Geodezyjna obsługa kopalni z zastosowaniem UAV

Modelowanie kopalni z powietrza

Firma Geobiz z Poznania ma już kilkuletnie doświadczenie w wykorzystaniu dronów w praktyce geodezyjnej. W tym czasie wykonała m.in. wiele opracowań dla kopalni „Kujawy” zajmującej się wydobyciem kamienia wapiennego.

Przygodę z fotogrametrią bliskiego zasięgu zaczęliśmy już w 2013 r. Bodźcem do zakupu pierwszego bezzałogowego skrzydła była współpraca z firmą EDP Renew­ables, która specjalizuje się w projektowaniu i budowie farm wiatrowych w Polsce. Szukaliśmy wtedy rozwiązania, które pozwoliłoby przyspieszyć pozyskanie danych do sporządzenia map do celów projektowych, inwentaryzacji kolejnych etapów budowy czy powstałych w jej wyniku zniszczeń. Powierzchnie podlegające opracowaniu często przekraczały 1000 ha, więc zakup bezzałogowca okazał się dobrym pomysłem. Już w styczniu 2014 r. za jego pomocą stworzyliśmy ortofotomozaikę i numeryczny model terenu dla około 1200 ha w gminie Gołańcz (woj. wielkopolskie).

Zakład produkcyjny kopalni „Kujawy” na zdjęciu z drona

Realizując te pierwsze zlecenia, zrozumieliśmy, że drony i dane pozyskiwane za ich pomocą możemy wykorzystać w bardziej wymagających pracach. Zastosowanie tej metody wydało nam się oczywiste do obliczania mas ziemnych, dlatego też zaprezentowaliśmy ją kilku firmom związanym z przemysłem wydobywczym. Początkowo trudno nam było przekonać decydentów do bezzałogowców, tym bardziej że pomiary klasyczne również się w tym zakresie sprawdzały.

Potencjał dronów docenili najpierw pracownicy firmy Lafarge, właściciela kopalni odkrywkowej „Kujawy” pod Barcinem. Na początku 2014 r. wykonaliśmy pierwsze naloty nad częścią kopalni i na modelach 3D w przejrzys­ty sposób zaprezentowaliśmy zmiany zachodzące na jej terenie. Przedstawiciele Lafarge dali się przekonać precyzją i bezinwazyjnością pomiarów (co wpływa na mniejsze ryzyko wypadku), szybkością otrzymania wyników końcowych oraz faktem, że cała kopalnia odwzorowywana jest jednego dnia. Ma to niebagatelne znaczenie, bo na tak dużym terenie olbrzymie ilości materiału nieustannie zmieniają swoje położenie.

Od 2014 r. wykonujmy półroczne bilanse kopalni „Kujawy”. Z każdej inwentaryzacji poza raportem o ilości materiału na składach i pochylniach powstaje model i orto­fotomozaika. Dzięki temu w dowolnym momencie możemy powrócić do stanu sprzed kilku lat i przeprowadzić potrzebne analizy. Ponadto wykonywaliśmy numeryczne modele obszarów sąsiadujących z kopalnią, głównie pod projekty przyszłych placów składowych lub innych planów rozwoju kopalni. Inwentaryzowaliś­my również stare, wyłączone już z produkcji częś­ci wyrobis­ka. Dziś chyba każda poważniejsza zmiana zagos­podarowania terenu zaczyna się od pomiaru z wykorzystaniem drona.

Przygotowanie bezzałogowca do startu

Z biegiem lat zinwentaryzowaliśmy wiele innych kopalni odkrywkowych i nie bez satysfakcji możemy stwierdzić, że każdy, kto choć raz pracował na naszych danych, wraca do nas przy okazji kolejnego zlecenia. Zawsze staramy się, aby przygotowywane modele ważyły jak najmniej i dały się zaimportować do oprogramowania klienta. Z doświadczenia wiemy, że plik, który bez trudu otworzył się na naszych mocnych stacjach roboczych, nie zawsze uruchomi się na tańszym laptopie naszego klienta. Obróbka danych i ich rozsądna generalizacja jest tutaj kluczowa. Dodatkowo cały czas wdrażamy system udostępniania danych przez przeglądarkę internetową. Korzystamy z gotowych rozwiązań, ale również we współpracy z firmą informatyczną z Poznania piszemy własną aplikację do tych celów.

Modele 3D wyrobiska w Małogoszczu (woj. świętokrzyskie) obrazujące zachodzące zmiany

W celu weryfikacji dokładności uzyskiwanych naszym systemem w 2015 r. przeprowadziliśmy wspólnie z Instytutem Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu szeroko zakrojone testy terenowe. Polegały one na wykonaniu z zastosowaniem technologii BSL sytuacyjnych i wysokościowych pomiarów fotogrametrycznych szczegółów terenowych I, II i III grupy dokładnościowej. Dogłębna analiza uzyskanych wyników po pierwsze, potwierdziła nasze dotychczasowe przypuszczenia, że wykorzystując drony oraz właściwie wykonując proces opracowania danych, można zachować wymaganą dokładność pomiaru szczegółów. Po drugie zaś, pozwoliła wyłapać miejsca, w których należy zwracać szczególną uwagę i nie ufać bezkrytycznie wynikom generowanym przez oprogramowanie. Obszerny artykuł podsumowujący te testy został opublikowany w GEODECIE 8/2015.

Jeden z kilkunastu składów materiału kopalni „Kujawy” w chmurze punktów

Sądzimy, że największy potencjał tkwi dziś w integracji danych z bezzałogowców i skanowania laserowego – zarówno lotniczego, jak i naziemnego. Ale to już temat na inny artykuł.

Bartłomiej Siekanko
Geobiz