Direct outcrop observation and field data collection are key techniques in research, teaching and outreach activities in volcanic areas. However, very often outcrops are of difficult or impossible access, such as in areas with active volcanoes or steep cliffs. Classical remote-sensing surveys by satellites or airplanes are expensive, rarely reach sufficient resolution to allow high-quality 3D visualisation of volcanic features and do not facilitate mapping of vertical cliffs. We describe a novel approach that uses immersive Virtual Reality (VR) based on real-world 3D Digital Outcrop Models (DOMs) from images surveyed by “unoccupied aerial system” (UAS). 3D DOMs are built up using the Structure-from-Motion (SfM) photogrammetry technique, and a VR scene is created using game engine technologies. Immersive real-time exploration of the environment is possible through a head-mounted display, e.g. Oculus Rift. Tools embedded in the VR environment allow the user to map polygons, lines and point features. Tools also allow to measure orientation, dip, inclination, azimuth, area and thickness and even take virtual photographs. Using three examples of volcanic areas with different geological features, we demonstrate the potential of our approach to allow users to be able to virtually map and measure remotely, and to collect data for research and teaching. Our approach is of paramount importance also for outreach, as it allows non-specialist audiences (e.g. common citizens) to experience and appreciate highly complex volcanic features through customised, hands-on immersive VR tools.

中文翻译：

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用于火山学研究、教学和交流的基于真实世界的沉浸式虚拟现实

直接露头观测和现场数据收集是火山地区研究、教学和外展活动的关键技术。然而，露头通常很难或不可能进入，例如在有活火山或陡峭悬崖的地区。传统的卫星或飞机遥感勘测成本高昂，很少达到足够的分辨率来实现火山特征的高质量 3D 可视化，并且不利于绘制垂直悬崖。我们描述了一种新方法，该方法使用基于真实世界 3D 数字露头模型 (DOM) 的沉浸式虚拟现实 (VR)，该模型来自“无人空中系统”(UAS) 调查的图像。3D DOM 是使用 Structure-from-Motion (SfM) 摄影测量技术构建的，VR 场景是使用游戏引擎技术创建的。通过头戴式显示器（例如 Oculus Rift）可以对环境进行身临其境的实时探索。嵌入在 VR 环境中的工具允许用户映射多边形、线和点要素。工具还允许测量方向、倾角、倾角、方位角、面积和厚度，甚至可以拍摄虚拟照片。使用具有不同地质特征的火山区的三个示例，我们展示了我们的方法的潜力，使用户能够远程进行虚拟地图和测量，并为研究和教学收集数据。我们的方法对于外展也至关重要，因为它允许非专业观众（例如普通公民）通过定制的、动手的沉浸式 VR 工具体验和欣赏高度复杂的火山特征。嵌入在 VR 环境中的工具允许用户映射多边形、线和点要素。工具还允许测量方向、倾角、倾角、方位角、面积和厚度，甚至可以拍摄虚拟照片。使用具有不同地质特征的火山区的三个示例，我们展示了我们的方法的潜力，使用户能够远程虚拟地图和测量，并为研究和教学收集数据。我们的方法对于外展也至关重要，因为它允许非专业观众（例如普通公民）通过定制的、动手的沉浸式 VR 工具体验和欣赏高度复杂的火山特征。嵌入在 VR 环境中的工具允许用户映射多边形、线和点要素。工具还允许测量方向、倾角、倾角、方位角、面积和厚度，甚至可以拍摄虚拟照片。使用具有不同地质特征的火山区的三个示例，我们展示了我们的方法的潜力，使用户能够远程进行虚拟地图和测量，并为研究和教学收集数据。我们的方法对于外展也至关重要，因为它允许非专业观众（例如普通公民）通过定制的、动手的沉浸式 VR 工具体验和欣赏高度复杂的火山特征。面积和厚度，甚至可以拍摄虚拟照片。使用具有不同地质特征的火山区的三个示例，我们展示了我们的方法的潜力，使用户能够远程进行虚拟地图和测量，并为研究和教学收集数据。我们的方法对于外展也至关重要，因为它允许非专业观众（例如普通公民）通过定制的、动手的沉浸式 VR 工具体验和欣赏高度复杂的火山特征。面积和厚度，甚至可以拍摄虚拟照片。使用具有不同地质特征的火山区的三个示例，我们展示了我们的方法的潜力，使用户能够远程进行虚拟地图和测量，并为研究和教学收集数据。我们的方法对于外展也至关重要，因为它允许非专业观众（例如普通公民）通过定制的、动手的沉浸式 VR 工具体验和欣赏高度复杂的火山特征。