Cartografia topográfica com UAV LiDAR para aumentar o rendimento das operações mineiras

Porque é que o levantamento LiDAR é a solução ideal para otimizar as operações mineiras?

As minas estão em constante produção, o que resulta num terreno em constante mudança e, por isso, requerem a recolha e o processamento de grandes quantidades de informação com grande precisão. No caso das minas de carvão ou de minério de ferro, medições incorrectas resultam em operações ineficientes e podem mesmo afetar o resultado e a qualidade do projeto.

Os métodos de medição tradicionais utilizam principalmente GNSS, estações totais e outros equipamentos, exigindo que os topógrafos se desloquem ao local para efetuar as medições, o que normalmente não é seguro e consome muito tempo. Além disso, os resultados dos dados não podem ser visualizados globalmente; são apenas representados por vários pontos medidos em 3D, o que leva a dificuldades em satisfazer os requisitos digitais das minas modernas para actualizações rápidas. Mas as soluções UAV LiDAR podem ajudar a ultrapassar os desafios topográficos, as condições perigosas e outros problemas típicos das minas.

A Deteção e Localização por Laser Leve (LiDAR) é uma das tecnologias mais avançadas no campo da topografia e mapeamento atual. Instalado num drone para levantamentos de minas, permite medir as coordenadas tridimensionais de objectos no solo, penetrar na vegetação e aplicar um método de filtragem de nuvens de pontos para gerar um DTM de alta precisão. O levantamento aéreo elimina as preocupações com a segurança dos topógrafos no local e leva apenas alguns minutos a horas para concluir a medição de todo o local, melhorando significativamente a eficiência da produção.

Figura 1. Vista aérea do sítio mineiro.

O estudo de caso foi realizado num ambiente típico de uma mina para produzir um modelo tridimensional real do local atual, substituindo os típicos desenhos CAD bidimensionais e fotografias. O UAV BB4, o scanner LiDAR AlphaAir 450 e o software CoPre da CHCNAV e o software Global Mapper da Blue Marble Geographics foram utilizados neste projeto.

Como efetuar um levantamento LiDAR de um local de mina em 3 passos?

Passo 1. Realizar o levantamento aéreo com um pacote de alto desempenho, como o UAV BB4 e o AA450 LiDAR da CHCNAV.

• O UAV BB4 é um sistema de aeronaves não tripuladas de alta qualidade concebido para aplicações industriais profissionais. O casco com braços e antenas pré-instalados reduz o tempo necessário para a configuração, tornando a plataforma pronta a ser utilizada em apenas 2 minutos, com a opção de instalar várias câmaras e lidar com uma carga útil até 7 kg.

• O AlphaAir 450 é um sistema LiDAR aerotransportado com uma IMU de alta precisão incorporada, GNSS, scanner 3D avançado e câmara de 26 MP de nível industrial, utilizado para levantamentos mineiros, inspeção de linhas eléctricas, mapeamento topográfico, levantamentos agrícolas e florestais e muito mais. Este sistema tudo-em-um, leve, robusto e fácil de utilizar oferece capacidades de elevada precisão a um preço acessível. É fornecido com o CoPre, um software de processamento de nuvens de pontos 3D potente e preciso.

Figura 2. O UAV BB4 e o AA450 LiDAR estão a realizar um levantamento aéreo.

Passo 2. Processamento de dados para gerar a nuvem de pontos 3D do local.

Transfira os dados brutos do laser e da câmara, combine-os com a trajetória INS utilizando o software CoPre e gere os ficheiros no formato LAS no sistema de coordenadas necessário.

• O CoPre é um software de secretária que permite o acesso imediato a todos os dados em bruto dos sistemas LiDAR da CHCNAV. O CoPre suporta o processamento automatizado de nuvens de pontos, georreferenciação de imagens, colorização de nuvens de pontos, mapa de profundidade e saída de resultados com um só clique. Para especialistas que valorizam a qualidade dos dados, o CoPre oferece processamento avançado. Pode resolver o problema de camadas de múltiplas nuvens de pontos, melhorar a precisão relativa através de um algoritmo de ajuste de faixa eficiente e melhorar a precisão absoluta da nuvem de pontos com GCPs.

Figura 3. Nuvem de pontos de uma parte do sítio mineiro gerada no software CoPre.

Também é possível colorir a nuvem de pontos com cores reais utilizando a função de sombreamento de um clique do CoPre durante o processamento. O módulo de processamento de imagens pode organizar automaticamente as fotografias e colorir as nuvens de pontos em segundo plano.

Figura 4. Nuvem de pontos do local de mineração com a colorização RGB feita no software CoPre.

Passo 3. Calcular o volume do sítio mineiro utilizando o software Global Mapper.

Importação de dados de nuvens de pontos, extração de partes de nuvens de pontos do terreno, seleção ou importação de linhas de alcance a medir, geração de resultados de cálculo de volume e emissão de relatórios.

Figura 5. O processo de cálculo do volume para o sítio mineiro no software Global Mapper.

Tabela 1. Os parâmetros finais da área do sítio mineiro, extraídos do relatório

Os gestores de minas elogiam o valor dos levantamentos LIDAR por UAV nas suas operações quotidianas

A adoção de tecnologias de aquisição de dados 3D baseadas em drones é agora um elemento necessário para otimizar as operações mineiras. As soluções UAV LiDAR da CHCNAV desempenham um papel ativo na digitalização da manutenção e das operações das minas, fornecendo acesso à aquisição e ao processamento eficientes de dados espaciais 3D de várias fontes. A Divisão de Cartografia Móvel da CHCNAV torna este processo de digitalização acessível e económico através da fusão de tecnologias, desde sensores GNSS de precisão milimétrica a scanners ultra-precisos de longo alcance, para a aquisição massiva de dados 3D em pequenas ou grandes áreas.

___

Sobre a CHCNAV

A CHC Navigation (CHCNAV) cria soluções inovadoras de navegação e posicionamento GNSS para tornar o trabalho dos clientes mais eficiente. Os produtos e soluções da CHCNAV abrangem vários sectores, como o geoespacial, a construção, a agricultura e a marinha. Com presença em todo o mundo, distribuidores em mais de 120 países e mais de 1.500 funcionários, a CHC Navigation é atualmente reconhecida como uma das empresas de crescimento mais rápido em tecnologias geomáticas.