Publication: MAPEO GEOTÉCNICO EN BASE A FOTOGRAMETRÍA CON DRONES Y ESTACIONES ROBÓTICAS
Date
2021-06
Authors
FERNÁNDEZ RIVERA, DIEGO EDUARDO
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Publisher
Abstract
The present work aims to: (1) carry out geotechnical mapping in mining slopes using photogrammetry techniques, using the data obtained from Dron flight missions, allowing its geomechanical characterization to be determined; (2) propose the use of a long-range laser scanner inside robotic huts, which, through the study and process of the point cloud, identify the displacements of an area of interest; (3) provide an alternative to traditional methods: field campaigns (scanline, sampling windows by professionals from the area in-situ) and traditional topography for the calculation of displacements. To do so, in a first stage, data is obtained from photogrammetric surveys in slopes of phase 3 of the production of Mina El Soldado, Angloamerican. In the second stage, the wall of a tailings dam was monitored for two days at a pre-established schedule of one of the main mining companies in Chile. The data obtained in the first stage is worked on in Agisoft, CloudCompare, Discontinuity Set Extractor (DSE) and DIPS software, allowing to extract the families of discontinuities associated with all the Slopes (Phase 3) in whose kinematic analysis highlights a high occurrence probability of Planar and Direct Toppling type of failures: 32% and 51% of critical structures with potential to fail, respectively. Given the geometric conditions and the study of the outcrop of the discontinuities, there is 68.8 m ^ 3 of maximum volume per linear meter with probability of slip (associated with planar failure). A 30x30m area was selected associated with a double bank slope of Phase 3, obtaining the average spacing between discontinuities as well as its persistence in the massif, parameters that allowed determining the Rock Quality Designation (RQD) index equal to 100; indicating that the quality of the massif is very good. The data obtained from long-range laser scanners allowed four point clouds associated with four shots at defined times (02:00 AM, 08:00 AM, 14:00 PM and 20:00 PM) to obtained, for which the Multiscale Model-to-Model Cloud Comparison (M3C2) algorithm was studied and applied, which allowed the difference in distances between point cloud to be calculated, obtaining that for two days of recording there was a difference in ground level of up to 1.7 m; associated with earthmoving work carried out by machinery (excavator, bulldozer). The work concludes with the delivery of an algorithm for the extraction of discontinuities, calculation the spacing and persistence associated with the DSE software methodology used in the first stage. It proposes a free use algorithm and codes in MATLAB language that represent a real and free alternative for the extraction and identification of discontinuities using point cloud obtained from photogrammetry or laser scanner survey.
El presente trabajo tiene como finalidad: (1) realizar mapeo geotécnico en taludes mineros mediante técnicas de fotogrametría, utilizando la data obtenida desde misiones de vuelo de Drones, permitiendo obtener su caracterización geomecánica; (2) proponer el uso de escáner laser de largo alcance dentro de casetas robóticas, las que mediante el estudio y proceso de la nube de puntos identifiquen los desplazamientos de un área de interés; (3) entregar una alternativa a los métodos tradicionales: campañas en terreno (scanline, sampling windows por profesionales del área in-situ) y topografía tradicional para el cálculo de desplazamientos. Para ello en una primera etapa se obtiene data desde levantamientos fotogramétricos en Taludes pertenecientes a la fase 3 de producción de Mina El Soldado, Angloamerican. En la segunda, se monitoreo el muro de un tranque de relave durante dos días en un horario preestablecido de una de las principales mineras en Chile. La data obtenida en la primera etapa es trabajada en software Agisoft, CloudCompare, Discontinuity Set Extractor (DSE) y DIPS, permitiendo extraer las familias de discontinuidades asociadas a todo los Taludes (Fase 3) en cuyo análisis cinemático se detectó una alta probabilidad de ocurrencia de fallas tipo Planar y Toppling Directo, 32% y 51% de estructuras críticas con potencial de fallar, respectivamente. Dada las condiciones geométricas y al estudio del afloramiento de las discontinuidades se tiene que existe 68,8 m3 de volumen máximo por metro lineal con probabilidad de deslizamiento (asociado a falla planar). Se seleccionó un área de 30x30m asociado a un talud de banco doble de la Fase 3, obteniendo el espaciamiento promedio entre discontinuidades como también la persistencia de éste en el macizo, parámetros que permitieron determinar el índice Rock Quality Designation (RQD) igual a 100; indicando que la calidad del macizo es muy buena. En tanto la data obtenida a partir de los escáner laser de largo alcance permitieron obtener cuatro nubes de puntos asociadas a cuatro tomas en horario definidos (02:00 AM, 08:00 AM, 14:00 PM y 20:00 PM) para lo cual se estudió y aplicó el algoritmo Multiscale Model-to-Model Cloud Comparison (M3C2) el que permitió calcular la diferencia de distancias entre nube de puntos, obteniendo que para dos días de registro hubo una diferencia de nivel de tierra de hasta 1,7 m; asociados a los trabajos de movimientos de tierra que efectúan maquinarias (excavadora, bulldozer). Se concluye con la entrega de un algoritmo de extracción de discontinuidades, cálculo de espaciamiento y persistencia asociados a la metodología del software DSE utilizado en la primera etapa. Correspondiente a un algoritmo desarrollado en lenguaje MATLAB, cuyo código se encuentra liberado y representa una alternativa real para la extracción e identificación de discontinuidades, mediante el uso de nube de puntos obtenidos desde fotogrametría o levantamiento de escáner laser, siendo entonces solo requerido contar con licencia MATLAB (donde la versión R2020a es la recomendada).
