מבוא

סריקה תלת-ממדית התפתחה ככלי רב עוצמה בתעשיות המשאבים הטבעיים, ומשנית באופן יסודי כיצד גיאולוגים ומהנדסי כרייה ניגשים לסקרים של היווצרות גיאולוגיים ופקדונות מינרלים.שיטות מסורתיות שנתמכות על מדידות ידניות, מפות דו-ממדיות, והנתונים המבודדים מגזעי קידוחים.גישות אלה, בעוד פונקציונליות, לעתים קרובות הציגה אי ודאות משמעותית.

טכנולוגיות מאחורי 3D סורקות עבור מדע כדור הארץ

מספר טכנולוגיות נפרדות נופלות מתחת למטריה של סריקה תלת מימדית, הבנת העקרונות שלהם עוזרת להבהיר מדוע הן כל כך יעילות עבור יישומים גיאולוגיים.

LiDAR (Light Detection and Ranging)

מערכות LiDAR פולטות דופקי לייזר מהירים ומדידות את הזמן שלוקח לכל דופק לחזור. על ידי חישוב מרחקים מן החיישן אל פני הקרקע או הסלע, ענן צפוף של נקודות עם X מדויק, Y, Z לתאם נוצר.Trestrial LiDAR (TLS) הוא נפוץ על טיולים או כלי רכב עבור סקרים סטטיים, בעוד שמכסה שטח גאומטריה מסיבי או מיפוי, כגון תכונות סלעיות, כגון ריצוף, כגון ריצוף, תכונות סלעיות, או מיפוי, כגון ריצוף, 000, תכונות סלעיות (Dval) הוא נפוץ על גבי לוחות מתכתי, מיפוי, תכונות סלעיות (Dval) הוא נפוץ על גבי לוחות זמנים, מיפוי, מיפוי, 000 מיפוי, מיפוי, 000 ריצוף, 000 ריצוף, ריצוף ריצוף מיפוי, 000 ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף

צילום: Photogrammetry

Photogrammetry משתמשת בדימויים דו-ממדיים שנלקחו מזווית מרובות כדי לשחזר מודלים תלת-ממדיים.עם אלגוריתמים מודרניים (SfM) אלגוריתמים, תוכנה יכולה לזהות באופן אוטומטי נקודות נפוצות על פני תמונות ולשלב את עמדותיהם המרחביות.טכניקה זו היא יעילה כי היא מסתמכת על מצלמות סטנדרטיות, ומייצרת מודלים מציאותיים, צבעוניים 3D בסקרים גיאולוגיים, photogramry משמש לעתים קרובות לניתוח סנטימטר מפורט, ניטור דיגיטלי, ויציבות.

אור מבנה וסגריקה סגורה

לניתוח מפורט של דגימות ליבה של קידוח, דגימות יד או דגימות סלע קטנות, סורק אור מובנה פרויקט דפוס של אור על פני השטח ומדמוד את העיוות שלה. שיטה זו מייצרת מודלים לפתרון תת-מילימטר 3D כי ללכוד מרקמים ומיקרו-פרקות. בעוד לא בדרך כלל בשימוש עבור סקרים בקנה מידה גדול, סורקים לטווח קרוב אלה מדויקים מאוד למחקרים גיאולוגיים המבוססים על מעבדה, כגון נפיחות, מינרלים, גלקסיות, גלקסיות, גלקסיות, גלקסיות, גלקסיות, גלקסיות ושבר.

שיפורים אפשריים בסקר

ההשפעה העיקרית של סריקה תלת-ממדית על סקרים גיאולוגיים ומינרליים טמונה ביכולת שלה לספק דיוק גבוה בהשוואה לשיטות קונבנציונליות. סקרים מסורתיים באמצעות תחנות הכוללות או GPS מספקים מדידות נקודתיות שיש להתנגשות על פני פני השטח. 3D סריקה מספקת מיליוני נקודות לדקה, יצירת ייצוג מתמשך ורזולוציה גבוהה של האובייקט או האזור הנסקר.

