Využití dronů pro mapování

Sešli se zde Tomáš Klusoň – WELKL, vrtací a trhací práce a František Hanzlík ze společnosti GEOTRONICS Praha, s.r.o., která zpracovává a projektuje trhací práce technologií pomocí dronů a fotogrammetrického softwaru PIX4D. Oslovena byla také polská a česká distribuční firma na software Carlson blast OPS pro zpracování trhacích prací v 3D modelu.

Profesionální bezpilotní systémy (drony) jsou s úspěchem využívány pro vytváření digitálních kopií (počítačových modelů) reálných objektů. Dron objekt automaticky snímkuje podle předem připraveného letového plánu. V případě složitějších objektů je možné i ruční ovládání dronu. Pořízené snímky jsou následně fotogrammetricky vyhodnoceny a je z nich vytvořeno digitální dvojče zájmového objektu. Tuto metodu je možno použít i pro pořízení modelů lomů, odvalů, deponií a výsypek. Na modelech je možné počítat kubatury, provádět měření vzdáleností, ploch, sklonů případně odečítat souřadnice. Toto vše pouze nad modelem v počítači bez nutnosti pohybu v náročném terénu, kdy hrozí nebezpečí uklouznutí, pádu či střetu s technikou, která se v tomto prostředí pohybuje.

Dron DJI Mavic 3 Enterprise - zobrazovací systém tvořený dvěma kamerami

I když se jedná o dron pro profesionální použití s velkou výdrží při letu, jsou jeho rozměry kompaktní, což ulehčuje transport a samotné použití v terénu. K dispozici jsou 2 RGB kamery – s pevným a proměnným ohniskem (zoom). Pevná RGB kamera pro snímkování je vybavena mechanickou závěrkou pro zamezení zkreslení a umožňuje snímkovat s intervalem až 0,7 sekundy. Kamera s proměnným ohniskem má až 56násobné zvětšení pro detailní inspekce. Dron se dokáže během letu sám vyhýbat překážkám ve všech směrech. Výhodou je také velká vzdálenost přenosu obrazu, která dosahuje až několik kilometrů.

Hlavní přednosti dronu DJI Mavic 3E pro lomařství

Přesnost výsledků je u profesionálních dronů velmi důležitá. DJI Mavic 3E proto umí určovat polohu pořízených snímků pomocí volitelného RTK modulu s přesností na centimetry. Tato poloha je určována pro obě kamery v rámci mikrosekund. 45minutový let umožňuje pokrýt větší plochu při každé misi. Během jediného letu je možné zmapovat až 2 kilometry čtvereční.

Dron DJI Matrice 350 RTK - vylepšená vlajková loď

Další možností je pro snímkování využít špičkový dron DJI Matrice 350 RTK. Jedná se o výkonný a spolehlivý nástroj pro různé průmyslové aplikace. Mezi jeho přednosti patří vysoká odolnost proti povětrnostním vlivům, dlouhá doba letu, pokročilé funkce bezpečnosti a přesnosti, vysoká nosnost a široká škála kompatibilních užitečných zatížení.

Díky systému RTK může dron dosahovat centimetrové přesnosti polohy a stabilně létat i ve zhoršeném prostředí. Dron DJI Matrice 350 RTK je i díky možnosti výměny senzorů ideální pro mapování, inspekce, záchranné mise a další úkoly, které vyžadují vysokou úroveň spolehlivosti a kvality dat.

Bezpilotní VTOL letoun WingtraOne Gen II - mapovací dron pro rychlé a přesné fotogrammetrické výsledky

Pokud se bavíme o opravdu velkých projektech, bezkonkurenčním nástrojem pro nasazení je VTOL bezpilotní letoun WingtraOne Gen II. Díky vertikálnímu způsobu startu a přistání je možné s ním odstartovat a přistát téměř kdekoliv. Po startu letoun přechází do horizontálního letu pro nejvyšší efektivitu. Po dokončení snímkování se vrátí na místo přistání, přejde do visu a přistane jako multikoptéra. Při použití kamery Sony RGB61 umožňuje nasnímkování až 310 ha při letu ve výšce 120 m s rozlišením 1,9 cm/pixel. Pro nejvyšší přesnost umožňuje snímkování s rozlišením až 0,7 cm/pixel, s horizontální přesností výsledného modelu 1 cm.

