Cartographie topographique avec UAV LiDAR pour augmenter le rendement des opérations minières

Pourquoi le levé LiDAR est-il la solution idéale pour optimiser les opérations minières ?

Les mines sont en production constante, ce qui se traduit par un terrain en perpétuelle évolution. Elles nécessitent donc la collecte et le traitement de grandes quantités d'informations avec une grande précision. Dans le cas des mines de charbon ou de minerai de fer, des mesures inexactes entraînent des opérations inefficaces et peuvent même affecter le résultat et la qualité du projet.

Les méthodes de mesure traditionnelles utilisent principalement le GNSS, la station totale et d'autres équipements, ce qui oblige les géomètres à se rendre sur le site pour effectuer les mesures, mais cette méthode n'est généralement pas sûre et prend beaucoup de temps. En outre, les résultats des données ne peuvent pas être visualisés globalement ; ils ne sont représentés que par plusieurs points mesurés en 3D, ce qui ne permet pas de répondre aux exigences numériques des mines modernes en matière de mises à jour rapides. Les solutions LiDAR par drone peuvent aider à surmonter les difficultés liées à la topographie, aux conditions dangereuses et à d'autres problèmes typiques des sites miniers.

La détection et la télémétrie par laser léger (LiDAR) est l'une des technologies les plus avancées dans le domaine de l'arpentage et de la cartographie aujourd'hui. Installé sur un drone pour l'étude des mines, il permet de mesurer les coordonnées tridimensionnelles des objets au sol, de pénétrer la végétation et d'appliquer une méthode de filtrage des nuages de points pour générer un MNT de haute précision. L'arpentage aérien élimine les problèmes de sécurité pour les géomètres sur place, et il ne faut que quelques minutes à quelques heures pour effectuer la mesure de l'ensemble du site, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la production.

Figure 1. Vue aérienne du site minier.

L'étude de cas a été réalisée dans l'environnement d'un site minier typique afin de produire un modèle tridimensionnel réel du site actuel, remplaçant les dessins CAO bidimensionnels et les photos. Le drone BB4, le scanner LiDAR AlphaAir 450 et les logiciels CoPre de CHCNAV et Global Mapper de Blue Marble Geographics ont été utilisés dans le cadre de ce projet.

Comment réaliser un levé LiDAR d'un site minier en 3 étapes ?

Étape 1. Effectuer l'étude aéroportée à l'aide d'un système performant, tel que le drone BB4 et le LiDAR AA450 de CHCNAV.

• Le BB4 U AV est un système d'aéronef sans pilote haut de gamme conçu pour des applications industrielles professionnelles. La coque avec bras et antennes préinstallés réduit le temps nécessaire à l'installation, rendant la plateforme prête à l'emploi en seulement 2 minutes avec l'option d'installer diverses caméras et lidar avec une charge utile allant jusqu'à 7 kg.

• L'AlphaAir 450 est un système LiDAR aéroporté doté d'un IMU de haute précision, d'un GNSS, d'un scanner 3D avancé et d'un appareil photo industriel de 26 MP. Il est utilisé pour les études minières, l'inspection des lignes électriques, la cartographie topographique, les études agricoles et forestières, et bien d'autres encore. Ce système tout-en-un, léger, robuste et facile à utiliser offre des capacités de haute précision à un prix abordable. Il est fourni avec CoPre, un logiciel de traitement de nuages de points 3D puissant et précis.

Figure 2. Le drone BB4 et le LiDAR AA450 effectuent un relevé aérien.

Étape 2. Traitement des données pour générer le nuage de points 3D du site.

Transférer les données brutes du laser et de la caméra, les fusionner avec la trajectoire INS à l'aide du logiciel CoPre et générer les fichiers au format LAS dans le système de coordonnées requis.

• CoPre est un logiciel de bureau qui permet d'accéder instantanément à toutes les données brutes des systèmes LiDAR de CHCNAV. CoPre permet le traitement automatisé des nuages de points, le géoréférencement des images, la colorisation des nuages de points, la carte de profondeur et l'édition des résultats en un seul clic. Pour les experts qui attachent de l'importance à la qualité des données, CoPre propose un traitement avancé. Il peut résoudre le problème de la superposition de plusieurs nuages de points, améliorer la précision relative grâce à un algorithme efficace d'ajustement des bandes, et améliorer la précision absolue du nuage de points avec les GCP.

Figure 3. Nuage de points d'une partie du site minier généré par le logiciel CoPre.

Il est également possible de coloriser le nuage de points avec de vraies couleurs en utilisant la fonction d'ombrage en un clic de CoPre pendant le traitement. Le module de traitement d'images peut organiser automatiquement les photos et coloriser les nuages de points en arrière-plan.

Figure 4. Nuage de points du site minier avec la colorisation RVB réalisée dans le logiciel CoPre.

Étape 3. Calculer le volume du site minier à l'aide du logiciel Global Mapper.

Importation de données de nuages de points, extraction de parties de nuages de points au sol, sélection ou importation de lignes de portée à mesurer, génération de résultats de calcul de volume et de rapports.

Figure 5. Processus de calcul de volume pour le site minier dans le logiciel Global Mapper.

Tableau 1. Les paramètres finaux de la zone du site minier, extraits du rapport

Les gestionnaires de sites miniers saluent la valeur des levés LIDAR par drone dans leurs opérations quotidiennes

L'adoption de technologies d'acquisition de données 3D par drone est désormais un élément nécessaire à l'optimisation des opérations minières. Les solutions UAV LiDAR de CHCNAV jouent un rôle actif dans la numérisation de la maintenance et de l'exploitation des mines en permettant l'acquisition et le traitement efficaces de données spatiales 3D multi-sources. La division Mobile Mapping de CHCNAV rend ce processus de numérisation accessible et abordable en fusionnant les technologies, des capteurs GNSS de précision millimétrique aux scanners à longue portée ultra-précis, pour l'acquisition massive de données 3D sur de petites ou de grandes zones.

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À propos de CHCNAV

CHC Navigation (CHCNAV) crée des solutions innovantes de navigation et de positionnement GNSS pour rendre le travail des clients plus efficace. Les produits et solutions de CHCNAV couvrent de nombreux secteurs tels que le géospatial, la construction, l'agriculture et la marine. Avec une présence dans le monde entier, des distributeurs dans plus de 120 pays et plus de 1 500 employés, CHC Navigation est aujourd'hui reconnue comme l'une des entreprises à la croissance la plus rapide dans le domaine des technologies géomatiques.