החלטה ונקודת מוצא

סריקת לידר טיפוסית יכולה לאסוף מאות אלפי עד מיליוני נקודות לשנייה, עם נקודה ספיגה כנס כמו כמה מ"מ במרחקים עד כמה מאות מטרים, צפיפות זו מאפשרת לגולוגים לפתור תכונות קטנות כמו ס"מ בפנים צוק שנראה במרחק של מאות מטרים משם.עבור סקרים מינרליים, זה אומר כי שינויים קלים בצבע הסלע או מרקם (אשר עשויים להצביע על אזורי שינוי) יכולים להיות נית רק תריסר נקודות נית.

גאומטריה והסכם מוחלט

מערכות סריקה 3D מודרניות משלבות מערכות ניווט גלובליות (GNSS) ויחידות מדידה לא רצויות (IMUs) ל-Girference את העננים של נקודה התוצאה. דיוק מוחלט יכול להגיע 2-5 ס"מ עבור סקרים באוויר ו- sub-centimeter עבור הגדרות ארציות. כאשר בשילוב עם נקודות שליטה קרקע נמדדות על ידי GPS גבוה, הדיוק המוחלט של סקרי כיתה לידר או מעבר לכך שמכסה הרבה יותר את רמת משאבים מתקדמת זו היא מדויקת יותר.

ניכוי טעות אנושית

סקרים ידניים נוטים שגיאות של כלי לא נכון, קריאה שגיאות, ושיפוט סובייקטיבי בבחירת נקודות מדידה. 3D לסרוק את נתוני לכידת נתונים, צמצום מקורות אלה של אחריות.בנוסף, הרקורד הדיגיטלי הקבוע מאפשר לשחזר את נקודת ההתחלה של שנים ענן מאוחר יותר עבור ניתוחים חדשים, ובכך למעשה ביטול שגיאות מרגיעות.

השפעה על מיפוי גיאולוגי וניתוח סטריקט

סקרים גאולוגיים דורשים את האופיזציה של סוגי סלע, מבנים ונטיות. 3D סריקה שיפרה את המשימות האלה בדרכים מרובות.

פרשנות מפורטת

עננים ו- 3D meshes מאפשרים גיאולוגים מבניים לזהות ולדיד תכונות תכנון - סדקים, שברים, מטוסים מתפתלים - עם דיוק גבוה. אלגוריתמים אוטומטיים יכולים למקם שביתה ו dip נקודות נבחרות, לספק נתונים חזקים סטטיסטית.לדוגמה, סריקת לידר של מאחז פתוח מאפשרת מיצוי של מאות אוריינטציות, יצירת stereonet המודיעה רמה זו של תבניות עיצובית הקודמת.

הערכה גיאוזארית

Rockfall ו-Landslide סיכונים הערכת יתרונות רבים מ- 3D סריקה. על ידי השוואת סריקות מרובות לאורך זמן (שינוי זיהוי), מהנדסים יכולים לכמת עקירת סלע, עיוות מדרון, שינויים קלים. מערכות התראה מוקדמות המבוססות על סריקה רציפה יכול לעורר התראות כאשר התנועה עולה על סף.בחיפוש מינרלים, גיאומטריה צלקת ופקדות טאלוס ניתן למדוד במדויק, עוזר לפרש היסטוריה גיאולוגית.

וירטואלי Outcrop ו- Core Logging

סריקות 3D של Outcrops או מרכז קידוח הופכות לארכיונים דיגיטליים קבועים. הגיאולוגים יכולים כמעט לשחזר חודשים לאחר עונת שדה, למדוד תכונות חדשות, או לבצע ניתוח ספקטרלי.עבור סריקה הליבה של התרגיל, תמונות ברזולוציה גבוהה וגיאומטריה 3D מאפשרות כניסה כמותית של אינטנסיביות שבר, אוריינטציה וגבולות ליתולוגיים מסוימים משלבים מערכות ליבה אוטומטיים כדי לזהות חיישנים שלב מינרליים, קישורי ישירות לגיאוגרפיה 3D.

טרנספורמציה של חקר מינרלים ואסטימוציה

חקר מינרלים הוא פעילות בסיכון גבוה, עלות גבוהה לשיפור דיוק הסקר משפיע ישירות על ההסתברות של גילוי וכלכלה של פרויקטים כרייה.