Zpracování tisíců snímků se softwarem PIX4Dmatic

PIX4Dmatic, software pro fotogrammetrii nové generace, je navržen tak, aby pracoval s nejnovější generací dronů a transformoval velké množství snímků do přesných mračen bodů, DSM a ortomozaiky o více než 40 % rychleji než kdy předtím. Software je velmi intuitivní a spolehlivý.

Zavádění moderních měřických technologií do praxe pro zefektivnění trhacích prací a zvyšování jejich bezpečnosti

Při projektování trhacích prací na lomech je bezpečnost na prvním místě s ohledem na efektivní využití trhavin při maximální výtěžnosti. Bezpečně a efektivně naprojektovat odstřel vyžaduje zkušenosti, praxi a umění technických vedoucích odstřelů. V případě nasazení moderních technologií je právě kombinace zkušenosti střelmistrů a nasazení moderních měřických metod ve spojení se špičkovým softwarem ideálním předpokladem pro optimální návrh trhacích prací. Jedná se tedy o digitalizaci celého procesu od samotného projektování, návrhu vrtných schémat, vrtání, až po samotný odstřel s následnou analýzou rozpojeného materiálu.

Tyto postupy nabízejí jiný pohled na projektování odstřelů a poskytují komplexní reálný prostorový pohled prostřednictvím prostorového modelu lomové stěny a jeho vizualizace vzhledem k plánovaným vrtům, sběr dat během vrtání, mapování průběhu odvrtaných vrtů (reálná trajektorie) a samotnou analýzu rozpojeného materiálu. Tímto postupem vzniká celkový přehled, který umožňuje zefektivňování trhacích prací při snižování nákladovosti s ohledem na životní prostředí.

Samotná digitalizace přináší kromě efektivního využití trhavin i ekonomickou úsporu, která je dána primárně snižováním spotřeby trhavin, minimalizací potřeby sekundárního rozpojování, snížením objemu vrtných prací (odvrtané metry na vytěženou tunu), kdy se sekundární úspory projeví při zpracování odstřeleného materiálu v navazujícím procesu úpravy suroviny, a to zpravidla jejím zdrobněním a tříděním. Při ideálním rozpojení materiálu nedochází ke zvýšenému opotřebení drtících a třídících elementů úpravárenských strojů.

Sběr dat pro návrh odstřelů v lomech

Výsledky měření je možné exportovat také ve formátu Carlson FCS, který je využíván programovým systémem Carlson Blast Ops pro návrh a kontrolu trhacích prací na lomech. Dalšími formáty pro export dat jsou běžně používané LAS, DXF a TXT.

Software Carlson Blast Ops pro návrh trhacích prací na lomech

Informace o morfologii lomové stěny a skutečném průběhu vrtu jsou použity ve speciálním softwaru pro návrh odstřelů v lomech.

Práce v programovém systému Carlson Blast Ops probíhá v intuitivním a moderním prostředí. Software je rozdělen na dvě základní části. První část je určena pro vytvoření prostorového modelu povrchu terénu reprezentující lomovou stěnu, na které lze provádět operace související s procesem návrhu trhacích prací. V této souvislosti je nutné zmínit zejména:

• načítání bodů z textových souborů (txt, csv) bodů a z bodových mračen (LAS, LAZ, E57)
• registrace mračen bodů,
• vytvoření prostorového modelu (DMT) těžebního řezu ve formě nepravidelné trojúhelníkové sítě (TIN)
• nástroje pro měření a výpočet objemů.

K dispozici jsou také tyto funkce:

• automatický návrh rozmístění vrtů na základě zadaných parametrů
• optimalizace rozmístění vrtů na základě topografických parametrů těžebního řezu a odstřelu
• porovnání skutečného provedení vrtů a projektu
• návrh nabíjení vrtů
• návrh časování roznětu
• vytváření rozmanitých reportů v textové a grafické podobě. Všechny operace probíhají v přehledném a intuitivním 3D prostředí.

Autoři: Tomáš Klusoň a František Hanzlík
Foto z Lomu Klecany: V. Štěpánková
Podklady pro článek jsou čerpány od firem
Lomu Klecany s.r.o. firmy SKANSKA
GEOTRONICS Praha, s.r.o. – Bezpilotne.cz
Tomáš Klusoň – WELKL