................................................................. 42

Slika 29. Stativi, sfere i obrisi ljudi ............................................................................................ 43


62

Slika 30. Interactive Segmentation Tool ................................................................................... 44

Slika 31. Izrezivanje nepotrebnih dijelova ................................................................................ 45

Slika 32. Izrezivanje dijela objekta sa više smetnji ................................................................... 46

Slika 33. Alatna traka Extract section ...................................................................................... 47

Slika 34. Izrada poprečnih presjeka .......................................................................................... 48

Slika 35. Dijaloški okvir "Extract sections" ............................................................................... 49

Slika 36. Dijaloški okvir "Compute normals" ............................................................................ 50

Slika 37. Dijaloški okvir "Poisson Surface Reconstruction" ....................................................... 51

Slika 38. Gustoća točaka dobivenog modela ........................................................................... 51

Slika 39. Histogram gustoće točaka ......................................................................................... 52

Slika 40. Dijaloški okvir "qAnimation plugin" ........................................................................... 53


63

Popis tablica

Tablica 1. Osnovni morfometrijski parametri Donje Cerovačke špilje ..................................... 11

Tablica 2. Tehničke specifikacije TOPCON GPS RTK HiPer SR ................................................... 21

Tablica 3. Tehničke specifikacije TOPCON GTS 105N ............................................................... 23

Tablica 4. Tehničke specifikacije Cygus 2LS .............................................................................. 24

Tablica 5. Tehničke specifikacije laserskog skenera Focus 3D X 330 ....................................... 25

Tablica 6. Točke geodetske osnove .......................................................................................... 28

Tablica 7. Popis identičnih točaka ............................................................................................ 30

Tablica 8. Koordinate sfera....................................................................................................... 31

Tablica 9. Osnovne razlike između metoda izmjere koje su orjentirane na točke i metoda koje

su orjentirane na objekt (Steiger 2009) .................................................................................... 32

Tablica 10. Specifikacije računala ............................................................................................ 46


64

Prilog br. 1: Uklop geodetskog poligonskog vlaka i topografskog nacrta Donje Cerovačke

špilje


65

Prilog br. 2: Model Donje Cerovačke špilje izrađen pomoću softvera CloudCompare

Documents

GEODETSKA IZMJERA I PRIKAZ TURISTIČKOG DIJELA DONJE ... · Turković, D. Diplomski rad 3 Zahvala Zahvaljujem se mentoru doc.dr.sc. Lorisu Redovnikoviću na izboru teme te strpljenju,