2023-08-10
ダイナミックモニタリングを目的とした信頼性の高い正確な調査データの取得は、鉱業にとって長年の課題でした。鉱山管理、エンジニアリング、探査、操業のスペシャリストに不可欠な洞察を提供することの重要性を認識し、当社はこの課題に取り組み、情報に基づいた操業上の意思決定と高効率の向上を達成するための効率的なソリューションを提供する使命に着手しました。
今日の状況において、UAV LiDAR技術は鉱物資源の探査、評価、鉱山開発、開発に不可欠なツールとして台頭してきています。この先端技術は、従来の測量技術に比べ、データ収集と処理の高速化、精度の向上、作業の安全性強化、そして最終的には経営判断とROI向上のための強固な基盤など、いくつかの利点を提供します。
露天掘り鉱山における効果的な動態監視の課題に対応
このケーススタディでは、モンゴルのダイナミック鉱物資源モニタリングプロジェクトの課題を取り上げます。このプロジェクトの目的は、3km2、深さ200mの広大な露天掘り鉱山の高精度点群データ、デジタル正射投影図（DOM）、デジタル標高モデル（DEM）を作成することでした。
鉱山では重機がひっきりなしに動き、交通量も多いため、時間との勝負でした。補助走行システムを使用するため、地形データの定期的な更新が重要でした。このプロジェクトでは、ダイナミック・モニタリングの厳しいスケジュールを守り、精度の高いデータを提供する必要があり、これが大きな課題となりました。
社内外のオペレーターは従来、トータルステーション、地上レーザースキャナー、GNSS RTKアンテナを使用してきた。しかし、これらの方法では調査を完了するのに約1週間かかる。この時間枠は要件を満たしておらず、正確なデータを提供するためには、より効率的なソリューションが必要だった。
エアボーン技術で地雷測量の困難を克服
プロジェクトの目標を達成するため、私たちはBB4 UAV、AlphaUni 20 LiDARシステム、CoPre & CoProcessソフトウェアを組み合わせた最新技術を活用しました。
AlphaUni 20 (AU20)は、プレミアムで費用対効果の高いマルチプラットフォームのモバイルマッピングシステムの新時代を象徴しています。その卓越した機能は、拡張されたレンジ、高精度、データ密度により、優れたデータを提供し、測量効率を向上させます。AU20は正確な点群データと高解像度画像を提供し、幅広い用途に対応します。
図1.BB4 UAV、AlphaUni 20 LiDARシステムとCHCNAVのソフトウェア。
このアプリケーションでは、AlphaUni 20 LiDARシステムは先進的なデータ処理ソフトウェアCoPreと組み合わされ、点群と画像のシームレスなジョイントモデリングを可能にしている。さらに、CoProcessソフトウェアは、上下の勾配線の自動的かつ効率的な抽出において重要な役割を果たしています。複数周期のデータを比較することで、高精度な体積量の自動計算を可能にし、データ取得当日に結果を提供します。
全体的な作業の流れとスケジュールは以下の通りである：
1) 準備：AU20をBB4 UAVに取り付けるのに数分。
図2.モンゴルの露天掘り鉱山調査用にBB4 UAVに取り付けられたAlphaUni20。
2) フィールドデータ収集：2回の空中ミッションで90分。
AlphaUni20の長距離スキャン能力は素晴らしく、360°の広い視野（FOV）で最大1450 mに達する。200Hzの連続回転ミラーにより、毎秒2Mポイントの高速測定が可能です。この技術により、あらゆる重要な測量作業において、より詳細な情報を確実に提供します。
AU20を補完するBB4 UAVは、プロフェッショナル用途向けに設計されています。自動離着陸機能を備えたBB4 UAVは、作業を効率化し、使いやすさを保証します。アームやアンテナがあらかじめ取り付けられたモジュール設計により、セットアップ時間が大幅に短縮され、わずか2分で運用を開始することができます。
3) データ処理：情報処理に160分。
図3.CoPreソフトウェアでのデータ処理
データ収集後、AU20のメモリーカードを取り出し、CoPreソフトウェアが自動的にシームレスに情報をコピーした。CoPreソフトウェアは、点群データとデジタルオルソフォトマップ（DOM）を効率的に生成し、約130分で処理を完了した。
図4.測量現場の点群データ結果。
図5.測量地点のデジタル正射投影図。
次のステップでは、CoProcessソフトウェアを使って点群のノイズ除去とフィルタリングを行い、ワンクリックで高精度のデジタル標高モデル（DEM）を素早く生成した。驚くべきことに、8GBの点群データはわずか20分で処理されました。
図6. 測量現場のデジタル標高モデル。
デジタルオルソフォトマップ（DOM）とデジタル標高モデル（DEM）の両データを統合したフュージョンモデル（FUM）が作成された。この融合モデルにより、斜面の上端線と下端線を正確に特定することができた。
図7.測量地点のDOMとDEMの融合モデル。
図8.左からCADによる勾配線のチェック、異なる期間のデータ解析、CoProcessによる勾配線のデータ生成。
異なる間隔で収集された点群データを使用することで、盛土/掘削と総体積の計算がわずか10分で効率的に完了した。
AU20の機能により、最も困難な環境においても、地表面のシームレスな取得、正確なデジタル標高モデル（DEM）とデジタル地表面モデル（DSM）の生成が可能になりました。
高品質データと意思決定のためのより良い基盤の恩恵
モンゴルでのこのプロジェクトは、わずか2回の飛行ミッションで完了し、3 km²のサイト全体のデータ収集を完了するのに合計90分かかりました。このプロジェクトでは、2人のチームが事務作業を担当した。1人はCoPreでデータの前処理を担当し、点群データとDOMの生成に約130分かかった。一方、もう一人のチームメンバーは、CoProcessを使用してデータの後処理、DEMの生成、上下勾配線の特定、体積量の計算、その他の関連作業を行い、すべて30分で完了しました。
AU20長距離LiDARシステムを使用することで、このプロジェクトは、従来の測量方法と比較して、鉱山調査全体の効率を5倍向上させるという優れた成果を達成しました。
毎秒200万ポイントの周波数で、AU20は鉱山の表面形状を効果的に再現し、5mmの繰り返し精度は1:500地形図の作成に必要な精度を保証します。実装されたソリューションは、以下のような数多くの貴重な運用上のアウトプットを提供します：
CHCナビゲーションのAU20のような革新的な測量・地図作成ソリューションは、企業や政府機関に、時間、コスト、品質の面でプロジェクトのパフォーマンスを大幅に向上させる比類のない機会を提供します。
CHCナビゲーションとその現地パートナーは、お客様の業務上の課題についてご相談を承ります。ご質問をお待ちしております。また、私たちの専門知識がお客様の組織にどのような利益をもたらすことができるかを探求することを楽しみにしております。
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CHCNAVについて
CHC Navigation (CHCNAV) 社は、革新的なマッピング、ナビゲーション、ポジショニング・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120カ国以上に販売代理店を持ち、1,700人以上の従業員を擁する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。
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