30 Ноября 2021, Вторник08:22 МСК
Курсы на 30.11.2021
74,38 -0,16
Au 1 791 +0,12%
Ag 22,95 -0,11%
84,02 -0,38
Pt 964,60 +0,22%
Pd 1 784 +0,03%

Обработка данных облаков точек в ГГИС Micromine при съемке очистных пространств камер с квадрокоптера

Д.Р. Харисов — технический специалист Майкромайн.
Д.К. Быков — директор по маркетингу ООО «Аэродайн Рус».

На протяжении многих десятилетий маркшейдерские службы пытались по-разному решить проблему съемки недоступных пространств на подземных горных работах. «Слепые зоны» лазерных сканирующих систем создавали множество проблем. Во-первых, наличие «слепой зоны» делает невозможным точный подсчет отбитой горной массы, во-вторых, не позволяет построить точный контур очистного пространства, чтобы правильно отработать соседние камеры. В результате контур построенный по «слепой зоне» неизбежно будет приводить к потерям и разубоживанию полезного ископаемого.

дрон.jpg

Рис. 1. Дрон с лазерной сканирующей системой при подготовке к полету

Вторым немаловажным фактором является безопасность труда при производстве работ маркшейдерскими службами. Как известно, после отработки и выемки полезного компонента, очистное пространство является сложным и опасным объектом, ввиду перераспределения полей напряжений, вызванных проходческими и взрывными работами. Находиться внутри очистного пространства категорически запрещено, и на протяжении многих лет съемка очистных пространств камер велась с помощью телескопической штанги, которая на 3–5 м заносила лазерную сканирующую систему в очистное пространство. Съемка, выполненная таким образом, давала более точное представление об объемах и формах очистного пространства, в сравнении с тахеометрической съемкой, однако выступы и не отбитые части создавали «слепые зоны» в получаемом облаке точек. Проблему могла решить съемка с двух горизонтов, либо совмещение лазерной и тахеометрической съемок, выполненных с разных заездов и горизонтов, однако не все системы отработки имеют подходы к рудному телу с разных заездов, к тому же такой метод ведет к увеличению трудовых затрат на выполнение съемочных работ.

В декабре 2020 года специалисты компании «Аэродайн Рус» успешно реализовали проект по обследованию стволов, горных выработок и очистной камеры на рудниках одного из ведущих российских горнодобывающих предприятий с использованием интеллектуального мобильного сканирующего устройства (лазерного сканера) и дрона (рис. 1).

Реализованные мероприятия на объектах включали в себя обследование следующих сооружений:

  • горизонтов рудников, протяженностью до 2 км (сканер на внутришахтном транспорте); 
  • вертикальных стволов шахт, глубиной от 400 до 800 м (сканер с подвесом под клетью); 
  • камеры с прилегающими горизонтальными выработками, ориентировочным объемом 30 тыс. м3 (сканер на дроне); 
  • надшахтного здания (сканер на дроне). 
Полученные результаты в виде 3D-моделей были обработаны на месте, привязаны к действующей системе координат и выложены на ресурсы заказчика.

Синергия использования БПЛА в подземном пространстве и применения системы лазерного сканирования открывает огромные перспективы реализации всего потенциала визуализации и картирования в труднодоступных местах.

сырое облако.jpg

Рис. 2. Сырое облако 16 млн точек (слева) и разряженное облако до 1 млн точек (справа)

Помимо сканирования местности, сканер может брать управление над дроном — для этого даже не требуется сигнал GPS. Лазерный сканер собирает информацию и корректирует полет БПЛА, избегая столкновения с препятствиями. Собранные 3D данные легко интегрируются в существующие платформы и в считанные минуты производят привязку информации об объектах к действующей системе координат.

LiDAR обеспечивает безопасную и эффективную альтернативу и позволяет собирать данные в ранее недоступных районах. В сочетании с подходящим дроном он позволяет летательному аппарату совершать автономное полетное задание, чтобы составлять карты и исследовать труднодоступные районы. Вращающийся LiDAR обеспечивает всенаправленное поле зрения, обеспечивая сбор 3D-данных во всех направлениях и избегание препятствий во всех направлениях.

Компания «Аэродайн Рус» — часть международной группы Aerodyne Group, являющейся мировым лидером в области инспекций активов на основе использования дронов (беспилотных летательных аппаратов) и собственного программного обеспечения с применением искусственного интеллекта и современного оборудования.

В результате выполнения съемки квадрокоптером полученное облако точек можно обработать инструментами ГГИС Micromine. Облако сразу можно проредить, до определенного количества точек, либо удалить каждую n-ную точку, разрядив облако в два, три, пять или более раз. Эти инструменты доступны в модуле Маркшейдерия. Как показывают практические применения, разряжение облака даже в 40 раз (с 40 млн до 1 млн) лишь несущественно влияют на изменение объема камеры (3–4 %). Однако разряжение облака позволит существенно ускорить все операции, особенно для слабых по техническим характеристикам ПК.

Построение каркаса по внешней оболочке облака точек долгое время вызывало трудности, ввиду наличия внутренних шумов, а также сложности геометрических форм очистных пространств камер. Однако с недавнего времени специалистами Micromine была представлена функция «Облако точек в солид», которая позволяет игнорировать внутренние шумы и строить каркас очистного пространства камеры по внешней оболочке облака точек (рис. 2).

облако 2.jpg

Рис. 3. Облако точек (справа) и каркас очистного пространства (слева)

Исходный каркас, построенный по облаку точек имеет большое количество треугольников триангуляции, для примера облако, состоящее из 5 млн точек, строит каркас с более чем 74 тыс. треугольников (рис. 3). В Micromine есть функция «Упростить каркас», которая позволяет уменьшить количество треугольников в исходном каркасе без существенной потери объемов и площади каркаса (табл. 1).

   Ввод     Вывод     %
 Точки  37256   18395   49
 Треугольники  74594  36850      49
 Площадь поверхности   7257,3   7186,4  99,023
 Объем  23624,6  23621,1  99,985
Табл. 1. Отчет об операции по упрощению каркаса
 
В данном случае был применен плоскостной допуск упрощения каркаса (0,1), который позволил сократить количество треугольников в два раза, при этом объем сократился лишь на 0,015 %.

После автоматической проверки, которая указывает, что в полученном каркасе нет нарушений, каркас может быть использован для подсчета объемов и других необходимых операций (рис. 4).

исходный.jpg

Рис. 4. Исходный (слева) и упрощенный каркас (справа)

Съемка очистных пространств камер и выработок с помощью дрона и лазерного сканирующего устройства, а также обработка полученных данных в ГГИС Micromine имеет широкие перспективы для практического применения. Полученные данные позволяют вести более точный подсчет потерь и разубоживания полезного ископаемого, а также исключить нахождение персонала в опасных для проведения работ участках.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 2 (52)/июнь 2021 г.




Заявительный принцип занесло на скользкую дорожку…
Создание особо охраняемой природной территории на лицензионном участке влечёт фактическую невозможность добычи полезных ископаемых
Налоговые вопросы, на которые следует обратить внимание при осуществлении операций хеджирования
Изменения в Закон «О недрах»
^ Наверх