El presente trabajo tiene como finalidad: (1) realizar mapeo geotécnico en taludes mineros mediante técnicas de fotogrametría, utilizando la data obtenida desde misiones de vuelo de Drones, permitiendo obtener su caracterización geomecánica; (2) proponer el uso de escáner laser de largo alcance dentro de casetas robóticas, las que mediante el estudio y proceso de la nube de puntos identifiquen los desplazamientos de un área de interés; (3) entregar una alternativa a los métodos tradicionales: campañas en terreno (scanline, sampling windows por profesionales del área in-situ) y topografía tradicional para el cálculo de desplazamientos. Para ello en una primera etapa se obtiene data desde levantamientos fotogramétricos en Taludes pertenecientes a la fase 3 de producción de Mina El Soldado, Angloamerican. En la segunda, se monitoreo el muro de un tranque de relave durante dos días en un horario preestablecido de una de las principales mineras en Chile. La data obtenida en la primera etapa es trabajada en software Agisoft, CloudCompare, Discontinuity Set Extractor (DSE) y DIPS, permitiendo extraer las familias de discontinuidades asociadas a todo los Taludes (Fase 3) en cuyo análisis cinemático se detectó una alta probabilidad de ocurrencia de fallas tipo Planar y Toppling Directo, 32% y 51% de estructuras críticas con potencial de fallar, respectivamente. Dada las condiciones geométricas y al estudio del afloramiento de las discontinuidades se tiene que existe 68,8 m3 de volumen máximo por metro lineal con probabilidad de deslizamiento (asociado a falla planar). Se seleccionó un área de 30x30m asociado a un talud de banco doble de la Fase 3, obteniendo el espaciamiento promedio entre discontinuidades como también la persistencia de éste en el macizo, parámetros que permitieron determinar el índice Rock Quality Designation (RQD) igual a 100; indicando que la calidad del macizo es muy buena. En tanto la data obtenida a partir de los escáner laser de largo alcance permitieron obtener cuatro nubes de puntos asociadas a cuatro tomas en horario definidos (02:00 AM, 08:00 AM, 14:00 PM y 20:00 PM) para lo cual se estudió y aplicó el algoritmo Multiscale Model-to-Model Cloud Comparison (M3C2) el que permitió calcular la diferencia de distancias entre nube de puntos, obteniendo que para dos días de registro hubo una diferencia de nivel de tierra de hasta 1,7 m; asociados a los trabajos de movimientos de tierra que efectúan maquinarias (excavadora, bulldozer). Se concluye con la entrega de un algoritmo de extracción de discontinuidades, cálculo de espaciamiento y persistencia asociados a la metodología del software DSE utilizado en la primera etapa. Correspondiente a un algoritmo desarrollado en lenguaje MATLAB, cuyo código se encuentra liberado y representa una alternativa real para la extracción e identificación de discontinuidades, mediante el uso de nube de puntos obtenidos desde fotogrametría o levantamiento de escáner laser, siendo entonces solo requerido contar con licencia MATLAB (donde la versión R2020a es la recomendada).
Description
Keywords
FOTOGRAMETRIA AEREA , TOPOGRAFIA , TALUDES (Mecánica de suelos)