Gestión de recursos hídricos en cuevas con el Leica BLK2GO y el Centro de Hidrología y Geotérmica de Neuchâtel

Una parte considerable de las reservas de recursos hídricos de Suiza reside en sus complejos acuíferos kársticos, un sistema natural esencial que sigue despertando la curiosidad de los investigadores. En el Centro de Hidrología y Geotérmica de Neuchâtel (CHYN), un equipo de científicos liderado por el profesor Phillipe Renard y acompañado por un climatólogo, el Dr. Tanguy Racine, puso en marcha una iniciativa con el propósito de profundizar en la comprensión de estos recursos.    

El objetivo estaba claro: estudiar la física de los flujos de agua en las cuevas o en los conductos kársticos subterráneos con la ayuda de soluciones tecnológicas innovadoras —el escaneado láser 3D con el Leica BLK2GO y una unidad de iluminación personalizada de Méandre Technologie— para obtener datos sobre los acuíferos que los métodos tradicionales de medición y creación de modelos no pueden proporcionar.  

 

Un estudio de las formas del karst subterráneo 

Según United States Geological Survey, “Las áreas kársticas se caracterizan por unas formaciones distintivas (como manantiales, cuevas y sumideros) y una hidrología única que crea acuíferos muy productivos, pero extremadamente vulnerables a la contaminación”. Para los acuíferos kársticos estudiados por el CHYN, el proyecto requería obtener una representación detallada de las superficies internas de las cuevas kársticas para entender el flujo de agua y la contaminación, entre otros factores.  

El objetivo era crear gemelos digitales que incluyeran nubes de puntos 3D, imágenes panorámicas en color y mallas de alta resolución. El equipo realizó exploraciones en varias ubicaciones, incluida la cueva de la cascada de Môtiers y la cueva de Vallorbe.    

Para recorrer kilómetros de conductos kársticos, se necesitaba una tecnología de escaneado móvil de vanguardia. La herramienta elegida para esta misión fue el BLK2GO, ya que ofrecía una solución valiosa para la tarea, que requería una forma eficiente de capturar con precisión una geometría compleja. Con el BLK2GO, los investigadores pudieron escanear áreas extensas con rapidez y con una movilidad superior a la del escaneado tradicional.     

Al capturar cada elemento distintivo, ya fuera un pozo, un túnel o un área de derrubio, la eficiencia del BLK2GO permitió al equipo adaptar su estrategia de captura de datos a las diferentes zonas estudiadas. Áreas que nunca se habían podido medir se transformaron pronto en nubes de puntos 3D exactas de todas las ubicaciones que los investigadores necesitaban documentar.   

 

Iluminar la oscura red de cuevas subterráneas 

Uno de los mayores retos de esta expedición subterránea era contar con la iluminación necesaria. En un entorno privado de luz natural, era crucial asegurarse de que el BLK2GO pudiera capturar con eficacia todos los datos. Para crear nubes de puntos coloreadas, es imprescindible tener una iluminación adecuada, algo que los escáneres no suelen proporcionar por sí solos: necesitan luz natural o artificial para iluminar la escena. Eso permite capturar las imágenes y, a continuación, colorear los datos capturados con la tecnología LiDAR.      

Sin embargo, los investigadores lograron encontrar una solución que proporcionase la cantidad de iluminación requerida para capturar nubes de puntos coloreadas a lo largo del recorrido. 

El equipo usó un sistema de iluminación especializado diseñado por Méandre Technologies. Esta unidad de iluminación complementaria, que se monta fácilmente en la parte inferior del asa del ligero BLK2GO, iluminó los conductos y permitió a los investigadores capturar todos los detalles que necesitaban combinando datos geométricos y de color, algo muy ventajoso para su trabajo.   

 

Creación de gemelos digitales de acuíferos y conductos 

Al regresar de los emplazamientos, el siguiente paso consistió en procesar los datos adquiridos. Con el software Leica Cyclone REGISTER 360 PLUS, procesaron y limpiaron las nubes de puntos 3D coloreadas y las condensaron en un formato accesible para realizar un análisis geomorfológico eficiente.    

