Пермские специалисты создали высокоточную трехмерную цифровую модель Большой Мечкинской пещеры
В Прикамье проходит один из новых этапов подготовки к развитию спелеотуризма на территории Большой Мечкинской пещеры – особо охраняемого природного объекта. При помощи комплексного лазерного сканирования подземной полости создана высокоточная трехмерная цифровая модель объекта.
В 2008 году Большая Мечкинская пещера площадью в 6 га получила статус особо охраняемой природной территории. В октябре 2025 года лицензию на право пользования объектом получила Дирекция ООПТ Пермского края. В соответствии со Стратегией развития системы особо охраняемых природных территорий региона до 2036 года, пещера вошла в перечень перспективных объектов для развития спелеотуризма. Пещеру планируют благоустроить для организованных туристических групп.
Уникальный природный объект
Большая Мечкинская пещера – пещера на левом берегу реки Мечки, расположенная в 20 км к северу от города Кунгура и в 2 км от ближайших населённых пунктов Заспалово и Родионово. Вход в основании обрывистого правого склона лога Каменного в 0,15 км от его устья представляет собой провальный колодец. Узкая щель на дне колодца приводит в Большой грот длиной 90 и высотой 7 м. Пещера состоит из пяти крупных залов (гротов), соединённых проходами и вытянутых почти меридионально. Потолки залов арочные и плоские. Расстояние между крайними точками Большой Мечкинской пещеры в направлении с севера на юг составляет 270 м. Общая длина ходов превышает 350 м.
Зимой пещера покрыта ледяными кристаллами, сталактитами, сталагмитами, колоннами, по красоте не уступающими ледяным образованиям Кунгурской Ледяной пещеры. На входе в пещеру и в Первом гроте встречается множество ледяных форм: от кристаллов до невысоких сталагнатов. В центре грота «Большой» возвышается ледяная колонна. Каждый год летом она тает, а зимой образуется вновь. Высота колонны 5 м. Длина окружности ее основания равна 5,4 м. От основания к своду колонна сужается, и ее диаметр на высоте человеческого роста составляет около 1 метра.
Благоустройство особо охраняемых природных территорий
Предполагается, что полный цикл работ по благоустройству займет от полутора до двух лет. После этого Мечкинская пещера сможет принимать организованные туристические группы и будет достойной альтернативой популярной Кунгурской ледяной пещере.
Исследователям предстоит изучить пещеру и определить, как ее можно использовать для отдыха, обучения и других целей, не нарушающих сохранность уникального объекта. Только после завершения всех исследований специалисты приступят к разработке плана благоустройства.
На данный момент изучать и посещать природный памятник затруднительно. Без должной сноровки и специального снаряжения попасть в Большой грот длиной 90 метров и высотой в 7 метров очень сложно.
Достоверные пространственные данные – основа цифровой модели
Ключевым условием работ по изучению пещеры является наличие достоверных пространственных данных. Поэтому в рамках сотрудничества минприроды региона, краевого спелеологического сообщества и ООО НИПППД «Недра» было организовано лазерное сканирование подземной полости. Компания «Недра», работающая с 1992 года в области инженерных изысканий и проектирования объектов капитального строительства, активно развивает направление ТИМ (технологий информационного моделирования).
Основой цифрового моделирования стала лидарная съемка, которая успешно используется при создании цифровых двойников в строительстве. При помощи лидаров создаётся виртуальная 3D-модель будущего или существующего объекта, которая дублирует его ключевые параметры: геометрию, инженерные системы, материалы и даже сроки установки оборудования.
Для наземного сканирования использовался высокоточный швейцарский прибор LeicaScanStation P30. Он позволил получить детализированные «облака точек» – массивы пространственных координат, формирующие геометрию каждого грота.
Для обследования труднодоступных участков привлекли специалистов компании EFT GROUP, использующих мобильные сканеры с технологией SLAM. Такой сканер в режиме реального времени определяет свое положение в пространстве и одновременно формирует карту окружающей среды, благодаря чему есть возможность осуществлять съемку узких и сложных участков, а также дополнить наземное лазерное сканирование.
В итоге специалисты получили трехмерную цифровую модель подземной части пещеры и корректную проекцию объекта на земную поверхность.
Опыт российских специалистов
Подобные работы в 2023 году проводились в пещерах Успенского Псково-Печерского монастыря. Благодаря новым технологиям российские учёные обнаружили множество неведомых ранее подземных улиц, огромных склепов и других пространств со сводами. Это сенсационное открытие стало возможным благодаря методу мюонографии – регистрации потоков космических частиц, по которым потом и создают 3D-модели подземных объектов.
Метод использования космического излучения для «просвечивания» крупных объектов по аналогии с рентгеновским был предложен еще в 1926 году российским академиком Петром Лазаревым. Но мюоны – единственные частицы, которые годятся для таких работ, – тогда еще открыты не были. Потому первая мюонография появилась только в 1955 году, когда в Австралии при помощи нее измерили глубину тоннеля. Еще больше известен нобелевский лауреат Луис Альварес, который при помощи мюонов исследовал египетскую пирамиду Хефрена в 1965 году. Но он использовал так называемую искровую камеру, которая позволила обследовать только 10% объема пирамиды, и, несмотря на это, Альварес сделала заключение, что она не имеет пустот.
Будущее геоинформационных технологий
Создание точной 3D-модели Большой Мечкинской пещеры – яркий пример цифровизации природных объектов с применением современных геоинформационных технологий. В ближайшем будущем планируется масштабно расширить применение технологий лазерного сканирования и цифровых двойников вне промышленности: для цифровизации природных памятников, туристических объектов и интеграции геологических исследований с ИТ-технологиями.
В России уже который год бурно развивается внутренний туризм. Одна из первых задач отрасли – повышение безопасности туристических маршрутов, разработка новых направлений, виртуальных туров; возможность более глубокого изучения природных объектов и создание их интерактивных моделей, где применение цифровых двойников жизненно необходимо.
Экологический мониторинг, цифровая археология и сохранение природного наследия – сферы, где создание и применение точных 3-D объектов используются уже очень широко.
Развитие и использование цифровых двойников природных объектов позволит более точно прогнозировать геологические риски – ЦД самый безопасный метод мониторинга пещер, карстовых образований и горных систем. Геологическая разведка начинает активно использовать эти технологии во всём мире, и российский опыт имеет большой экспортный потенциал.
