Punktwolken im Bergbau: Verarbeitung, Formate und Workflows
Ein Scanner erzeugt Punkte — Millionen pro Sekunde, jeder eine Entfernung und eine Intensität von dort, wo der Sensor gerade war. Bevor sie eine Vermessung sind, müssen sie aufeinander registriert, ins Grubennetz gesetzt, von dem bereinigt werden, was im Weg war, und in einem Format geschrieben werden, das das Planungspaket liest.
Der Workflow ist derselbe, ob die Punkte aus einer abgegangenen Strecke, einer geflogenen Abbaukammer oder einem Stativ auf einer Sohle stammen: registrieren, georeferenzieren, bereinigen, vermaschen, wo eine Fläche gewünscht ist, und als LAS, LAZ oder E57 nach Vulcan, Deswik, Micromine, Surpac oder Leapfrog exportieren.
Wie sieht der Punktwolken-Workflow im Bergbau aus?
Die Scans registrieren, mit Festpunkten und GNSS ins Grubennetz georeferenzieren, Rauschen und Geräte entfernen, wo nötig vermaschen und LAS, LAZ oder E57 in den Plan exportieren.
RegistrierungStativ-Standpunkte, abgegangene Trajektorien und Flüge zu einer Wolke ausgerichtet.
GeoreferenzierenFestpunkte und GNSS setzen die Wolke ins Grubennetz, nicht ins Netz des Scanners.
Bereinigen und VermaschenFahrzeuge, Personen und Staub entfernt; Oberflächen für Volumina und Schnitte vermascht.
LAS, LAZ, E57Offene Formate, die die Bergbaupakete lesen; nichts Proprietäres in der Kette.
Die Abfolge, und wo sie schiefgeht
Die Registrierung kommt zuerst: Jeder Scan liegt in seinem eigenen Koordinatenrahmen, bis er auf die anderen ausgerichtet ist. Stativ-Standpunkte werden auf überlappender Geometrie oder Zielmarken zugeordnet; eine SLAM-Trajektorie ist bereits in sich konsistent und wird als Ganzes ausgerichtet; ein Drohnenflug ebenso. Der Registrierungsfehler wird festgehalten, weil er alles Nachfolgende begrenzt — ein Volumen, das über eine schlechte Nahtstelle berechnet wird, ist um die Nahtstelle falsch. Die Georeferenzierung folgt: Die registrierte Wolke wird mit Festpunkten unter Tage und GNSS über Tage ins Grubennetz transformiert, und die Restklaffen an den Festpunkten sind die Kontrolle, dass es funktioniert hat.
Beim Bereinigen unterscheidet sich eine Bergbau-Punktwolke von einer aus dem Bauwesen. Fahrzeuge, Personen, Staub, Sprühwasser und bewegte Geräte waren alle im Scan; eine Halde mit einem Lader darin hat das Volumen des Laders in der Halde, bis er entfernt ist. Bewuchs auf einer Kippe, Wetterlutten in einer Strecke, das Fahrzeug des Vermessungstrupps selbst — jedes wird klassifiziert und entfernt, sodass die verbleibende Oberfläche der Boden ist. Dann, wo eine Fläche statt Punkten gewünscht ist — ein Volumen, ein Schnitt, ein Vergleich mit der Planung — wird die Wolke vermascht, und das Polygonnetz wird geschlossen, wo ein Körper gebraucht wird.
Der Export ist der Schritt, der entscheidet, ob irgendetwas davon nützlich ist. Artec Twins schreibt LAS und LAZ, die Formate, die die Bergbaupakete erwarten, mit Intensität und Klassifizierung; E57, wo ein Paket es bevorzugt; und Standard-Polygonnetze für CAD- und Konstruktionssoftware. Maptek Vulcan, Deswik, Micromine, GEOVIA Surpac und Leapfrog lesen sie direkt, sodass die Punktwolke in dem Paket ankommt, mit dem das Bergwerk ohnehin plant, statt in einem Viewer, den sonst niemand nutzt.
Registrieren, georeferenzieren, bereinigen, vermaschen, exportieren
In Artec Twins, in dieser Reihenfolge; jeder Schritt vor dem nächsten geprüft.
- 1. RegistrierenStandpunkte, Trajektorien und Flüge auf gemeinsamer Geometrie ausgerichtet; der Registrierungsfehler mit dem Projekt festgehalten.
- 2. GeoreferenzierenMit Festpunkten und GNSS ins Grubennetz transformiert; Restklaffen an den Festpunkten geprüft.
