در سال‌های اخیر محاسبه احجام با استفاده از پهپادها به سرعت به عنوان یک روش ایمن‌تر، سریع‌تر و بسیار دقیق‌تر از روش‌های پیشین برای بهبود عملیات معدنکاری و تولید مواد معدنی در حال پذیرش است. مدیران عملیاتی در تولید مواد معدنی می‌توانند از داده‌های بدست آمده از این روش برای به نقشه در آوردن شرایط موجود و اندازه گیری حجم دپوها به منظور مدیریت مواد معدنی، پیش‌بینی تولید و حسابرسی استفاده کنند.

شرکت معدنی GEO Jobe با کمک یک شرکت مهندسی و نقشه برداری در یک مجتمع معدنی در ایالات متحده توانست نتایج بسیار رضایت بخشی را در نقشه برداری با استفاده از پهپاد به دست آورد. در این پروژه، داده‌های جمع‌آوری شده از دپوها به کمک پهپاد برداشت و نتایج با دقیق‌ترین روش زمینی یعنی اسکن لیزر مقایسه شد. نتیجه این مقایسه برتری محاسباتی و دقت بالای روش هوایی نسبت به روش زمینی را نشان داد.

محدودیت‌های روش‌های زمینی

در پروژه‌های معدنی آگاهی از احجام مختلف با دقت بسیار بالا به منظور برنامه‌ریزی، عملیات معدنکاری، فروش و همچنین محاسبات مالی مورد نیاز است. در گذشته نقشه برداران محاسبات احجام دپوها را با کمک دوربین نقشه برداری و دستگاه GPS انجام می‌دادند. این روش علاوه بر زمان‌بر بودن، با توجه به تردد تیم نقشه برداری بر روی دپوهای مختلف با مخاطراتی نیز همراه بود. همچنین در زمان نقشه برداری زمینی، می‌بایست عملیات معدنی در آن بخش متوقف شود که این تاخیر چند ساعته تاثیری منفی بر روند تولید معدن می‌گذاشت.

با ورود تکنولوژی لیزر اسکن، سرعت انجام این عملیات افزایش یافت. با استفاده از اسکنر، ابر نقطه ای سه بعدی شامل میلیون‌ها نقطه از دپوها برداشت و پس از انجام پردازش‌های مربوطه، احجام محاسبه می‌شود. این روش چه از نظر زمان و چه از نظر خطرات محیط کار از روش سنتی بسیار بهینه‌تر است. در این روش اسکنر روی سطح زمین مستقر می‌شود و در مواقعی که ارتفاع دپوها افزایش یافته و  فروافتادگی‌هایی در قسمت‌های بالایی دپوها به وجود می‌آید، اسکن سطوح بالایی دپوها و به تبع آن احجام محاسبه شده با خطا همراه می‌شود.

نقشه برداری به کمک پهپاد

در سال ۲۰۱۷ شرکت معدنی GEO Jobe به عنوان یک مطالعه مقایسه‌ای با نتایج لیزر اسکن، از نقشه برداری با پهپاد با یک دوربین ۲۰ مگاپیکسلی استفاده کرد. پرواز پهپاد در این مطالعه حدود ۲۰ دقیقه به طول انجامید. از لحاظ دقت به فاصله نمونه برداری ۰/۵ تا ۰/۷۵ اینچ در جهت افقی و ۱ تا ۱/۵ اینچ در جهت عمودی نیاز است. خروجی نهایی، یک جدول محاسبات احجام و یک مدل سه بعدی قابل اندازه گیری است.

در این پروژه، به منظور پردازش های فتوگرامتری و همچنین تولید ابر نقاط از نرم افزار Pix4Dmapper استفاده شد.

نکته کلیدی و مهم دیگر، توانایی انتخاب دستی نقاط کنترل زمینی است. برای این پروژه تعداد ۱۰ نقطه کنترل زمینی در نظر گرفته شد.

مقایسه نتایج

به منظور مقایسه نتایج، دو دپو بزرگ سنگی با  هر دو روش، برداشت و احجام مربوطه محاسبه شد. تیم نقشه برداری با پهپاد شرکت GEO Jobe یک سطح بسیار دقیق از دپوها ارائه داد که جهت محاسبات مختلف احجام، مقدار مواد معدنی و همچنین محاسبات اقتصادی قابل استفاده بود.

همانطور که پیش‌بینی می‌شد، احجام با استفاده از پهپاد نسبت به روش لیزر اسکن کمتر محاسبه شده است. علت این اختلاف به دلیل فروافتادگی در بخش بالایی دپوهاست که دستگاه اسکنر به دلیل اینکه دید مستقیم به این قسمت‌ها ندارد توانایی برداشت و محاسبه این بخش‌ها را نخواهد داشت. علاوه بر این، از نظر زمان انجام پروژه و همچنین ارائه سطح منطبق بر واقعیت در بخش‌های فوقانی دپوها، پهپاد نسبت به اسکنر کارایی بالاتری از خود به نمایش گذاشت.

محاسبه حجم دپو سنگ آهن گل گهر

به عنوان مطالعه مشابه داخلی، محاسبه حجم دپو خوراک کارخانه فرآوری سنگ آهن گل گهر توسط شرکت مدیریت و پردازش اطلاعات مکانی آرکا انجام پذیرفت. در این پروژه، با استفاده از پرنده بدون سرنشین عمود پرواز، از یک دپوی ماده معدنی دانه‌بندی شده به طول تقریبی ۲۷۵ متر و عرض ۳۰ متر در محدوده معدن گل گهر کرمان، تصویربرداری گردید.

تعداد ران‌های پروازی چهار و میزان همپوشانی طولی و عرضی به ترتیب ۸۰ و ۶۵ درصد در نظر گرفته شد و تعداد ۱۲۶ تصویر را شامل گردید. همچنین به منظور افزایش میزان صحت برداشت شده، تعداد ۶ نقطه کنترلی تعیین و با استفاده از دوربین توتال مختصات آنها قرائت گردید.

پس از پردازش تصاویر و اعمال تصحیح‌های لازم، خروجی‌های زیر تولید گردید:

۱- تصویر ارتو شده محدوده برداشت شده

۲- مدل رقومی ارتفاع محدوده (DSM)

۳- محاسبه حجم دپو

حجم بدست آمده بر اساس این روش در مقایسه با روش زمینی تنها یک درصد اختلاف داشت.

جمع‌بندی

استفاده از پهپادها در محاسبات احجام معدنی و حتی غیر معدنی مانند دپوی ورودی و خروجی یک کارخانه صنعتی روش نوینی است که به سرعت در حال جایگزینی با روش‌های قدیمی‌تر است. سرعت در برداشت، پوشش سراسری از همه زوایا، ایمنی بالاتر و دقت بیشتر، این روش را بسیار کاربردی نموده است. هر چند در این روش نیز همانند روش زمینی، رعایت اصول نقشه برداری و برخورداری از دانش فتوگرامتری، مهارت استفاده از ابزار و تسلط بر پردازش دقیق و در نهایت کنترل خروجی و صحت‌سنجی و اندازه‌گیری حدود خطای ایجاد شده در محاسبات ضروری است.