Neste tópico são apresentados os equipamentos utilizados e metodologia desenvolvida por aplicação da tecnologia Laser Scanner Terrestre (LST), na coleta e tratamento dos dados necessários para a determinação de volumes de pilhas de minério depositado.
Os trabalhos de coleta de dados foram desenvolvidos pela empresa MAPTEK do Brasil, utilizando o sistema Laser Scanner I-Site 4400.
3.2.2.1 - Materiais utilizados na aplicação da tecnologia LST
Os seguintes equipamentos e softwares foram utilizados na coleta e tratamentos dos dados utilizando a tecnologia LST:
i) Laser Scanner Estático I-Site 4400CR/LR - É um sistema de escaneamento a Laser que inclui o Hardware e o Software necessários para obter levantamentos em três dimensões em grande escala. O scanner I-SiTE registra até 4.400 medições por segundo, operando a um alcance máximo de 700 metros com uma precisão de 50 mm. Com uma câmera digital integrada são obtidas imagens panorâmicas de até 37 mega pixels em 360 graus.
ii) Tablet - O tablet é um notebook (coletor de dados) que, juntamente com o Scanner, controla e gerencia a captura de dados em campo. Possui software especialmente desenhado para controle do scanner e captura de dados em terreno.
A Figura 3.12 mostra o sistema I-Site 4400CR/LR com os Hardwares - Laser Scanner e Tablet.
Fig 3.12 - Sistema I-Site 4400 Fonte: Cortesia MAPTEK (2009)
iii) I-Site Studio - É um software topográfico para processamento e análise de
dados coletados por Laser Scanner.
3.2.2.2 - Metodologia aplicada com a tecnologia LST
i) Metodologia empregada na coleta de dados em Campo
Inicialmente, o scanner é instalado, nivelado e alinhado, como qualquer aparelho ótico de visada, em uma estação escolhida em função da maior visibilidade aos alvos. Faz-se a conexão do tablet (notebook / coletor de dados) ao scanner por meio de cabo específico. Após a conexão, faz-se a configuração do tablet por meio dos comandos Setup e Acquire, por onde são inseridas as características do escaneamento como: a altura de instalação do instrumento, nome e coordenadas da estação e do ponto de “ré” (necessárias para a orientação do levantamento). Também, são definidas a resolução e o alcance da varredura Laser, as possibilidades de se fazer uma varredura com ou sem referenciamento, o comando de fotografia, assim como da amplitude “janela” de varredura. O scanner pode trabalhar com uma amplitude global (360º na horizontal e 80º da vertical) ou respeitar uma amplitude definida graficamente de acordo com a área de interesse.
As resoluções e alcances das varreduras Laser podem ser associados de acordo com as opções:
High e near - Alta resolução (1,2 milhões de pontos), num intervalo de 5 a 400 metros de raio;
High e far - Alta resolução (1,2 milhões de pontos), num intervalo de 30 a 700 metros de raio;
Standard e near - Resolução padrão (600 mil pontos), num intervalo de 5 a 400 metros de raio;
Standard e far - Resolução padrão (600 mil pontos), num intervalo de 30 a 700 metros de raio;
Também, há as opções para comando de fotografias como: Combined - Combinação de fotografia e varredura Laser; Photo only - Apenas fotografia;
Range only - Apenas varredura Laser.
Para que se tenha uma varredura Laser referenciada, faz-se necessário “amarrá-la” a um ponto de “ré” (back sight). A obtenção das coordenadas da estação e ponto de “ré” é feita com o auxílio de um receptor GPS que é acoplado sobre o aparelho de varredura. Na falta do equipamento GPS o escaneamento deve-se iniciar a partir de um ponto (estação) anteriormente referenciado. As coordenadas da estação e também do ponto de “ré” devem ser inseridas na configuração do tablet.
A Figura 3.13 mostra o equipamento I-Site 4400 com um receptor GPS acoplado.
Fig 3.13 - Laser Scanner I-Site 4400 com GPS acoplado Fonte: Cortesia MAPTEK (2009)
Definida a estação e as características do trabalho é iniciada a varredura Laser, tendo como origem o ponto de “ré” (0º) para trabalhos com amplitude global.
Como o objetivo do levantamento, é a obtenção do volume das pilhas de minério, é necessário que se tenha a conformação física das pilhas, ou seja, o MDT. Para tanto, faz-se varreduras Laser tantas quanto forem necessárias de modo a conseguir dados de todos os lados ou faces das pilhas. O aparelho registra dados relativos a pontos tais como podemos ver, ou seja, de uma mesma posição o que nós podemos ver será registrado pelo scanner, respeitadas as limitações de alcance e de amplitude vertical.
