Inside the ice shelf: using augmented reality to visualise 3D lidar and radar data of Antarctica. (23rd December 2019)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Boghosian, Alexandra L.; Pratt, Martin J.; Becker, Maya K.; Cordero, S. Isabel; Dhakal, Tejendra; Kingslake, Jonathan; Locke, Caitlin D.; Tinto, Kirsty J.; Bell, Robin E.
• Is Part Of: Photogrammetric record. Volume 34:Number 168(2019)
• Page Start: 346
• Page End: 364
• Publication Date: 2019-12-23
• Subjects: Antarctica -- augmented reality -- data visualisation -- HoloLens -- lidar -- radar; Photogrammetry -- Periodicals; 526.982
• DOI: 10.1111/phor.12298
• Languages: English
• ISSNs: 0031-868X

Abstract

Abstract: From 2015 to 2017, the ROSETTA‐Ice project comprehensively mapped Antarctica's Ross Ice Shelf using IcePod, a newly developed aerogeophysical platform. The campaign imaged the ice‐shelf surface with lidar and its internal structure with ice‐penetrating radar. The ROSETTA‐Ice data was combined with pre‐existing ice surface and bed topography digital elevation models to create the first augmented reality (AR) visualisation of the Antarctic Ice Sheet, using the Microsoft HoloLens. The ROSETTA‐Ice datasets support cross‐disciplinary science that aims to understand 4D processes, namely the change of 3D ice‐shelf structures over time. The work presented here uses AR to visualise this dataset in 3D and highlights how AR can be simultaneously a useful research tool for interdisciplinary geoscience as well as an effective device for science communication education. Abstract : From 2015 to 2017, the ROSETTA‐Ice project comprehensively mapped Antarctica's Ross Ice Shelf. The campaign imaged the ice‐shelf surface with lidar and its internal structure with ice‐penetrating radar. The first augmented reality (AR) visualisation of the Antarctic Ice Sheet, using the Microsoft HoloLens, is presented. It highlights how AR can be a useful research tool for interdisciplinary geoscience as well as an effective device for science communication education. Résumé: De 2015 à 2017, le projet ROSETTA‐Ice a permis de cartographier entièrement la calotte glaciaire de Ross en Antarctique au moyen de IcePod, une plate‐forme aérienne géophysique récemment développée. La campagne a imagé la surface de la glace avec un lidar et sa structure interne avec un radar pénétrant la glace. Les données ROSETTA‐Ice ont été combinées avec des modèles numériques d'élévation préexistants de la surface de la glace et de la topographie du substrat rocheux, afin de créer la première visualisation en réalité augmentée (RA) de la calotte glaciaire, grâce à Microsoft HoloLens. Les jeux de données ROSETTA‐Ice permettent des recherches interdisciplinaires visant à comprendre les processus 4D, c'est‐à‐dire le changement des structures 3D de la glace au cours du temps. Le travail présenté ici utilise la RA pour visualiser cet ensemble de données en 3D et met en évidence l'apport de la RA qui peut être à la fois un outil de recherche pour les géosciences interdisciplinaires et un outil efficace pour l'enseignement de la communication scientifique. Zusammenfassung: Von 2015 bis 2017 wurde im ROSETTA‐Ice Projekt eine umfassende Kartierung des Ross Shelfeises in der Antarktis mit der neu entwickelten, luftgestützten geophysikalischen Plattform IcePod durchgeführt. Die Oberfläche des Shelfeises wurde mit LiDAR erfasst, die interne Struktur mit Radaraufnahmen, die Eis durchdringen. Die so ermittelten Daten wurde mit früheren Daten der Eisoberfläche und mit digitalen Höhenmodellen der Topographie des Meeresbodens kombiniert, um die erste Visualisierung des Inlandeises der Antarktis mit Hilfe der Microsoft Hololens und Augmented Reality (AR) durchzuführen. Die ROSETTA‐Ice Datensätze unterstützen transdisziplinäre Wissenschaften, die 4D Prozesse, d.h. insbesondere die Veränderungen der 3D Strukturen des Shelfeises, analysieren wollen. Die vorgestellte Arbeit nutzt AR, um Datensätze in 3D darzustellen und zeigt auf, wie AR sowohl ein nützliches Forschungswerkzeug für interdisziplinäre Geowissenschaften, aber auch ein effektives Hilfsmittel für wissenschaftliche Pädagogik sein kann. Resumen: De 2015 a 2017, el proyecto ROSETTA‐Ice ha cartografiado exhaustivamente la plataforma de hielo Ross de la Antártida utilizando IcePod, una plataforma aerogeofísica recientemente desarrollada. En la campaña se captó la superficie de la plataforma de hielo con lidar y su estructura interna con radar de penetración de hielo. Los datos de ROSETTA‐Ice se combinaron con modelos topográficos de elevación digital del lecho y la superficie de hielo preexistentes para crear la primera visualización de realidad aumentada (AR) de la capa de hielo antártico, utilizando Microsoft HoloLens. Los conjuntos de datos ROSETTA‐Ice apoyan el objetivo de comprender los procesos 4D, es decir, el cambio de las estructuras de la plataforma de hielo 3D con el tiempo. El trabajo presentado aquí usa AR para visualizar este conjunto de datos en 3D y destaca cómo AR puede ser simultáneamente una herramienta de investigación útil para la geociencia interdisciplinaria, así como un dispositivo eficaz para la educación en comunicación científica. 摘要: 在2015到2017年间, ROSETTA‐Ice项目使用新开发的航空地球物理平台IcePod, 全面绘制了南极洲的罗斯冰架。该项目应用探冰激光雷达测量冰架表面与其内部结构。ROSETTA‐Ice数据结合既有的冰面和底床地形数字高程模型, 使用Microsoft HoloLens创建了南极冰盖的第一个增强现实(AR)可视化模型。 ROSETTA‐Ice数据集可应用于跨学科研究, 以了解其四维过程:即随着时间推移改变的三维冰架结构。 本研究使用AR技术, 实现数据集的三维可视化, 显示AR技术可以成为跨学科地球科学的实用研究工具, 并同时也是科学传播教育的有效设备。