Artec Jet 三维测绘深入挪威极地，高精度捕获北极冰层消融数据

作者 Deri Jones

3D扫描仪

Artec Jet

挑战：在挪威高地约 128,000 平方米的地形上，对积雪区进行激光扫描，以支持气候变化研究，并对比当前与历史表面数据以计算融化速率。

解决方案：Artec Jet、Artec Twins

成果：两处积雪区的精确、高分辨率、带地理参考的激光扫描数据和数字网格模型，其中包括对其中一处场地的人造冰洞的完整数字记录。

为何选择 Artec 3D：其中一处场地距离公路有 2.5 小时的步行路程，两处场地的海拔均超过 1,500 米，且位于天气易发生剧变的区域。这就需要一台轻便、便携且能够高精度捕捉大面积区域的扫描仪。安装于背包上的 Artec Jet 满足了所有这些需求，为地面激光扫描提供了更快速、更灵活的替代方案。

Juvfonne 冰区和 Kilmapark 2469 冰隧道，隧道右侧的积雪可作为比例参照。图片由 Deri Jones & Associates Ltd. 提供。

Deri Jones & Associates Ltd（DJA）自 2005 年起便提供激光扫描服务，主要使用三脚架式扫描仪记录船体及各类其他工业项目。该团队与 Artec 大使 Central Scanning 合作已约二十年，在需要大规模勘测解决方案时获得其协助，并在需要更精细的细节水平时启用 Artec 系列扫描仪。

在过去十年间，他们还与阿伯里斯特威斯大学（Aberystwyth University）建立了合作关系，协助研究冰川学的博士生开展各类勘测项目。作为 OneZoo 计划的一部分，他们最新的项目是分析北极冰层融化的速度，通过测量体积变化，将当前的冰区与历史 LiDAR 数据进行对比。

Deri Jones 使用 Artec Jet 捕捉积雪区的上部区域。图片由 Deri Jones & Associates Ltd. 提供。

阿伯里斯特威斯大学的 Alice Phillips 和 Tris Irvine-Fynn 与挪威自然研究所（NINA）的合作伙伴，以及 DJA 的 Deri Jones 一同踏上了为期两周的研究之旅，在特隆赫姆（Trondheim）以南开展生物采样、激光扫描和探地雷达勘测。恰巧，Central Scanning 的 Nick Godfrey 来电询问他们是否有可用于测试全新 Artec Jet 三维扫描仪的项目，这似乎是一个绝佳的机会。

该项目涉及在偏远地点扫描大面积的积雪和冰层。Artec 3D 还向团队出借了一台 Jet 背包，连同 Jet Bridge 和 Artec Twins 软件许可证，以帮助展示该技术在恶劣环境中的性能。

在积雪区前缘将 Artec Jet 安装于背包上。图片由 Deri Jones & Associates Ltd. 提供。

使用 Artec Jet 进行北极三维测绘

团队抵达特隆赫姆时，天气十分恶劣，于是他们联系了位于南方 4.5 小时车程、条件更好的 Norsk Fjellsenter 博物馆。该场地还设有一处易于到达的积雪区，以及位于挪威最高峰 Galdhøpiggen 的 Klimapark 2469 场地的冰隧道入口。

他们在博物馆受到热情接待，并观看了一些正从冰层中融出、由馆方保护着的令人惊叹的考古发现，随后继续前往 Klimapark 场地。积雪区下方的冰隧道是一处手工雕凿的奇观，将挪威民间传说、考古学、科学和历史融汇成一个引人入胜的故事。团队趁游客稀少的间隙，迅速扫描了各个相互连通的洞室和隧道，用 Artec Jet 扫描仪仅花了 15 分钟便完成了采用三脚架式方案需耗时数小时的工作。

隧道内的冰雕。图片由 Deri Jones & Associates Ltd. 提供。

与此同时，大学团队从隧道内采集了多个冰芯样本，随后 Deri Jones 的团队开始进行积雪区勘测。

Artec Jet 的背包装置解放了他们的双手，使团队能够使用登山杖在洞穴内的冰面和积雪区底部的巨石区上行走时保持稳定——这些地方若使用三脚架扫描仪布设会非常耗时。由于通往场地有一条清晰的人造步道可用于地理参照，团队决定不携带 GPS 套件和地面控制点，而是专注于充分发挥 Jet 的性能。

团队又用扫描仪沿积雪区底部进行了三次横穿，随后换上冰镐和冰爪，绕覆盖冰隧道的雪盖顶部进行横穿，很好地覆盖了隧道上方积雪的范围，以便与历史数据进行对比。随后，他们开始使用大学的 MALÅ 探地雷达（GPR）雪橇对积雪区上下各区段进行分析，以对冰川进行冰层厚度测量。

所得读数可反映地表下积雪的深度。结合来自地表的激光扫描数据，这使团队得以估算积雪区残余积雪的体积。在长途驱车返回基地后，团队利用第二天时间处理和审查了在正式场地开工前收集的所有数据，初步处理在 Artec Twins 中完成。

积雪区扫描数据叠加于隧道数据之上（25 米轴可作为比例参照）。图片由 Deri Jones & Associates Ltd. 提供。

该项目的主要场地位于 Oppdal 上方的山丘中，之所以选择此处，是因邻近公路起点且困住的生物碎屑数量可观。在为期四天的时间里，团队成功采集了超过 120 公斤的冰样，使用 GPR 雪橇进行了样带测量，并使用 Artec Jet 扫描了积雪区的表面。

他们布设了棋盘式地面控制点（GCP）用于地理参照，并使用基准站/移动站 Emlid 系统进行采集，在横穿积雪区长达 420 米的样线上，扫描数据与 GPS 之间取得了极佳的相关性。为了捕捉整个积雪区及周边地貌，同时避免在最陡峭的区域作业，他们背着背包进行了四次横穿，得以使用冰爪和冰镐来确保安全。

得益于背包式 Jet，他们再次顺利覆盖了整片区域。制约因素变成了电池续航，而非勘测站的布设、天气或现场可用时间。在两个小时内，他们便捕捉了约 51,500 平方米的地形，分辨率之高足以看清冰面上的水槽和一块块岩石。随后，他们用 GPR 雪橇花了两天时间横穿积雪区进行样带测量，建立起对表面和下层结构的全面勘测，以支持为实验室分析而采集的冰芯和生物样本。