As operações de levantamento topográfico eficazes e precoces são cruciais para o ciclo de vida dos projectos mineiros.
Na primeira fase do processo de exploração mineral, principalmente para o carvão, a eficácia das operações de prospeção terá impacto em todas as 5 fases típicas do ciclo de vida da exploração mineira (exploração, descoberta, desenvolvimento, produção e recuperação). Durante esta fase, as empresas mineiras contratam geólogos para determinar a composição da superfície terrestre e estudar a sua geologia para localizar os minerais. Um geólogo de minas mapeia a localização dos depósitos minerais e utiliza fotografias aéreas, mapas de campo e estudos geológicos para determinar onde e quanto de um mineral é apresentado no local.
Atualmente, está disponível uma vasta gama de instrumentos digitais para ajudar as empresas de carvão a acelerar a exploração e o desenvolvimento de minas, ao mesmo tempo que ganham uma vantagem competitiva. Os sistemas de aeronaves não tripuladas e os scanners LiDAR com GNSS de nível industrial e IMU de alta precisão são tecnologias que respondem aos desafios de fornecer dados geográficos exactos, visualização e modelos 3D da superfície terrestre num formato digital 3D num tempo mínimo.
Como é que o UAV P330 Pro VTOL e o AlphaAir 450 LiDAR ajudaram na recolha eficaz de dados para medir o volume de uma mina a céu aberto na Indonésia?
Figura 1. Soluções da CHCNAV utilizadas durante o projeto de exploração mineral na Indonésia.
- O UAV P330 Pro permite a realização de levantamentos aéreos de pequena e grande escala com extrema qualidade de dados, economia de custos e de tempo. É fornecido com uma estação de controlo terrestre portátil (GCS) para controlo remoto e comunicação entre o drone e o operador. Estão disponíveis modos de navegação manual e automática. As capacidades de descolagem e aterragem vertical tornam-no um drone particularmente conveniente para operar e transportar.
- AlphaAir 450, um sistema leve e robusto que integra um LiDAR de alto desempenho com uma câmara profissional de 26 MP de nível industrial e um sistema de navegação inercial de alta precisão para uma recolha de dados de qualidade.
- Para além do UAV e do LiDAR, foram utilizados o recetor GNSS CHCNAV i50 e o software de pré/pós-processamento fornecido com o AA450. O Global Mapper, um software de terceiros, foi utilizado para obter o cálculo final da área medida neste projeto.
Quais são os principais benefícios da solução utilizada no projeto?
1. Elevada eficácia e precisão: cobrir mais de 5 km² por missão com um erro inferior a 5 cm.
2. Precisão LiDAR em áreas com vegetação: permite o levantamento da superfície real do solo, incluindo estruturas que podem não ser detectadas por outros métodos de levantamento devido à vegetação densa.
3. Fácil de utilizar: funcionamento com um botão e voo automático.
4. Segurança para a equipa de campo: não é necessário transportar o instrumento para fazer o levantamento de toda a área.
5. Resultados rápidos: a medição de uma grande área de superfície pode ser feita num dia.
Que precauções devem ser tomadas antes de efetuar o levantamento de um local com um drone?
Ao fazer o levantamento de uma nova área para o desenvolvimento de uma mina, é necessário prestar atenção aos seguintes aspectos:
1. Tráfego: é necessário conhecer a situação do tráfego na zona, estradas, caminhos-de-ferro, aeroportos, etc., para programar corretamente a logística do equipamento durante as operações no terreno.
2. População:pesquisar as comunidades urbanas e rurais que vivem na zona, incluindo a sua cultura, costumes e hábitos linguísticos, para evitar quaisquer dificuldades durante a operação.
3. Condições geográficas: quando o levantamento é efectuado em zonas montanhosas com tipos e caraterísticas de terreno complexos, o conhecimento do terreno é essencial para a missão.
4. Condições meteorológicas: os parâmetros-chave são o vento, a chuva, o nevoeiro, a temperatura e a pressão atmosférica. As estatísticas históricas podem indicar o número de meses e dias operacionais na região de medição, fornecendo uma base para o planeamento das operações de voo.