O desenvolvimento das atividades de campo requer apenas um operador, sendo necessário que o mesmo tenha conhecimentos e experiência para saber escolher os pontos de instalações (estações) do scanner. Havendo possibilidades trabalham-se duas pessoas conjuntamente, sendo a função da segunda, o auxílio ao transporte dos equipamentos para se mudar de estação.
Para cada varredura Laser deve haver nova configuração do tablet, com novas entradas de nomes, altura de instalação, coordenadas, etc. Porém, não há necessidade que todas as varreduras, de um mesmo levantamento, sejam referenciadas pelas atividades de campo. O referenciamento de apenas uma tomada de dados permite, por processamento posterior, que todas as outras se tornem também referenciadas.
ii) Metodologia empregada no tratamento dos dados de campo
Após as coletas de dados Laser scanner, os arquivos gerados e gravados no tablet são descarregados no computador onde são tratados, passando por várias fases até a obtenção final dos volumes das pilhas de minério.
No aplicativo computacional I-Site Studio é criado e nomeado um arquivo para recebimento dos dados brutos coletados. Com esse arquivo aberto devem-se importar todos os arquivos de dados de varreduras do tablet do Laser Scanner.
Importados os arquivos, esses aparecerão na tela do computador como apresentado pela Figura 3.14, sendo recomendado para melhor identificação, que em cada arquivo os pontos coletados estejam em cores diferentes.
Fig 3.14 - Arquivos de pontos Laser em cores distintas
Com os arquivos baixados procede-se o referenciamento das Varreduras Laser. Uma varredura Laser é dita referenciada quando são conhecidas as coordenadas do ponto onde está instalado o Laser Scanner e a direção em relação a um ponto de “ré”, também de coordenadas conhecidas. A partir desses dados serão conhecidas as coordenadas de todos os pontos laser.
Neste trabalho, para a cobertura total da área em estudo, foram realizadas dezessete varreduras Laser, das quais apenas uma foi referenciada, ou seja, associada ao sistema de coordenadas local da mina de Alegria, servindo assim, de base para o referenciamento das demais varreduras.
O referenciamento ou Registro é feito arquivo por arquivo, por meio de movimentos de translação e rotação, promovendo a sobreposição do arquivo não referenciado ao arquivo de base através de um ou mais pontos em comum.
O aplicativo computacional I-Site Studio permite, de maneira automática, um ajustamento final (fino) no referenciamento das varreduras.
O referenciamento de todas as outras varreduras se faz, de maneira seqüencial e acumulativa, seguindo os mesmos procedimentos.
A Figura 3.15 apresenta a nuvem de pontos Laser após o processo de referenciamento.
Fig 3.15 - Resultado do referenciamento das varreduras Laser
Estando todos os arquivos Laser referenciados, passa-se à edição da nuvem de pontos por eliminação de todos os pontos que foram levantados e que não interessam aos estudos. A primeira exclusão é feita por filtragem a partir da definição de um polígono que envolva todos os pontos de interesse. Por meio da ferramenta “filtragem por polígono”, todos os pontos externos aos polígonos selecionados são, automaticamente, excluídos. Os polígonos utilizados nesta filtragem foram aqueles definidores dos limites de cada pilha de minério.
Após a filtragem automática, deve-se fazer uma edição fina manual, excluindo os pontos, que ainda fazem parte do arquivo, e que são indesejáveis como postes, árvores, equipamentos, etc. Esta etapa se desenvolve através da seleção dos pontos e de suas exclusões (delete) manuais.
A Figura 3.16 apresenta a seleção, para exclusão, de alguns pontos de uma estrutura física e a Figura 3.17 a situação após a edição final.
Fig 3.17 - Situação após a edição manual
Definidos os limites físicos finais de cada pilha de minério efetua-se a triangulação automática dos pontos coletados, gerando assim, as superfícies físicas das pilhas. O aplicativo computacional I-site Studio utiliza para esse fim a técnica de triangulação de Delaunay.
iii) Metodologia aplicada na determinação dos volumes de minério
Após a geração dos modelos digitais de cada pilha de minério, seus volumes foram determinados pelo software I-Site Studio, por comparação entre os modelos digitais atuais e o modelo original do pátio do embarcadouro. Esse modelo referência, nomeado como “primitiva”, foi fornecido pela Gerencia de Planejamento a Curto Prazo da Mina de Alegria - Vale, através da Supervisão da área de topografia, sendo o mesmo, determinado a partir de levantamentos GPS realizados na data de 15/04/2009.