Wirksame und frühzeitige Vermessungsarbeiten sind für den Lebenszyklus von Bergbauprojekten von entscheidender Bedeutung.
In der ersten Phase der Mineralexploration, vor allem bei Kohle, wirkt sich die Effektivität der Vermessungsarbeiten auf alle fünf typischen Phasen des Lebenszyklus eines Bergbauprojekts aus (Exploration, Entdeckung, Erschließung, Produktion und Rekultivierung). In dieser Phase stellen Bergbauunternehmen Geologen ein, um die Zusammensetzung der Erdoberfläche zu bestimmen und die Geologie zu untersuchen, um Mineralien zu lokalisieren. Ein Bergbaugeologe kartiert die Standorte von Mineralvorkommen und verwendet Luftaufnahmen, Feldkarten und geologische Studien, um festzustellen, wo und wie viel von einem Mineral am Standort vorhanden ist.
Heute steht eine breite Palette digitaler Instrumente zur Verfügung, die den Kohleunternehmen helfen, die Exploration und Erschließung von Minen zu beschleunigen und gleichzeitig einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen. Unbemannte Flugsysteme und LiDAR-Scanner mit industrietauglichem GNSS und hochpräziser IMU sind Technologien, die sich der Herausforderung stellen, in kürzester Zeit genaue geografische Daten, Visualisierungen und 3D-Modelle der Erdoberfläche in einem digitalen 3D-Format bereitzustellen.
Wie haben die VTOL-Drohne P330 Pro und der LiDAR-Scanner AlphaAir 450 bei der effektiven Datenerfassung zur Messung des Volumens eines Tagebaugebiets in Indonesien geholfen?
Abbildung 1. Die Lösungen von CHCNAV, die bei dem Mineralexplorationsprojekt in Indonesien eingesetzt wurden.
- DieDrohne P330 Pro ermöglicht kleine und groß angelegte Luftvermessungen mit extremer Datenqualität, Kosten- und Zeitersparnis. Sie wird mit einer tragbaren Bodenkontrollstation (GCS) zur Fernsteuerung und Kommunikation zwischen der Drohne und dem Bediener geliefert. Es stehen manuelle und automatische Navigationsmodi zur Verfügung. Senkrechtstarts und -landungen machen sie zu einer besonders einfach zu bedienenden und zu transportierenden Drohne.
- AlphaAir 450, ein leichtes und robustes System, das ein Hochleistungs-LiDAR mit einer professionellen 26-MP-Kamera in Industriequalität und einem hochpräzisen Trägheitsnavigationssystem für eine hochwertige Datenerfassung kombiniert.
- Neben dem UAV und dem LiDAR wurden auch der CHCNAV i50 GNSS-Empfänger und die mit dem AA450 gelieferte Pre-/Post-Processing-Software eingesetzt. Global Mapper, eine Software eines Drittanbieters, wurde verwendet, um die endgültige Berechnung der in diesem Projekt gemessenen Fläche zu erhalten.
Was sind die Hauptvorteile der in diesem Projekt verwendeten Lösung?
1. Hohe Effizienz und Genauigkeit: Abdeckung von mehr als 5 km² pro Einsatz mit einem Fehler von weniger als 5 cm.
2. LiDAR-Genauigkeit in bewachsenen Gebieten: Ermöglicht die Erfassung der tatsächlichen Bodenoberfläche, einschließlich Strukturen, die bei anderen Vermessungsmethoden aufgrund der dichten Vegetation übersehen werden könnten.
3. Einfache Bedienung: Ein-Knopf-Bedienung und automatischer Flug.
4. Sicherheit für die Feldbesatzung: Das Instrument muss nicht transportiert werden, um das gesamte Gebiet zu vermessen.
5. Schnelle Ergebnisse: die Messung der großen Fläche kann an einem Tag durchgeführt werden.
Welche Vorsichtsmaßnahmen sollten vor der Vermessung eines Standorts mit einer Drohne getroffen werden?
Bei der Vermessung eines neuen Gebiets für die Minenerschließung müssen folgende Aspekte beachtet werden:
1. Verkehr: Die Kenntnis der Verkehrssituation in dem Gebiet, der Straßen, Eisenbahnlinien, Flughäfen usw. ist erforderlich, um die Logistik der Ausrüstung während der Feldarbeiten richtig zu planen.
2. Bevölkerung:Erforschung der in dem Gebiet lebenden städtischen und ländlichen Gemeinschaften, einschließlich ihrer Kultur, Bräuche und Sprachgewohnheiten, um Schwierigkeiten während des Einsatzes zu vermeiden.
3. Geografische Bedingungen: Wenn die Erhebung in Berggebieten mit komplexen Geländetypen und -merkmalen durchgeführt wird, ist die Kenntnis des Geländes für den Einsatz unerlässlich.
4. Meteorologische Bedingungen: Die wichtigsten Parameter sind Wind, Regen, Nebel, Temperatur und Luftdruck. Historische Statistiken können Aufschluss über die Anzahl der Betriebsmonate und -tage in der Messregion geben und damit eine Grundlage für die Planung des Flugbetriebs bilden.
Was sind die wichtigsten Schritte bei der Durchführung einer UAV-Kartierung?
