Cartographie LiDAR dans les mines à ciel ouvert : L'efficacité et la sécurité à l'avant-garde

INTRODUCTION AU LIDAR DANS L'EXPLOITATION MINIÈRE

L'exploitation minière à ciel ouvert, une méthode fondamentale d'extraction de minéraux précieux de la terre, est confrontée à de nombreux défis opérationnels, notamment le maintien de l'efficacité et la garantie de la sécurité du site. Dans cet environnement complexe, la technologie de détection et de télémétrie par ondes lumineuses (LiDAR) apparaît comme un outil de transformation. La capacité du LiDAR à générer des informations précises et tridimensionnelles sur la surface de la terre et les objets qui s'y trouvent améliore considérablement les opérations minières. Cette technologie offre un bond en avant en termes de précision et d'efficacité, en fournissant une analyse détaillée de l'environnement minier que les méthodes traditionnelles ne peuvent égaler.

Figure 1. Étude LiDAR par drone d'une mine à ciel ouvert.

LE RÔLE ESSENTIEL DES GÉOMÈTRES DANS LES MINES À CIEL OUVERT

L'arpentage dans les mines à ciel ouvert est d'une importance vitale. Il englobe une série de tâches qui sont essentielles au succès opérationnel et à la sécurité des opérations minières. Les géomètres sont chargés de placer les explosifs avec précision, de cartographier le terrain de manière dynamique et d'estimer avec exactitude le volume de matériaux à extraire. Les méthodes traditionnelles, bien qu'efficaces jusqu'à un certain point, ne permettent souvent pas d'atteindre les niveaux de précision et d'efficacité requis.

• Optimiser le placement des explosifs: Le placement précis des explosifs est essentiel pour une fragmentation efficace de la roche, ce qui augmente l'efficacité de l'extraction des minéraux.

• Cartographie dynamique du terrain: Des cartes de terrain constamment mises à jour sont essentielles pour naviguer dans le paysage en constante évolution d'une mine, garantissant que les opérations minières sont basées sur les données les plus récentes.

• Estimation précise des volumes: La détermination précise du volume des matériaux excavés, des minéraux extraits et des stocks est fondamentale pour la planification opérationnelle et les prévisions financières.

DÉFIS POSÉS PAR LES TECHNIQUES D'ARPENTAGE CONVENTIONNELLES

Bien que les techniques d'arpentage traditionnelles aient constitué la base pendant des décennies, elles présentent des limites. Celles-ci comprennent une précision compromise en raison de la nature manuelle des tâches, des retards opérationnels dus à des processus chronophages et un risque accru pour le personnel d'arpentage qui doit naviguer dans des environnements dangereux.

• Précision compromise: La nature complexe de la topographie des mines, combinée aux formes irrégulières des matériaux, entraîne souvent des imprécisions dans la mesure des volumes.

• Retards opérationnels: La collecte manuelle de données sur un terrain difficile prend du temps, ce qui nuit à la capacité de prendre des décisions en temps réel.

• Risques accrus: Les risques inhérents à l'environnement minier (pentes raides, chutes de pierres, formations instables...) constituent une menace importante pour la sécurité du personnel chargé des levés.

LA TRANSFORMATION PAR LA TECHNOLOGIE LIDAR

La technologie LiDAR permet de relever ces défis. Son efficacité et sa précision surpassent les méthodes traditionnelles d'arpentage, ce qui permet de réduire considérablement les délais opérationnels et d'améliorer la sécurité. Les véhicules aériens sans pilote (UAV) équipés de systèmes LiDAR peuvent balayer rapidement de vastes zones et fournir en temps réel des données essentielles à une prise de décision éclairée. Cette capacité permet non seulement d'accélérer le processus d'arpentage, mais aussi de minimiser les risques pour le personnel en réduisant la nécessité d'une présence sur le terrain dans des zones potentiellement dangereuses.