Quais são os principais passos envolvidos na criação de um levantamento cartográfico por UAV?
A preparação está principalmente relacionada com a criação de pontos de controlo, a conceção da trajetória de voo do drone no software e a criação de uma estação de base GNSS.
Figura 2. A equipa de levantamento na Indonésia prepara o P330 Pro e o AA450 LiDAR para o levantamento aéreo.
A rota de levantamento pode ser planeada antecipadamente no escritório ou diretamente no campo. Ao projetar a rota, os parâmetros-chave podem ser determinados de acordo com os requisitos e, em seguida, os parâmetros de voo são definidos no software. Por exemplo, ao conceber a trajetória do UAV, a velocidade é normalmente inferior a 18 m/s, o comprimento da trajetória é superior a 1.000 m e a altura relativa pode ser superior a 200 m.
Figura 3. Planeamento da rota de levantamento para o UAV P330 Pro.
Uma estação base GNSS deve ser instalada antes do processo de aquisição de dados para garantir um posicionamento preciso. Se existir uma fonte de correção RTK dentro da área de voo, tal como uma rede GNSS RTK local, esta pode ser utilizada para eliminar a necessidade de instalar uma estação de base terrestre local. Quando se espera uma elevada precisão, recomenda-se limitar o raio entre o UAV e a estação base a um máximo de 5 km.
Figura 4: Um recetor GNSS i50 de alta precisão é instalado no terreno.
Quando tudo estiver pronto, e antes de cada levantamento operacional, é efectuado um teste de voo do UAV sem carga útil para confirmar o desempenho do voo.
Como processar os dados brutos da nuvem de pontos recolhidos por um scanner LiDAR?
Após a conclusão do levantamento, o sistema LiDAR deve permanecer estacionário durante 3 minutos. Depois disso, os dados brutos podem ser descarregados e processados. Normalmente, um sistema LiDAR pode obter os seguintes dados num único voo:
1. Dados da estação de referência GNSS, os dados GNSS obtidos pela estação de base.
2. Dados POS, que incluem principalmente dados GNSS e dados IMU do AA450.
3. Dados de varrimento laser.
4. Imagens captadas pela câmara.
Os dados POS são processados no módulo POS do CoPre, um pacote de software poderoso e altamente configurável que pode processar todos os dados GNSS e IMU disponíveis, fornecendo informações de navegação combinadas de alta precisão, incluindo posição, velocidade e altitude. O passo seguinte envolve a geração de nuvens de pontos, fundindo os dados laser em bruto e as fotografias com os dados POS e criando depois um ficheiro LAS baseado no sistema de coordenadas WGS84.
Figuras 5 e 6: Segmentos de nuvens de pontos recolhidos pelo P330 Pro e AA450 no local e processados no software CoPre.
Como calcular uma cubatura e determinar as caraterísticas do local a partir de um levantamento LiDAR aerotransportado?
Para o cálculo do volume, foi utilizado o Global Mapper (um software de terceiros). O processo de cálculo baseou-se inteiramente nos dados importados da nuvem de pontos recolhidos pelo P330 Pro e AA450 e processados no software CHCNAV. As caraterísticas do local foram determinadas e os dados finais foram obtidos através da geração de um modelo de malha e da utilização da interface de cálculo do volume.
Figura 7. Cálculo do volume do sítio mineiro.
Neste projeto, foram utilizadas soluções de levantamento aéreo para obter a informação real sobre toda a área. A superfície foi mapeada e o volume total da área foi calculado. No entanto, as soluções de mapeamento móvel da CHCNAV vão muito além disso, uma vez que as nossas ferramentas LiDAR podem detetar eficazmente a geologia de superfície oculta e monitorizar a subsidência do solo.
Da prospeção à exploração de recursos minerais, a aquisição de informações topográficas altamente precisas é fundamental para a segurança e o sucesso de qualquer projeto; em última análise, terá impacto na sua eficiência operacional global.
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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.
