Fot.1. Warstwice wygenerowane z modelu 3D.

Inwentaryzacja 7 zwałowisk węgla o łącznej objętości blisko 9.000 m3 przeprowadzona z czterech stanowisk pomiarowych każda.

Część pomiarów została wykonana w warunkach nocnych. Efekt – utworzenie modeli 3D pomierzonych zwałowisk oraz obliczenie ich objętości. Czas wykonania wszystkich prac – 2 dni. Jak to możliwe?
 
 Podstawowymi zadaniami służby mierniczej zakładu odkrywkowego jest wykonywanie prac geodezyjnych związanych z budową, rozbudową i ruchem zakładu górniczego, a w tym pomiaru zdjętego nakładu i wydobytej kopaliny. Ponadto służby miernicze zobowiązane są do regularnego sporządzania i uzupełniania dokumentacji mierniczo-geologicznej. Dostarczanie informacji o geometrii wkopu oraz zwałowiska powinno być szybkie i częste, ponieważ jest podstawą do zapewnienia na wyrobisku bezpiecznej pracy ludzi i maszyn.

Duże przestrzenie (dla przykładu powierzchnia zwałowiska wewnętrznego i wyrobiska eksploatacyjnego w kopalni w Bełchatowie wynosi ponad 3 tys. ha) utrudniają przemieszczanie się zespołu pomiarowego, a skomplikowana rzeźba terenu uniemożliwia bezpośredni dostęp do badanego obiektu. Jak temu podołać? Jakie technologie pomogą geodetom oraz służbom mierniczym w dostarczeniu rzetelnych informacji, na podstawie których podejmowanie będą dalsze decyzje co do działalności kopalni?

Fot.2. Model punktowy (chmura punktów) hałdy.

- Wybór właściwej technologii pomiaru i obliczenia wynika bezpośrednio z charakterystyki danego obiektu, w tym w dużej mierze z jego rozmiarów, kształtu oraz położenia. – mówi Profesor dr hab. Inż. Mirosław Żak z Wydziału Inżynierii Środowiska i Geodezji Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. - Biorąc pod uwagę czas potrzebny na wykonanie inwentaryzacji - kluczową może okazać się technologia, która umożliwi przeprowadzenie pomiaru bez wstrzymywania prac prowadzonych na obiekcie. – dodaje profesor Mirosław Żak.

Rozwiązaniem, którego stosowanie ma swoje uzasadnienie nie tylko w ekonomii, lecz przede wszystkim wpływa na poprawę bezpieczeństwa i higieny pracy, jest bezinwazyjna metoda pomiaru – skanowanie laserowe 3D.

Skanowanie laserowe to obecnie najnowocześniejsza i najbardziej uniwersalna technologia pozyskiwania informacji przestrzennych. W wyniku pomiaru otrzymujemy chmurę punktów o określonych trójwymiarowych współrzędnych, a także opcjonalnie kolor każdego z punktów. Odległości między punktami w chmurze, rzędu kilku milimetrów, pozwalają stworzyć quasi-ciągły realistyczny model obiektu. Model punktowy stanowi bazę do sporządzenia kompletnej dokumentacji technicznej, jak również punkt wyjściowy do stworzenia modelu 3D.

Fot.3. Model 3D wygenerowany na podstawie chmury.

- Skanowanie laserowe dostarczy nam pełnej informacji o geometrii obiektu, co w przypadku wkopu i zwałowiska w górnictwie odkrywkowym jest podstawą do sterowania pracą maszyn. – wyjaśnia mgr inż. Paweł Kowalewski, geodeta, specjalista d/s skanowania z firmy  Apeks Sp. z o.o. - Posiadając quasi-ciągły model np. badanego wyrobiska istnieje możliwość lepszego wyboru miejsc stabilizacji punktów do pomiarów kontrolnych (np. konwergencji). Dodatkowo porównując modele 3D wygenerowane z chmur punktów zarejestrowanych w różnych okresach możliwe jest określenie deformacji całego obiektu lub jego fragmentów. – kontynuuje Paweł Kowalewski.

 Zastosowanie skanowania laserowego 3D zapewnia bezpieczny pomiar miejsc niedostępnych, takich jak osuwiska, skarpy, miejsca podmokłe, jak również składowiska materiałów sypkich stanowiących bezpośrednie zagrożenie dla pracujących na nich osób. Nieinwazyjny charakter pomiaru, jak również 400 metrowy zasięg umożliwiają skanowanie obiektu nie ograniczając prowadzonych na nim prac.

Ciekawe jest porównanie klasycznego pomiaru geodezyjnego z nowoczesną metodą skanowania laserowego:

Wśród zrealizowanych przez firmę APEKS Sp. z o.o. prac można wymienić inwentaryzację 7 zwałowisk węgla o łącznej objętości blisko 9.000 m3. Każde zwałowisko zostało pomierzone z czterech stanowisk - łącznie 28 stanowisk skanera w ciągu 5 godzin. Pomiar częściowo był realizowany w warunkach nocnych, co w przypadku zastosowania metod klasycznych byłoby niemożliwe. Prace kameralne obejmujące połączenie zarejestrowanych chmur punktów, utworzenie modeli 3D pomierzonych hałd oraz obliczenie objętości trwały 2 dni.

- Z naszych doświadczeń wynika, że jesteśmy w stanie podjąć się zeskanowania miejsc trudnodostępnych, nie tylko inwentaryzacji mas na powierzchni na przykład kopalni odkrywkowych, lecz również wyrobisk komorowych. Dzięki skanowaniu laserowemu wykonanie pomiaru nie jest uzależnione od oświetlenia, co więcej może przebiegać w warunkach nocnych poza godzinami prac eksploatacyjnych na obiekcie. - mówi Krzysztof Matysik Prezes firmy APEKS Sp. z o. o. - Wykorzystanie skanera laserowego zdecydowanie obniża całkowity koszt prowadzenia prac inwentaryzacyjnych w porównaniu do innych metod pomiarowych, przy zachowaniu najwyższej jakości danych. To jest koronny argumenty dla naszych klientów. – podsumowuje Krzysztof Matysik.

Więcej informacji na: www.apeks.com.pl