UAVのLiDARによる地形マッピングで採掘作業の生産性を向上

なぜLiDAR測量が採掘作業の最適化に最適なソリューションなのか？

鉱山は絶え間なく生産され、その結果、地形は常に変化するため、大量の情報を正確に収集し、処理する必要があります。石炭や鉄鉱石の鉱山の場合、不正確な測定は非効率的な操業を招き、プロジェクトの結果や品質に影響を与えることさえあります。

従来の測定方法では、主にGNSS、トータルステーション、その他の機器を使用し、測量士が現場に行って測定を行う必要があるが、一般的に安全ではなく、時間もかかる。さらに、データ結果はグローバルに可視化することができず、複数の3D測定点で表現されるだけであるため、迅速な更新を求める現代の鉱山のデジタル要件を満たすことは困難である。しかし、UAV LiDARソリューションは、困難な地形、危険な条件、その他の典型的な鉱山現場の問題を克服するのに役立ちます。

Light Laser Detection and Ranging (LiDAR)は、今日の測量・マッピング分野で最も先端的な技術の一つです。鉱山調査用のドローンに搭載することで、地上の物体の3次元座標を測定し、植生を貫通し、点群フィルタリング法を適用して高精度のDTMを生成することができます。航空測量は、現場での測量士の安全上の懸念を解消し、わずか数分から数時間で現場全体の測定を完了し、生産効率を大幅に向上させます。

図1.採掘現場の航空写真

このケーススタディは、典型的な鉱山現場の環境で実施され、典型的な二次元のCAD図面や写真に代わって、現在の現場の実際の三次元モデルを作成した。このプロジェクトでは、BB4 UAV、AlphaAir 450 LiDARスキャナー、CHCNAV社のCoPreソフトウェア、Blue Marble Geographics社のGlobal Mapperソフトウェアが使用された。

鉱山サイトのLiDAR調査を3ステップで行うには？

ステップ1.CHCNAVのBB4 UAVとAA450 LiDARのような高性能パッケージで空中調査を行う。

• BB4 UAVは、プロの産業用途向けに設計されたハイエンドの無人航空機システムです。アームやアンテナがあらかじめ取り付けられた船体は、セットアップに要する時間を短縮し、最大7kgのペイロードを持つ様々なカメラやライダーをオプションで取り付けることができるプラットフォームをわずか2分で使用できるようにします。

• AlphaAir 450は 、高精度IMU、GNSS、先進の3Dスキャナー、産業グレードの26MPカメラを内蔵したエアボーンLiDARシステムで、鉱山調査、送電線検査、地形マッピング、農業・林業調査などに使用されています。このオールインワンで軽量、頑丈で使いやすいシステムは、手頃な価格帯で高精度の機能を提供します。パワフルで正確な3D点群処理ソフトウェアCoPreがバンドルされています。

図2.BB4 UAVとAA450 LiDARが航空測量を行っている。

ステップ2.現場の3D点群を生成するためのデータ処理。

レーザーとカメラの生データを転送し、CoPreソフトウェアを使用してINS軌跡と統合し、必要な座標系でLAS形式のファイルを生成します。

• CoPreはデスクトップソフトウェアで、CHCNAV LiDARシステムのすべての生データに即座にアクセスできます。CoPreは、点群のワンボタンクリック自動処理、画像ジオリファレンス、点群カラー化、深度マップ、結果出力をサポートします。データの品質を重視する専門家のために、CoPreは高度な処理を提供します。複数の点群のレイヤー問題を解決し、効率的なストリップ調整アルゴリズムにより相対精度を向上させ、GCPを使用して点群の絶対精度を向上させることができます。

図3.CoPreソフトウェアで生成された採掘場の一部の点群。

処理中にCoPreのワンクリックシェーディング機能を使って、点群をトゥルーカラーで着色することも可能。画像処理モジュールは、バックグラウンドで写真やカラー点群を自動的に整理することができる。

図4.CoPre SoftwareでRGBカラー化された採掘現場の点群。

ステップ3.Global Mapperソフトウェアを使用して採掘現場のボリュームを計算する。

点群データのインポート、地盤点群部分の抽出、測定する範囲線の選択またはインポート、体積計算結果の生成、レポート出力。

図5.Global Mapperソフトウェアにおける採掘現場の体積計算プロセス。

表1.報告書から抜粋した採掘場エリアの最終パラメータ

鉱山現場管理者が日々の業務におけるUAV LIDAR調査の価値を高く評価

ドローンベースの3Dデータ取得技術の採用は、今や採掘作業を最適化するために必要な要素となっている。CHCNAVのUAV LiDARソリューションは、マルチソース3D空間データの効率的な取得と処理へのアクセスを提供することで、鉱山のメンテナンスとオペレーションのデジタル化に積極的な役割を果たしている。CHCNAVのモバイルマッピング部門は、ミリメートル精度のGNSSセンサーから超高精度の長距離スキャナーまでの技術を融合することで、このデジタル化プロセスを身近で手頃なものにし、小規模または大規模なエリアでの大規模な3Dデータ取得を可能にします。

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CHCNAVについて

CHCナビゲーション(CHCNAV)は、革新的なGNSSナビゲーションと測位ソリューションを創造し、お客様の作業をより効率的にします。CHCNAVの製品とソリューションは、地理空間、建設、農業、海洋など、さまざまな業界をカバーしています。世界中に拠点を持ち、120カ国以上に販売代理店を持ち、1,500人以上の従業員を抱えるCHCナビゲーションは、今日、ジオマティクス技術において最も急成長している企業の1つとして認められています。