- 3. BereinigenFahrzeuge, Personen, Staub, Bewuchs und Geräte klassifiziert und entfernt; Boden und Gebirge bleiben.
4. Vermaschen, wo nötigOberflächen für Volumina, Schnitte und Vergleich mit der Planung; geschlossene Körper für Abbaukammern und Hohlräume.- 5. ExportLAS oder LAZ mit Intensität und Klassifizierung, E57 und Polygonnetze — nach Vulcan, Deswik, Micromine, Surpac oder Leapfrog.
Welcher Scanner für diese Arbeit
Der Workflow ist für jeden Scanner derselbe; was sich unterscheidet, ist, was jeder zur Wolke beiträgt.
Artec Jet
- Am besten für
- Abgegangene, gefahrene und geflogene Erfassungen — SLAM-Trajektorien als Ganzes registriert
- Typ
- Multimodales SLAM-LiDAR
- Genauigkeit, bis zu
- ±10 mm unter Tage, ±15 mm allgemein
- Änderungserkennung
- ±5 mm
- Reichweite
- 0,5–300 m
- Positionsdrift
- ±0,03 %
- Einsatzarten
- Handgeführt, Rucksack, Stange, Drohne, Fahrzeug, Käfig, Roboter
Eine Jet-Erfassung kommt bereits in sich konsistent an, mit ±0,03 % Drift über die Trajektorie, und wird als Ganzes auf die Festpunkte registriert. Sein LiDAR mit Dreifach-Echo hilft beim Bereinigen: Staub und Maschendraht liefern getrennte Echos vom Gestein dahinter.
Artec Ray II
- Am besten für
- Stativ-Standpunkte — die Oberflächen in Vermessungsgüte, auf die der Rest registriert wird
- Typ
- Stationärer Langstrecken-Laser, auf Stativ montiert
- Genauigkeit, bis zu
- 1,9 mm bei 10 m, 2,9 mm bei 20 m, 5,3 mm bei 40 m
- Entfernungsrauschen
- 0,4 mm bei 10 m
- Reichweite
- 0,5–130 m
- Scandauer
- 1 min 42 s bei 3 mm, 10 m, ohne Textur
- Sichtfeld
- 360° × 300°
Ray II-Standpunkte bei 1,9 mm bei 10 m werden auf überlappender Geometrie oder Zielmarken registriert und werden zu den Referenzflächen in einem gemischten Projekt. Ihr Entfernungsrauschen von 0,4 mm bei 10 m macht ein sauberes Polygonnetz einer Wand oder Halde erst möglich.
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LAS, LAZ oder E57 — was sollten wir nutzen?
LAS ist der Bergbau-Standard; LAZ sind dieselben Daten komprimiert, meist ein Fünftel der Größe, und jedes Bergbaupaket liest es. E57 trägt strukturierte Scans mit Bildern und wird von manchen CAD- und Prüfwerkzeugen bevorzugt. Twins schreibt alle drei.
Wie groß sind die Dateien?
Millionen Punkte je Standpunkt oder je Minute Gehen, also Gigabytes je Vermessung. LAZ-Kompression und Ausdünnung auf die Dichte, die eine Aufgabe braucht — volle Auflösung an einer Wand, gröber auf einer Fahrstraße — halten Arbeitsdateien handhabbar; 4C reduzierte eine 50-GB-Maschinenerfassung auf ein 300-MB-Modell.
Woher wissen wir, dass die Registrierung gut ist?
Der Registrierungsfehler und die Restklaffen an den Festpunkten werden mit dem Projekt festgehalten und mit den Daten exportiert. Ein Volumen oder eine Änderungskarte ist nur so gut wie diese Zahlen, also begleiten sie es.
Brauchen wir Artec Software, oder geht das in unserem Paket?
Artec Twins übernimmt Registrierung, Georeferenzierung, Bereinigung und Export; das Bergbaupaket erhält fertiges LAS, LAZ oder E57. Vulcan, Deswik, Micromine, Surpac und Leapfrog tun dann, was sie tun — Volumina, Abstimmung, Planung — auf Daten, die bereits im Netz liegen und sauber sind.
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Erzählen Sie uns von Ihrem heutigen Punktwolken-Workflow
Beschreiben Sie die Pakete, die Sie einsetzen, die Formate, die Sie nutzen, und wo die Daten stecken bleiben. Ein Bergbau-Spezialist meldet sich mit einer Einschätzung, wie der Workflow von der Erfassung bis in Ihr Paket laufen würde.