Technologia skanowania laserowego w inwentaryzacji mas

Inwentaryzacja mas stanowi przedmiot wielu opracowań inżynierskich. Jako przykład można podać inwentaryzację składowanych materiałów sypkich, określenie wielkości urobku, określenie wymiaru, a w związku z tym i kosztów robót ziemnych, czy też w ostatnim czasie obliczenie objętości ubytków w wałach przeciwpowodziowych. Wybór właściwej technologii pomiaru i obliczenia wynika bezpośrednio z charakterystyki danego obiektu, w tym w dużej mierze z jego rozmiarów. Duże przestrzenie, w przypadku kopalni odkrywkowych, utrudniają przemieszczanie się zespołu pomiarowego dodatkowo wydłużając czas pomiaru. Dodatkowym czynnikiem determinującym wybór odpowiedniej metody pomiaru jest skomplikowana rzeźba terenu nie rzadko uniemożliwiająca bezpośredni dostęp (półki na skarpach, osuwiska, strome zbocza kopalni odkrywkowych, tereny podmokłe). W przypadku inwentaryzacji podziemnych wyrobisk górniczych także kwestia poziomu oświetlenia może okazać się dużym utrudnieniem. Biorąc pod uwagę czas potrzebny na wykonanie inwentaryzacji - kluczową może okazać się technologia, która umożliwi przeprowadzenie pomiaru bez wstrzymywania prac prowadzonych na obiekcie.


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.

Skanowanie laserowe to przede wszystkim nieporównywalna z innymi metodami ilość informacji przestrzennych pozyskana w krótkim czasie przy zachowaniu wysokiej dokładności opracowania. Dzięki temu możliwe jest zarejestrowanie stanu obiektu na dany dzień, co jest istotne np. przy rozliczaniu wydobycia węgla w kopalniach, określenia wielkości robót ziemnych czy też inwentaryzacji składowisk.

Model punktowy (chmura punktów) hałdy.

Model 3D wygenerowany na podstawie chmury punktów.

Skanowanie laserowe dostarczy nam pełnej informacji o geometrii obiektu, co w przypadku wkopu i zwałowiska w górnictwie odkrywkowym jest podstawą do sterowania pracą maszyn. 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.

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 zasięg 400 metrowy umożliwiają skanowanie obiektu nie ograniczając prowadzonej na nim obsługi.

Warstwice wygenerowane z modelu 3D.

Skanowanie laserowe znajduje doskonałe zastosowanie zarówno w przypadku inwentaryzacji mas na powierzchni np. w kopalniach odkrywkowych, jak również w wyrobiskach komorowych. Wykonanie pomiaru nie wymaga dużego zespołu pomiarowego a także nie jest uzależnione od oświetlenia. Skanowanie laserowe jest znacznie szybsze i prostsze od innych dostępnych metod.

Porównanie metody skanowania laserowego oraz klasycznego pomiaru geodezyjnego:
Skanowanie laserowe:
- wierne odwzorowanie obiektu
- dokładność pomiaru nie zależy od wielkości i stopnia skomplikowania obiektu
- w wyniku pomiaru otrzymujemy dziennie nawet kilka milionów punktów
- krótki czas rejestracji punktów oraz nieinwazyjny charakter pomiaru gwarantuje odwzorowanie jednolitego obiektu
- brak dostępu do obiektu nie jest przeszkodą w pomiarze

Klasyczny pomiar geodezyjny:
- pomiar jest zawsze subiektywną interpretacją kształtu mierzonego obiektu
- skomplikowane kształty obiektu wymuszają generalizację pomiaru
- jeden zespół pomiarowy w ciągu jednego dnia jest w stanie zarejestrować jedynie kilka tysięcy punktów
- w trakcie pomiaru kształt hałdy może ulec modyfikacji w wyniku przemieszczania się geodety
- brak dostępu do obiektu dla zespołu pomiarowego wyklucza pomiar

Skuteczność zastosowania technologii skanowania laserowego została potwierdzona w trakcie realizacji zleceń przy inwentaryzacji różnego rodzaju obiektów na terenie całego kraju.

Wśród zrealizowanych przez firmę APEKS Sp. z o.o. prac można wymienić inwentaryzację 7 składowisk węgla o łącznej objętości blisko 9.000m 3. Każda hałda została pomierzona 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.