Die Vorbereitung bezieht sich hauptsächlich auf die Einrichtung von Kontrollpunkten, die Planung der Flugroute der Drohne in der Software und die Einrichtung einer GNSS-Basisstation.
Abbildung 2. Das Vermessungsteam in Indonesien bereitet das P330 Pro und das AA450 LiDAR für die luftgestützte Vermessung vor.
Die Vermessungsroute kann im Voraus im Büro oder direkt im Feld geplant werden. Bei der Planung der Route können die wichtigsten Parameter entsprechend den Anforderungen festgelegt werden, und anschließend werden die Flugparameter in der Software eingestellt. Bei der Planung der UAV-Flugbahn beträgt die Geschwindigkeit beispielsweise in der Regel weniger als 18 m/s, die Länge der Flugbahn mehr als 1.000 m und die relative Höhe kann über 200 m betragen.
Abbildung 3. Planung der Vermessungsroute für das P330 Pro UAV.
Vor der Datenerfassung muss eine GNSS-Basisstation installiert werden, um eine genaue Positionierung zu gewährleisten. Wenn innerhalb des Fluggebiets eine RTK-Korrekturquelle vorhanden ist, z. B. ein lokales GNSS-RTK-Netzwerk, kann dieses genutzt werden, um die Installation einer lokalen Bodenbasisstation zu vermeiden. Wenn eine hohe Genauigkeit erwartet wird, empfiehlt es sich, den Radius zwischen dem UAV und der Basisstation auf maximal 5 km zu begrenzen.
Abbildung 4: Ein hochpräziser i50 GNSS-Empfänger ist im Feld installiert.
Wenn alles bereit ist, wird vor jeder operativen Vermessung ein Flugtest des UAV ohne Nutzlast durchgeführt, um die Flugleistung zu bestätigen.
Wie werden die von einem LiDAR-Scanner erfassten Punktwolken-Rohdaten verarbeitet?
Nach Abschluss der Vermessung sollte das LiDAR-System für 3 Minuten stillstehen. Danach können die Rohdaten heruntergeladen und verarbeitet werden. Normalerweise kann ein LiDAR-System die folgenden Daten in einem einzigen Flug erfassen:
1. GNSS-Referenzstationsdaten, die von der Basisstation gewonnenen GNSS-Daten.
2. POS-Daten, die hauptsächlich GNSS-Daten und IMU-Daten von AA450 umfassen.
3. Laser-Scan-Daten.
4. Von der Kamera aufgenommene Bilder.
Die POS-Daten werden im POS-Modul von CoPre verarbeitet, einem leistungsstarken und hochgradig konfigurierbaren Softwarepaket, das alle verfügbaren GNSS- und IMU-Daten verarbeiten kann und hochpräzise kombinierte Navigationsinformationen, einschließlich Position, Geschwindigkeit und Höhe, liefert. Der nächste Schritt besteht in der Erzeugung von Punktwolken, indem die Laserrohdaten und Fotos mit den POS-Daten zusammengeführt werden und anschließend eine LAS-Datei auf der Grundlage des WGS84-Koordinatensystems erstellt wird.
Abbildungen 5 und 6: Punktwolkensegmente, die von P330 Pro und AA450 vor Ort erfasst und in der CoPre-Software verarbeitet wurden.
Wie berechnet man eine Kubatur und bestimmt Standortmerkmale aus einer luftgestützten LiDAR-Vermessung?
Für die Volumenberechnung wurde Global Mapper (eine Drittanbietersoftware) verwendet. Der Berechnungsprozess basierte vollständig auf den importierten Punktwolkendaten, die mit dem P330 Pro und dem AA450 erfasst und in der CHCNAV-Software verarbeitet wurden. Die Standortmerkmale wurden bestimmt, und die endgültigen Daten wurden durch die Erstellung eines Netzmodells und die Verwendung der Schnittstelle zur Volumenberechnung gewonnen.
Abbildung 7. Berechnung des Volumens des Bergwerksgeländes.
In diesem Projekt wurden Luftbildvermessungslösungen verwendet, um die tatsächlichen Informationen über das gesamte Gebiet zu erhalten. Die Oberfläche wurde kartiert, und das Gesamtvolumen des Gebiets wurde berechnet. Die mobilen Vermessungslösungen von CHCNAV gehen jedoch weit darüber hinaus, da unsere LiDAR-Tools verborgene Oberflächengeologie aufspüren und Bodensenkungen überwachen können.
Von der Exploration bis zum Abbau von Bodenschätzen ist die Erfassung hochpräziser topografischer Informationen für die Sicherheit und den Erfolg eines jeden Projekts von entscheidender Bedeutung; sie wirkt sich letztlich auf die gesamte betriebliche Effizienz aus.
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Über CHCNAV
CHC Navigation (CHCNAV) entwickelt innovative GNSS-Navigations- und Positionierungslösungen, um die Arbeit der Kunden effizienter zu gestalten. Die Produkte und Lösungen von CHCNAV decken zahlreiche Branchen ab, wie z. B. Geodaten, Bauwesen, Landwirtschaft und Schifffahrt. Mit einer weltweiten Präsenz, Vertriebspartnern in mehr als 120 Ländern und mehr als 1.500 Mitarbeitern ist CHC Navigation heute als eines der am schnellsten wachsenden Unternehmen im Bereich der Geomatik-Technologien anerkannt.