• Efficacité accrue: Les drones équipés de LiDAR capturent des millions de points de données précis par seconde, créant ainsi des modèles 3D détaillés des sites miniers. Cette méthode est nettement plus performante que les techniques d'arpentage traditionnelles. Elle permet de couvrir de vastes zones rapidement et avec moins de personnel, de rationaliser les opérations d'arpentage et de réduire les coûts en termes de temps et de main-d'œuvre.

Figure 2 : Modèle numérique d'élévation (MNE) d'un site minier. Modèle numérique d'élévation (MNE) d'une mine à ciel ouvert.

• Une précision inégalée: Le LiDAR fournit des données détaillées à haute résolution qui permettent de prendre des décisions plus éclairées et plus précises. En créant des modèles 3D très précis, le LiDAR permet de calculer avec exactitude les volumes, de mesurer les stocks et d'analyser les pentes.

• Amélioration de la sécurité: L'une des avancées les plus importantes du LiDAR est sa contribution à la sécurité des géomètres. La topographie traditionnelle place souvent le personnel à proximité de conditions dangereuses, telles que des zones de dynamitage actif ou des terrains instables. En minimisant la nécessité d'une présence humaine dans les zones dangereuses, les levés LiDAR aéroportés améliorent considérablement les conditions de sécurité des équipes de topographes.

VUE D'ENSEMBLE DU PROCESSUS DE LEVÉ LIDAR

Le processus de levé LiDAR comprend plusieurs étapes, de la planification initiale du vol au traitement final des données. Les systèmes LiDAR, dont le CHCNAV AlphaUni 20 (AU20), rationalisent ce processus. En outre, l'intégration avec des solutions logicielles avancées permet un traitement et une analyse efficaces des données LiDAR, ce qui permet d'obtenir des informations exploitables pour les opérations minières.

1. Planification des vols :

• Assistance logicielle: À l'aide de logiciels tels que SmartGo de la CHCNAV ou DJI Pilot 2, les drones sont guidés à travers des trajectoires de vol méticuleusement planifiées. Cela permet d'assurer une couverture et une collecte de données inégalées en adaptant les trajectoires de vol aux exigences uniques de chaque site minier, optimisant ainsi l'efficacité et la sécurité.

Figure 3. Planification de l'itinéraire de vol pour une étude LiDAR par drone.

• Corrections GNSS: La précision des résultats de la numérisation dépend du LIDAR, de la précision du positionnement du drone et du traitement des données. La précision du positionnement est grandement améliorée par les corrections cinématiques en temps réel (RTK) ou les corrections cinématiques post-traitement (PPK). Combinées à des points de contrôle au sol stratégiquement placés, ces corrections affinent la précision des données au plus haut niveau, garantissant que chaque point acquis contribue à une étude complète et précise.

2. Collecte des données :

• Surveillance en temps réel : L'automatisation de la collecte des données est complétée par une surveillance vigilante en temps réel afin d'identifier et d'atténuer les problèmes potentiels tels que les connexions RTK perdues ou les interférences inattendues. En outre, des problèmes imprévus, tels qu'une végétation plus dense que prévu, peuvent nécessiter une intervention manuelle de la part du géomètre afin de garantir une couverture complète et l'intégrité des données. Cette approche adaptative garantit une qualité optimale de la collecte des données et permet de ne manquer aucun détail.

3. Traitement des données :

• Intégration logicielle : Le parcours des données LiDAR, des points bruts aux informations exploitables, commence par leur importation dans un logiciel de traitement avancé, tel que le logiciel CoPre de CHCNAV. Les données y sont soumises à une séquence méticuleuse de filtrage, de correction, de classification et, enfin, de modélisation dans des formats tels que les modèles numériques d'élévation (MNE) dans le logiciel CoProcess. Ce processus de transformation permet d'affiner les données brutes en une forme structurée et hautement utilisable, prête pour une analyse approfondie et une application dans les opérations minières.

4. Application des données :

Le logiciel sophistiqué CoProcess du CHCNAV offre une précision et une efficacité sans précédent en matière de modélisation et d'analyse.

• Calculs de volume : CoProcess permet de déterminer avec précision le volume de matière extraite sur des périodes de temps spécifiques, ce qui améliore le suivi de la production et la gestion des ressources.