שיפור ה-Crettttttttttting

Accurate 3D משטחים ומודלים מבניים להפחית את אי הוודאות בלחמני קידוח ממוקדים.במקום להסתמך על קווי מתאר מקודדים מהנתונים הגיאולוגיים העצומים, גיאולוגים חקר יכולים לעצב תוכניות קידוח המבוססות על טופווגרפיה גבוהה וקווים מבניים שזוהו בענני נקודה.לדוגמה, סריקה של OUTCrop מינרלים יכול לזהות גישות ולהוביל את המסלול של חקר, צמצום מספר הסגירות ועלויות סיור הקשורות.

מודל אימות

במהלך הערכת משאבים, מודלים של חוטים של גופים אוריים בנויים מירוטי חור קידוח ופרשנויות גיאולוגיות. 3D סריקה של קירות הבור, פרצופים תת-קרקעיים, או מחסנים מספקים בדיקה עצמאית על מודלים אלה. על ידי סריקה של אזורים מינרליים חשופים, הפצה בפועל, המשכיות, ומבנה ניתן להשוות נגד מודל בלוקים משמעותיים לעתים קרובות הערכה מחודשת של משאבים שליטה ו סיווג מוביל לדיווח מדויק יותר כמו J101 סטנדרטים בינלאומיים.

כרך ו- טונאז' קלקולות

אחת האפליקציות הישירות ביותר היא חישוב כרכים של חומר מינרלי, יתר על המידה, או פסולת. עבור מכרות בור פתוח, סריקה תקופתית של רצפת הבור וספסלים מאפשר חישוב מדויק של כרכים ממוקשים, פיוס עם מיצוי מתוכנן, ו ניטור של דילולציה. עבור ניהול מלאי מחסנית, סריקה מספקת מלאי בזמן אמת של ציונים ו כרכים, חיוני לשילוב ו-3D טיפוסי של סקר של מחסנים (D) יכול להשיג דיוק גבוה יותר מ 15%, מאשר טייפ (ברמה) מאשר טייפ) מאשר טייפ (10%) מאשר שיטות צילום רגיל (או דיוק (או דיוק) יותר מאשר דיוק (10%) מאשר טייפ) מאשר טייפ (10%) יותר מאשר דיוק (10%) מאשר ).

חיסכון בעלויות ויתרונות סביבתיים

על ידי צמצום מספר החורים הלא נחוצים של קידוח ושיפור הדיוק של הערכות משאבים, סריקה 3D מורידה ישירות את עלויות החיפוש. מילימטרי קידוח מעטים יותר מתרגמים להפרעות פחות, צריכת מים מופחתת, ולהפחית פליטות פחמן מפעילות קידוח.בנוסף, היכולת לזהות חריגות משטח עדין מסייע להתמקד על המטרות המבטיחות ביותר, צמצום טביעת רגל סביבתית על פני השטח.

מחקרים בנושא שיפור הכדאיות

דוגמאות בעולם האמיתי ממחישות את ההשפעה המעמיקה של סריקה תלת-ממדית.

פיט וול סטרייס במכרה זהב פתוחה

מכרה זהב בנבאדה תרמה ארצ'י LiDAR לסרוק פרון גבוה לסלע.ענן נקודת הרזולוציה הגבוהה תפס כמה קבוצות משותפות שלא נחשפו בעבר ובלוק בצורת רצף המדידה 15 מטרים מעבר.ניתוח סטרקטיקלי באמצעות מודל 3D ציין כי בלוק היה גורם של בטיחות מתחת לגבולות מקובלים.

בקרת סטרקטידור בקופה פורפרי

בפרויקט גדול של porphyry נחושת בדרום אמריקה, photogrammetry מדמיינת המל"טים שימש ליצירת מודל 3D של אזור OUTCrop נרחב.המודל חשף פגם שלא ניתן בעבר לקבוע כי לשלוט בהתפלגות של מינרליזציה ברמה גבוהה יותר.עקוב אחר תרגיל מעקב בהתבסס על המודל המבני על רמת המשאבים על ידי 15% ולהפחית את דיפולציה הפסולת.

