基于无人机的采场测绘-复杂环境激光雷达扫描解决方案

复杂环境下扫描

Emesent Hovermap 使用同步定位和地图构建 (SLAM) 技术来了解其位置并生成精 确的点云。经过多年对无人机自主性的研究，Emesent 的 SLAM 算法在具有挑战性的地下和其他 GPS 无法定位的环境中非常可靠。然而，SLAM 与基于三脚架的激光扫描不同，因为捕获的结果更多地取决于环境中的识别特征。

隧道和涵洞是 SLAM 扫描仪最 具挑战性的环境之一。这些环境中缺少功能可能会导致 SLAM 滑落，从而产生不一致的点云，可能无法用于其最终用途。

涵洞具有挑战性

我们正在扫描的涵洞长 130 米，宽 3 米，高 3.5 米，非常窄。它的地板、天花板和墙壁光滑，涵洞两端的环境主要由树木和小溪组成。

SLAM 使用环境中的表面来确定 Hovermap 的位置。涵洞的墙壁、地板和天花板是极好的特征，可让 Hovermap 精 确地知道它在涵洞横截面内的位置，但不会提供有关 Hovermap 沿涵洞长度的位置的任何信息。在缺乏环境中任何其他特征的情况下，SLAM 很可能朝这个方向发展。

低特征环境扫描

您能做的最 好的事情就是拿着 Hovermap，以便可以查看涵洞的两端；例如，将 Hovermap 拿到一侧。由于涵洞中没有可用于确定其沿涵洞长度位置的特征，因此 SLAM 转而依赖于涵洞两端的特征。确保两端尽可能可见是最 大限度降低LAM 滑落风险的关键。

此外，请尝试将自己定位在悬停地图位于涵洞的中心，并避免快速或急促的移动。

由于涵洞中的特征数量较少，您需要避免引入负面特征。负面特征是环境中可能使 SLAM 产生混淆的事物，例如移动的人和车辆、水和雾。如果出于安全原因需要有人陪同，请让他们走在您的 Hovermap 对面，这样他们就处于盲区，不会带来负面特征。

如果其他方法都失败了，您可以向环境中添加自己的特征。例如，每隔 50 米左右放置一个大纸箱。您需要确保这些纸箱在扫描过程中不会移动，这样它们就不会成为负面特征。

处理扫描

我们以两种配置收集了涵洞的扫描结果：

1. 将 Hovermap 放在无人跟随的一侧

2. 悬停地图附在背包配件上，有人跟随

第 一次扫描使用 Aura 中的默认设置进行处理，没有出现失误。

隧道内的涂鸦可用于表明没有发生滑倒事件。

由于背包上的视野受限，加上跟拍者的特征，使用默认设置进行第二次扫描时，扫描结果出现滑移。按时间对扫描进行着色，可突出显示发生 SLAM 滑移的时间。在三色图像中，扫描从涵洞右侧开始，穿过涵洞后返回。在回程中，SLAM 滑移相当严重，因此扫描结束与扫描开始不一致。

此图显示扫描结果按时间着色（蓝色->绿色->红色）。扫描结果的蓝色和红色部分分别是开始和结束，应该对齐。

基于无人机的采场测绘

Hovermap 能够捕获关键地下矿井挖掘的数据，为矿井规划和运营提供新的见解。借助 Hovermap，矿山和岩土工程师可以轻松绘制地下挖掘地图——快速、安全，且对生产的干扰最小。

传统 CMS 映射

空区监测系统 (CMS) 非常耗时，通常需要进行多次扫描，耗时数小时，从而导致生产中断。悬臂式扫描仪延伸到采场内，测量员需要在靠近放矿点的地方或采场堤坝处工作。

在放矿点，测量员面临着突然落石和翻滚危险的风险，而进入露天采场的上层则可能使他们面临未知的底切危险。

CMS 成像包含阴影、采场的遮挡区域和可变点密度，从而降低了数据对于岩土工程、体积测量或协调分析的价值。

用无人机安装的 LiDAR 扫描仪替代 CMS，消除了测量员在采场边缘附近工作的需要，并提高了数据质量和覆盖范围。

安全快速地绘制危险区域地图

Hovermap 是一种无人机测绘解决方案，能够在 GPS 不可用和危险的环境中运行。Hovermap 可以执行飞行任务，并在几分钟内捕获高分辨率 LiDAR 点云和图像。这些数据集为采矿和岩土工程师提供了无与伦比的质量的岩体、结构和体积数据，改善了矿山安全和设计的决策，对生产计划的影响最小。

增强采场分析

采场的协调和分析依赖于采场扫描产生的数据的质量。

使用 CMS，扫描质量受到静态扫描仪的位置以及腔体的大小和形状的限制，从而导致点密度较差并且阴影会遮挡过度断裂。

相比之下，Hovermap 可以飞越矿脊，进入采场，以每平方米一万到两万个点的范围内连续捕获数据，并且不会产生阴影。

高分辨率点云具有多种优势。对丰富的点云数据进行的分析使工程师对最终采场体积更有信心，可以核对生产吨位或进行回填。

可以更准确地计算超采和欠采，而且可以更好地解释超采和欠采的发生机制。岩土工程师可以识别采场内的不连续痕迹和结构面，而这在以前由于 CMS 覆盖范围和质量限制而无法实现。

准确的回填监测

采矿作业回填采场以满足各种要求，但最常见的是为了控制采矿区内的稀释和稳定性。

对用于工程目的的回填材料的监测需要高度详细，以确认材料在采场内的正确放置，确保正确遵循设计并计算正确的批量。

更安全的悬挂检查

回采矿和崩落矿中的放矿点挂断会对清理人员造成严重的安全隐患，并导致生产的意外延误。

常见的清理方法是喷砂和用水管冲洗，以清除阻塞出矿点的物质。使用 Hovermap 扫描出矿点可以让矿工清楚地看到堵塞情况，并有助于采取有针对性的管理方法。