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Captura masiva de datos de explotación mediante escáner terrestre

Topcon Positioning Spain27/04/2023
Todos los años, para cumplir con la regulación existente, la empresa responsable de cualquier explotación minera debe presentar un plan de labores actualizado, generando los documentos digitales que muestren gráficamente la situación y dimensiones actuales de la explotación, garantizando que se respetan los límites geográficos de la concesión e informando de la producción y ventas anuales de material mediante perfiles de terreno y cálculos volumétricos.

Los levantamientos topográficos que sirven como base para la generación de toda esta documentación han venido siendo realizados a lo largo de los años por profesionales de la topografía mediante el uso de teodolitos, estaciones totales y más recientemente con técnicas GNSS por satélite. Todos estos avances han supuesto una mejora en la productividad y la reducción de costes, pero no una mejora en la seguridad de los profesionales que realizan las mediciones, los cuales deben recorrer la mina a pie con los instrumentos topográficos para capturar la información necesaria.

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Las nuevas técnicas de captura masiva de datos mediante escáner terrestre, aerotransportado o fotogrametría aérea han supuesto un importantísimo avance en materia de seguridad para el trabajador y también en el volumen y calidad de los datos capturados, permitiendo obtener información y cálculos mucho más precisos y detallados que los obtenidos en el pasado.

Sin embargo, mientras que la utilización de equipos aerotransportados requiere de planificación, solicitud de permisos, condiciones climatológicas apropiadas, así como la realización del propio vuelo y posterior procesado de todos los datos, el uso de escáner terrestre aporta enormes ventajas en todos los ámbitos, siendo así la herramienta más apropiada para este tipo de trabajos.

Topcon Positioning, en su continuo proceso de innovación, ha lanzado el escáner terrestre GLS2200, que dispone de las características de precisión y posicionamiento de una estación de topografía y la velocidad de captura de datos de un escáner puro. El GLS2200 puede posicionarse y orientarse en coordenadas del proyecto, identificando prismas y dianas hasta 200 metros de distancia. El escáner tiene un alcance de hasta 500 metros y una precisión angular de 6” y de 3 mm a 150 metros en distancia. Pero lo mejor de todo es que puede realizar un escaneo de bóveda completa en tan solo 3 minutos, siendo el equipo con estas características más rápido y versátil del mercado. De hecho, los datos obtenidos son tan precisos que se utilizan también para realizar un control milimétrico de estabilidad de los taludes.

Caso de estudio

En una interesante sesión, Mikel Otaola, de Topcon Positioning Spain, demostró a un grupo de expertos de la empresa constructora Fernández Rosillo, encargada de las dos concesiones de explotación de caliza (Sección C) que conforman el Grupo Minero 'Las Canteras' cómo se puede obtener el mayor rendimiento del nuevo flujo de trabajo, eficiente y productivo, que proporciona la estación GLS2200. Para la demo se realizaron 6 escaneos, posicionados por intersección inversa con las bases topográficas de la mina. El tiempo total no excedió las dos horas de trabajo, incluyendo los cambios de estacionamiento y el procesado de los datos.

Para la obtención de la geometría de la cantera se utilizó el mencionado láser escáner estático de Topcon GLS-2200 de alcance medio, cuyas características principales son las siguientes:

  • Tipo de estacionamiento: Georreferenciado mediante intersección inversa a puntos conocidos y nube a nube.
  • Precisión angular horizontal y vertical: 6”.
  • Precisión en distancia: 3 mm a 150 metros.
  • Precisión en superficie: 1 mm.

El resultado final fueron 5 estacionamientos, georreferenciando 4 de ellos mediante intersección inversa, observando a 4 prismas con coordenadas dadas en el sistema de referencia ETRS89, como muestra la tabla 1.

Tabla 1

Punto Este (m) Norte (m) Altura Ortométrica (m)
B4 422913,336 4793604,510 221,234
B5 422782,735 4793698,178 193,922
B6 422665,944 4793632,781 196,696
B7 422666,202 4793591,233 197,670

 

Los resultados de precisiones obtenidas en metros de las coordenadas de los puntos B4, B5, B6 y B7 tras la orientación inversa de las estaciones 1, 3, 4, 5 y en el caso de la 2 a partir de la unión nube a nube fueron las indicadas en las tabla 2 y 3.

Tabla 2

Estación Punto Residuo Este Residuo Norte Residuo Altura Distancia Geométrica (aproximada)
E1 B6 0.0000 0.0010 0.0017 14
E1 B7 0.0000 0.0010 0.0017 50
E3 B4 0.0204 0.0147 0.0004 70
E3 B5 0.0204 0.0147 0.0004 90
E4 B4 0.0130 0.0093 0.0014 50
E4 B5 0.0130 0.0093 0.0014 110
E5 B6 0.0001 0.0107 0.0001 25
E5 B7 0.0001 0.0107 0.0001 30

 

Tabla 3

Estación fija Estación móvil  Solape Error RMS (m) Error a plano (m)
E2 E1 35.5% 0.037 0.016

 

El resultado final de la unión de estas nubes de puntos es el mostrado en la siguiente imagen representando con diferentes colores el registro realizado por cada una de las estaciones:

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Tras realizar un recorte de la zona de interés podemos generar un modelo digital de elevaciones con paso de malla de 5 cm, o con la resolución que nosotros queramos para poder representar la altimetría.

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Otro cálculo de interés podría ser la obtención de volúmenes de excavación. La imagen muestra en colores azules el volumen en desmonte y en rojo en terraplén a una determinada altura de interés.

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También podemos visualizar perfiles del terreno mediante cortes transversales o longitudinales a lo largo y ancho de la cantera.

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Por último, podemos calcular secciones transversales a una determinada equidistancia y de una longitud concreta como se muestra en la última imagen.

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