Die Erfassung zuverlässiger und genauer Vermessungsdaten für dynamische Überwachungszwecke ist seit langem eine Herausforderung für die Bergbauindustrie. Wir haben erkannt, wie wichtig es ist, Minenmanagement, Ingenieuren, Explorations- und Betriebsspezialisten wichtige Erkenntnisse zu liefern. Deshalb haben wir es uns zur Aufgabe gemacht, diese Herausforderung zu meistern und effiziente Lösungen zu liefern, um fundierte betriebliche Entscheidungen zu treffen und hohe Effizienzgewinne zu erzielen.
Die UAV-LiDAR-Technologie entwickelt sich zunehmend zu einem wichtigen Instrument für die Erkundung, Bewertung, Erschließung und Nutzung von Bodenschätzen. Diese fortschrittliche Technologie bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Vermessungstechniken, darunter eine schnellere Datenerfassung und -verarbeitung, eine höhere Genauigkeit, eine verbesserte Betriebssicherheit und letztlich eine solidere Grundlage für Managemententscheidungen und eine bessere Kapitalrendite.
DIE HERAUSFORDERUNG EINER EFFEKTIVEN DYNAMISCHEN ÜBERWACHUNG IN EINEM TAGEBAU
In dieser Fallstudie befassen wir uns mit den Herausforderungen eines Projekts zur dynamischen Überwachung von Bodenschätzen in der Mongolei. Ziel war es, hochpräzise Punktwolkendaten, digitale Orthophotokarten (DOM) und digitale Höhenmodelle (DEM) für einen ausgedehnten Tagebau mit einer Fläche von 3 km2 und einer Tiefe von 200 Metern zu erstellen.
Angesichts des kontinuierlichen Einsatzes schwerer Maschinen und des ständigen Verkehrs auf dem Minengelände war Zeit ein entscheidender Faktor. Regelmäßige Aktualisierungen der Geländedaten waren aufgrund des Einsatzes eines Hilfsantriebssystems von entscheidender Bedeutung. Das Projekt erforderte die Einhaltung strikter Zeitvorgaben für die dynamische Überwachung und die Lieferung hochgenauer Daten, was eine große Herausforderung darstellte.
Interne und externe Mitarbeiter haben traditionell Totalstationen, terrestrische Laserscanner und GNSS-RTK-Antennen eingesetzt. Diese Methoden würden jedoch etwa eine Woche für die Vermessung benötigen. Dieser Zeitrahmen entsprach nicht den Anforderungen, und es wurde eine effizientere Lösung benötigt, um genaue Daten zu liefern.
ÜBERWINDUNG DER SCHWIERIGKEITEN BEI DER VERMESSUNG VON MINEN MIT LUFTGESTÜTZTER TECHNOLOGIE
Um die Projektziele zu erreichen, setzten wir die neueste Technologie ein und kombinierten das BB4 UAV, das AlphaUni 20 LiDAR-System und die Software CoPre & CoProcess.
Das AlphaUni 20 (AU20) steht für eine neue Ära hochwertiger, kostengünstiger, plattformübergreifender mobiler Kartierungssysteme. Seine außergewöhnlichen Fähigkeiten liefern überragende Daten und erhöhen die Vermessungseffizienz durch die erweiterte Reichweite, hohe Genauigkeit und Datendichte. Der AU20 liefert genaue Punktwolken und hochauflösende Bilder für eine Vielzahl von Anwendungen.
Abbildung 1. BB4 UAV, AlphaUni 20 LiDAR-System und Software von CHCNAV.
In dieser Anwendung wird das AlphaUni 20 LiDAR-System mit der fortschrittlichen Datenverarbeitungssoftware CoPre kombiniert, um eine nahtlose gemeinsame Modellierung von Punktwolken und Bildern zu ermöglichen. Darüber hinaus spielt die CoProcess-Software eine wesentliche Rolle bei der automatischen und effizienten Extraktion von oberen und unteren Hanglinien. Durch den Vergleich von Mehrperiodendaten ermöglicht sie eine hochpräzise automatische Berechnung der Volumenmenge und liefert Ergebnisse noch am Tag der Datenerfassung.
Der Gesamtprozess und der zeitliche Ablauf des Vorgangs waren wie folgt:
1) Vorbereitung: ein paar Minuten für die Installation des AU20 auf der BB4-Drohne.
Abbildung 2. AlphaUni20 installiert auf BB4 UAV für die Vermessung des Tagebaus in der Mongolei.
2) Datenerfassung vor Ort: 90 Minuten für zwei Flugmissionen.
Die Langstrecken-Scanfähigkeiten der AlphaUni 20 sind beeindruckend und reichen bis zu 1450 m mit einem weiten 360°-Sichtfeld (FOV). Die Hochgeschwindigkeitsmessung von 2 Mio. Punkten pro Sekunde wird durch einen mit 200 Hz kontinuierlich rotierenden Spiegel ermöglicht. Diese Technologie gewährleistet eine hohe Detailgenauigkeit bei allen wichtigen Vermessungsaufgaben.
Ergänzt wird der AU20 durch das UAV BB4, das speziell für professionelle Anwendungen entwickelt wurde. Mit seinen automatischen Start- und Landefunktionen vereinfacht das BB4 UAV die Abläufe und gewährleistet eine einfache Bedienung. Sein modulares Design mit vorinstallierten Armen und Antennen verkürzt die Einrichtungszeit erheblich, so dass die Plattform in nur 2 Minuten einsatzbereit ist.