Figure 4. Le calcul du volume de matière extraite sur des périodes spécifiques dans le logiciel CoProcess.

• Analyse des stocks : CoProcess calcule efficacement la hauteur, la surface et le volume des stocks, ce qui facilite la gestion des stocks et la planification logistique.

Figure 5. Analyse des stocks dans le logiciel Coprocess.

• Analyse des pentes : En utilisant les données LiDAR, le logiciel CoProcess automatise l'extraction des paramètres clés des pentes, tels que les bords supérieurs et inférieurs et les angles de pente. Ces informations peuvent être exportées en toute transparence au format DLG pour une intégration aisée dans les logiciels de CAO. La réalisation d'évaluations approfondies de la stabilité des pentes et la formulation de stratégies efficaces d'atténuation des risques augmentent la sécurité et l'efficacité opérationnelle des projets d'exploitation minière à ciel ouvert.

Figure 6. Génération et analyse des données sur les lignes de pente dans le logiciel CoProcess.

CRITÈRES DE SÉLECTION DU BON SYSTÈME LIDAR

Le choix du bon système LiDAR pour une mine à ciel ouvert nécessite l'évaluation de plusieurs facteurs. Le système idéal doit offrir un écosystème complet qui s'intègre parfaitement aux opérations existantes, des capacités de balayage robustes pour capturer des données détaillées sur le terrain, et un bon rapport coût-efficacité pour garantir un retour sur investissement élevé. L'AlphaUni 20 (AU20) de CHCNAV est un système qui répond à ces critères, offrant un mélange de haute précision, de flexibilité opérationnelle et de facilité d'utilisation, ce qui en fait un choix de premier ordre pour les géomètres miniers.

• Un écosystème complet : Essentiel pour rationaliser les opérations, il comprend des capteurs compatibles, des plates-formes de drones et des logiciels de planification de vol et de post-traitement. Les solutions de CHCNAV constituent un écosystème entièrement intégré, garantissant la compatibilité et l'efficacité du flux de travail tout au long du processus d'arpentage.

• Capacités de balayage : Concentrez-vous sur la distance de balayage, la précision, le champ de vision et l'intensité de l'écho. Les LiDAR haute performance tels que l'AU20 de CHCNAV, qui a une portée de 1450 mètres et 200 balayages par seconde, offrent une portée étendue et un balayage rapide, ce qui est nécessaire pour l'efficacité de l'exploitation minière à grande échelle.

Figure 7. Solution LiDAR multiplateforme AlphaUni 20 pour la cartographie.

• Rentabilité: Il est essentiel de donner la priorité à des solutions abordables et faciles à utiliser, avec un déploiement simplifié et des besoins de formation réduits, afin d'équilibrer les coûts initiaux et les avantages à long terme, pour garantir que la technologie offre un bon rapport qualité-prix.

L'AVENIR DU LIDAR DANS LES MINES À CIEL OUVERT

L'avenir du LiDAR dans les mines à ciel ouvert est prometteur, avec des technologies abordables comme l'AlphaUni 20 de CHCNAV. La précision et l'efficacité des systèmes LiDAR ont le potentiel de transformer les opérations minières, en permettant une prise de décision plus éclairée et en améliorant considérablement les protocoles de sécurité. Au fur et à mesure de l'évolution de ces technologies, nous pouvons nous attendre à de nouvelles avancées dans les processus d'arpentage, ce qui se traduira par une efficacité opérationnelle encore plus grande et une plus grande attention portée à la sécurité des travailleurs.

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À propos de CHC Navigation

CHC Navigation (CHCNAV) crée des solutions innovantes de cartographie, de navigation et de positionnement pour rendre le travail des clients plus efficace. Les produits et solutions de CHCNAV couvrent de nombreux secteurs tels que le géospatial, la construction, l'agriculture et la marine. Avec une présence dans le monde entier, des distributeurs dans plus de 120 pays et plus de 1 700 employés, CHC Navigation est aujourd'hui reconnue comme l'une des entreprises à la croissance la plus rapide dans le domaine des technologies géomatiques.