Posteriormente, crearon varias mallas en Leica Cyclone 3DR para entender mejor las características geométricas de los conductos kársticos. 

Durante el estudio, los investigadores se enfrentaron a una dificultad importante: GNSS no estaba disponible en el subsuelo para medir los puntos de control, así que el equipo tuvo que crear una nube de puntos continua del sistema de cuevas. Con la ayuda de la tecnología GrandSLAM, lograron capturar las cuevas kársticas de un modo eficiente. Cuando las distancias eran superiores a unos cientos de metros, escaneaban siguiendo recorridos circulares que acababan en el punto de partida. De esa forma, el BLK2GO podía reconocer los elementos idénticos para alinear correctamente la larga nube de puntos, y los investigadores podían confirmar que el modelo 3D de la cueva no se había desplazado durante las largas caminatas.      

 

Análisis de las redes acuáticas subterráneas 

Los gemelos digitales repletos de detalles capturados por el BLK2GO y creados por el equipo fueron esenciales para examinar y sintetizar la geometría de las redes subterráneas de conductos hídricos. Por ejemplo, su uso para crear un modelo de la velocidad con la que los contaminantes transportados por el agua se desplazan por el subsuelo tiene un enorme valor. Con una representación de los datos 3D, los científicos pudieron monitorizar los puntos con mayor riesgo de contaminación y evaluar la vulnerabilidad de los recursos hídricos desde una perspectiva analítica. Esta medida proactiva puede contribuir a mejorar la salud medioambiental y a gestionar los recursos hídricos de un modo eficiente.       

Los gemelos digitales resultaron fundamentales para estimar la capacidad del flujo de agua. Conocer los detalles geométricos de los conductos kársticos, su forma, las características del flujo en cada curva y cada codo, y la presencia de los elementos que causaban el arrastre, así como la relación espacial existente entre ellos, es vital para realizar estimaciones precisas del flujo. La medición de los acuíferos kársticos y la captura de secciones transversales con los datos del BLK2GO permitieron al equipo crear modelos predictivos fiables del flujo del agua, la eficiencia y la capacidad de los conductos. Estos datos han demostrado una gran utilidad para gestionar los recursos hídricos y definir las políticas dirigidas a fomentar un consumo de agua sostenible.       

 

Avances en los estudios de acuíferos kársticos 

El proyecto demostró la eficacia del Leica BLK2GO y arrojó luz —¡literalmente!— sobre el potencial de la tecnología de escaneado láser 3D de mano para impulsar el estudio de los recursos naturales. El BLK2GO capturó los datos en una única visita de campo, eliminó la necesidad de volver repetidamente a la zona y maximizó la eficiencia y la eficacia globales del proyecto.     

En opinión del Dr. Racine y el equipo del CHYN, el BLK2GO superó con nota el desafío de capturar entornos subterráneos oscuros y angostos. Su capacidad para capturar conjuntos de datos de una forma rápida y fiable en estas condiciones, en especial en combinación con la unidad de iluminación de Méandre Technologie, abrió la puerta a un conocimiento más profundo y a una utilización óptima de los considerables recursos hídricos de Suiza.   

A medida que avanzan los estudios climáticos y nuestra comprensión de las estrategias para gestionar los recursos hídricos de manera sostenible, la idea de escanear espacios que antes se consideraban inaccesibles para capturar datos que en el pasado no estaban a nuestro alcance y, de ese modo, conocer mejor nuestro ecosistema, llevará a los investigadores a una comprensión plena de los sistemas de acuíferos de las cuevas de Môtiers y Vallorbe. 

El trabajo del Dr. Racine y su equipo nos muestra un futuro en el que la tecnología se convierte en el medio que nos conecta con redes de agua subterráneas que antes eran inaccesibles o difíciles de medir y monitorizar. Estos científicos están aprendiendo cómo funcionan exactamente estos acuíferos, conductos y cuevas, lo que ayuda a los investigadores y a los responsables de las obras públicas a supervisar los recursos hídricos y fomentar un uso más sostenible de estos.   

 

Cuando se combina una planificación minuciosa con tecnología inteligente, el éxito está asegurado. Puede obtener más información sobre el escaneado de mano con el Leica BLK2GO aquí.