3) Datenverarbeitung: 160 Minuten für die Informationsverarbeitung.
Abbildung 3. Datenverarbeitung in der CoPre-Software.
Nach der Datenerfassung wurde die Speicherkarte des AU20 entnommen, und die CoPre-Software kopierte die Informationen automatisch und nahtlos. Die Software generierte effizient Punktwolkendaten und digitale Orthophotokarten (DOM) und schloss den Prozess in etwa 130 Minuten ab.
Abbildung 4. Die Ergebnisse der Punktwolkendaten für das Gebiet des Vermessungsstandorts.
Abbildung 5. Digitale Orthophotokarten des Vermessungsgebiets.
Im nächsten Schritt wurde die Punktwolke mit der Software CoProcess entrauscht und gefiltert, die mit einem einzigen Mausklick ein hochgenaues digitales Höhenmodell (DEM) erstellte. Bemerkenswert ist, dass die 8 GB großen Punktwolkendaten in nur 20 Minuten verarbeitet wurden.
Abbildung 6. Digitales Höhenmodell des Vermessungsstandorts.
Es wurde ein Fusionsmodell (FUM) erstellt, das sowohl die Daten der Digitalen Orthophotokarte (DOM) als auch des Digitalen Höhenmodells (DEM) integriert. Dieses Fusionsmodell ermöglichte es, die Ober- und Unterkante der Hänge mit hoher Präzision und Genauigkeit zu bestimmen.
Abbildung 7. Fusionsmodell von DOM und DEM für das Gebiet der Vermessungsstelle.
Abbildung 8. Von links nach rechts: Überprüfung der Böschungslinien in CAD; verschiedene Zeiträume der Datenanalyse und Generierung der Böschungslinien in CoProcess.
Durch die Verwendung der in verschiedenen Intervallen gesammelten Punktwolkendaten konnten die Berechnungen von Auffüllung/Aushub und Gesamtvolumen in nur 10 Minuten effizient abgeschlossen werden.
Die Fähigkeiten des AU20 ermöglichten die nahtlose Erfassung von Bodenoberflächen und die Erstellung von genauen digitalen Höhenmodellen (DEMs) und digitalen Oberflächenmodellen (DSMs), selbst in den schwierigsten Umgebungen.
QUALITATIV HOCHWERTIGE DATEN UND EINE BESSERE GRUNDLAGE FÜR DIE ENTSCHEIDUNGSFINDUNG
Dieses Projekt in der Mongolei wurde in nur 2 Flugmissionen abgeschlossen, die insgesamt 90 Minuten dauerten, um die Datenerfassung für das gesamte 3 km² große Gelände abzuschließen. Der Einsatz wurde von einem zweiköpfigen Team durchgeführt, das die Büroarbeit erledigte. Ein Teammitglied war für die Vorverarbeitung der Daten in CoPre zuständig, die etwa 130 Minuten dauerte, um Punktwolkendaten und DOM zu erzeugen. In der Zwischenzeit nutzte das andere Teammitglied CoProcess für die Nachbearbeitung der Daten, die Erstellung des DGM, die Identifizierung der oberen und unteren Böschungslinie, die Berechnung der Volumenmenge und andere damit zusammenhängende Aufgaben, die alle in 30 Minuten erledigt waren.
Durch den Einsatz des Long-Range-LiDAR-Systems AU20 konnte bei diesem Projekt eine herausragende 5-fache Verbesserung der Gesamteffizienz der Minenvermessung im Vergleich zu herkömmlichen Vermessungsmethoden erzielt werden.
Mit einer Frequenz von 2 Millionen Punkten pro Sekunde bildet der AU20 die Oberflächenform des Bergwerks effektiv ab, während seine Wiederholbarkeit von 5 mm die für die Erstellung einer topografischen Karte im Maßstab 1:500 erforderliche Genauigkeit gewährleistet. Die implementierte Lösung bietet eine Reihe von unschätzbaren operativen Ergebnissen, darunter:
- topografische Karten für betriebliche Zwecke;
- hochpräzise Daten, die das automatische Fahren von Minenfahrzeugen ermöglichen;
- starke technische Unterstützung für die dynamische Überwachung;
- erhöhte Effizienz und Entscheidungssicherheit, wodurch Sicherheitsrisiken für Personal und Ausrüstung verringert werden.
Innovative Vermessungs- und Kartierungslösungen wie der AU20 von CHC Navigation bieten Unternehmen und Behörden einzigartige Möglichkeiten, die Projektleistung in Bezug auf Zeit, Kosten und Qualität erheblich zu verbessern.
CHC Navigation und seine lokalen Partner stehen Ihnen zur Verfügung, um Ihre betrieblichen Herausforderungen zu besprechen. Wir freuen uns auf Ihre Fragen und darauf, herauszufinden, wie Ihre Organisation von unserem Fachwissen profitieren kann.
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Über CHCNAV
CHC Navigation (CHCNAV) entwickelt innovative Kartierungs-, 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 1.700 Mitarbeitern ist CHC Navigation heute als eines der am schnellsten wachsenden Unternehmen im Bereich der Geomatik-Technologien anerkannt.
