AVALIAÇÃO DE PRECISÃO, ECONOMIA DE TEMPO E SEGURANÇA DO DRONE NA MINERAÇÃO

Quanto tempo dura e qual o rendimento de um levantamento com VANT/Drone? Do voo aos produtos finais? Qual é a precisão do volume calculado a partir do modelo digital de terreno? Como esta técnica pode contribuir para a segurança dos inspetores? Os autores discutem estas e outras questões, enfocando as experiências adquiridas pela “Global Vision”, uma empresa com sede na África do Sul, que oferece serviços com Drone para locais de mineração na África do Sul e Namíbia.

A Global Vision desenvolveu seu próprio “Multi rotor” (Figura 1). O helicóptero tri-rotor pré-programável com seis hélices está equipado com um sistema de piloto automático DJI e uma câmera de 24 megapixels. Um GNSS embarcado que fornece estimativas das posições da imagem, que são transmitidos em tempo real através de um link de dados de 900mhz, um laptop em chão constitui a base em uma zona segura da mina (Figura 2). O Drone sobrevoa o local e captura milhares de imagens, o operador não requer habilidades especiais, o helicóptero é leve e decola automaticamente, captura imagens em um padrão de grade e volta ao seu ponto de partida com um pouso seguro. Se ocorrer qualquer problema, o Drone está programado para voar de volta ou aterrissar.

drone na mineração 1

 

MINA DE “NOOITGEDACHT”
Os testes foram realizados e examinados através do levantamento de 66 hectares da mina de Nooitgedacht que fica 10 km da pequena cidade de Northam emLimpopo, África do Sul (Figura 3). Esta estreita mina de cromo a céu aberto está sendo explorada pela empresa Andru Mining. Durante o levantamento aéreo, 721 imagens foram capturadas com um GSD de 2,24 centímetros, uma sobreposição longitudinal de 80% e uma sobreposição lateral de 40%. Um computador desktop padrão demorou 160 minutos para extrair mais de 6,3 milhões de pontos homólogos, calcular os valores de suas características, sua localização subpixel e atribuir a cada ponto homólogo seus conjugados nas sobreposições (Processo chamado de Aerotriangulação). Este passo resultou em 2,4 milhões de pontos de coordenadas 3D. O “Erro médio quadrático” (RMSE) após a aerotriangulação foi de 0,16 pixels ou 0,4 centímetros. Para criar um Modelo Digital de Superfície (MDS) de alta densidade com 18 milhões de pontos, demorou cerca de 250 minutos de processamento. Estes pontos foram filtrados e interpolados para gerar automaticamente um MDS composto de 6 milhões de pontos com um GSD de 2,24 centímetros. A geração do ortomosaico combinando as imagens originais com o MDS levou cerca de 240 minutos (Figura 4). Estas saídas foram usadas ??para gerar relatórios sobre volume, planejamento e reabilitação de mina e outras informações valiosas para a mineração.

 

PRECISÃO DE AVALIAÇÃO

Para fins de georreferenciamento preciso, 7 pontos de controle foram medidos com receptores GNSS ao longo das fronteiras da área da Nooitgedacht. Cinco pontos de controle foram usados na aerotriangulação e dois foram usados para fins de verificação (Check-Point). Após a aerotriangulação, os resíduos dos 5 pontos de controle foram menor do que 1 cm, com um RMSE (Erro médio quadrático) de 0,83 centímetros . Comparação entre as coordenadas dos dois pontos de verificação com aqueles calculados a partir das imagens revelou um RMSE de 4,8 centímetros na altitude e 2,5 cm de planimetria. Isso é menos do que o dobro do GSD, demonstrando a robustez da aerotriangulação em câmeras de pequeno formato. Para avaliar a precisão do MDS, um conjunto de dados de terreno de 3.500 pontos de grade com espaçamento de 10m foi coletado por um receptor GNSS RTK em toda a mina de Nooitgedacht. A comparação das altitudes dos pontos individuais do “MDS GNSS” com as alturas no mesmo local no “MDS Drone” revelou um RMSE de 4,9 centímetros, o que é um valor semelhante ao obtido a partir de 4,8 centímetros na verificação dos pontos de controle mencionado anteriormente, validando assim a precisão da geração do MDS. Usando o software InRoads da Bentley, os volumes do “MDS Drone” e do “MDS GNSS” foram computados e a diferença foi menor que 5%. Sem dúvida, a precisão dos pontos GNSS individuais é maior do que a precisão dos pontos do Drone. No entanto, o número de pontos de altitude na “MDS Drone” é cerca de 2000 vezes maior do que o número de pontos do “MDS GNSS”. Um espaçamento de poucos centímetros em vez de 10 metros define melhor a superfície, especialmente quando as formas são complexas. A maior densidade de pontos do “MDS Drone” resulta em uma melhor precisão do cálculo de volume, mesmo quando a precisão das alturas individuais é inferior.

ECONOMIA DE TEMPO

“Ruukki AS” é um produtor de cromo Sul-Africano. Para avaliar o tempo e, portanto, redução de custos, uma pesquisa com VANT em uma de suas minas a céu aberto foi analisada (Figura 5). O local de 2.5 km² foi levantado muitas vezes através de meios convencionais. Uma equipe formada por 2 a 4 operadores necessitam entre 7 e 10 dias de trabalho de campo para coletar as coordenadas 3D dos pontos do terreno em uma grade de 10m usando rovers GNSS. O pós-processamento em escritório dos pontos coletados leva de um a três dias. Com um VANT, a mesma área pode ser capturada em um dia por um operador transportando um VANT e um receptor GNSS (rover) para coletar de 10 a 20 pontos de controle ao longo da fronteira da área. 99% do processamento das 2611 imagens são feitos automaticamente e a geração de produtos finais requerem de um a quatro dias, dependendo do número de fotografias a ser processado e o tipo de relatório desejado. Os relatórios finais são entregues até quatro vezes mais rápidos e exige 3 vezes menos força de trabalho. Este salto de eficiência em termos de custos permite um corte de até 80%.

SEGURANÇA

Quando os inspetores andam sobre uma área para coletar as coordenadas 3D dos pontos do terreno, eles podem ter de se aventurar em lugares perigosos, como a beira de muros altos ou no topo de estoques e depósitos. O uso de um VANT aumenta a segurança do inspetor que não precisa entrar em áreas de risco e os VANTS de hoje também são muito seguros para operar.

Fonte: Revista Gim International UAS Edition – Agosto/2013

Traduzido e adaptado por:

Eng. Manoel Silva Neto (Departamento de Fotogrametria – Alezi Teodolini)

 

 

 

 

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