תרגיל סריקה מהירה עבור חיקוי

חברת מחקר ניקל אימצה סורק אור מובנה בשילוב עם הדמיה אינפרא אדום קצר גלים לניתוח הליבה של התרגיל.המערכת תפסה צורות דגנים 3D ומקריות שבר, המאפשר סיווג אוטומטי של מינרלים assemblages. הדיוק של הנתונים בצורת 3D מאפשר לצוות מודל של יכולת ההיתר של הגוף או הגוף, שיפור תחזיות ההתאוששות.הפרויקט הפחית את זמן הליבה על ידי 60% תוך הגדלת צפיפות הנתונים.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות שלה, סריקה 3D אינה תרופת פלאאצה. יש לטפל מכשולים מרובים לאימוץ נרחב.

עלויות תפעול ועלויות תפעול

מערכות LiDAR באיכות גבוהה יכולות לעלות 250 אלף דולר, בעוד שמערכות LiDAR באוויר עבור מל"טים או מטוסים הן אפילו יקרות יותר. Photogramry דורשות פחות השקעה הון (בעיקר מצלמה ותוכנה) אך עלולות להיאבק עם משטחים ללא מרקם או תאורה ירודה. עבור חברות חיפוש קטנות, העלות העליונה יכולה להיות מונעת, למרות שירותים להשכרה וחוזה זמינים יותר ויותר.

אימון ומומחיות

איסוף ועיבוד נתונים בענן שלב 3D דורש מיומנויות מיוחדות בתכנון סקר, רכישת נתונים, רישום ענן נקודה, גיור, ופירוש. בוגרי גיאולוגיה רבים יש חשיפה מוגבלת לטכנולוגיות אלה.פיתוח מקצועי מתמשך ושותפויות עם חברות סקר הם הכרחיים לסגור את הפער.

ניהול נתונים ועיבוד

סקר יחיד של LiDAR יכול ליצור terabytes של נתונים גולמיים. , עיבוד, וניתוח עננים גדולים נקודה דורש משאבי מחשוב חזקים וזרימות עבודה יעילות.פתרונות מבוססי ענן מתעוררים, אבל הם דורשים חיבורים אינטרנטיים אמינים - לפעמים חסרים באתרי מחקר מרוחקים.בנוסף, עיבוד זמן מהנתונים הגולמיים למודל סופי יכול לקחת שעות או ימים, למרות שזה הולך ומצטמצם עם אלגוריתמים טובים יותר.

גבולות סביבתיים וחומריים

LiDAR באוויר נאבק עם חדירה צמחייה כבדה ביערות הגשם הטרופיים, הגבלת השימוש שלה לחיפוש מינרלים בהגדרות אלה. Photogrammetry דורש תאורה נאותה ולא ניתן להשתמש בחשיכה מלאה.

כיוונים עתידיים ואינטגרציה עם טכנולוגיות אחרות

מספר מגמות מתעוררות מבטיחות לשפר עוד יותר את הדיוק ואת הכדאיות של סריקה תלת-ממדית במדעי כדור הארץ.

AI ו- Automated Feature Extraction

אלגוריתמי למידת מכונות מפותחים כדי לסווג באופן אוטומטי תכונות גיאולוגיות בענני נקודה ו- 3D meshes. לדוגמה, רשתות עצביות אבולוציה יכולות לזהות סוגים סלעיים או הפסקות מבניות מענני נקודה צבעונית.יכולת זו תזרז את הפרשנות של סקרים גדולים ולהפחית את הטיות אנושית.אינטגרציה עם מזל"טים אוטומטיים לחלוטין יכול לאפשר מיפוי בזמן אמתי וזיהוי ללא התערבות אנושית.

פיוז'ן עם גיאופיזיקה וגיאוכימיה

שילוב נתונים סריקה 3D עם נתונים גיאופיזיקה (למשל, מגנטי, רדיומטרי, התנגדות) ו אסימונים גיאוכימיים יוצר מודלים רב-שכבתיים.גיאולוג יכול לדמיין שטח LiDAR-derived עף עם מפה רדיומטרית, הדגשת אזורי של שינוי אשלגן.זה מגביר את הדיוק של מיקוד על ידי קורטיזציה עם מצע נתונים עם פלטפורמות תת-קרקעיות כמו אינטגרציה גיאוגז.

Multispectral ו- Hyperspectral 3D Scanning

חיישנים של הדור הבא משלבים את LiDAR עם תמונות hyperspectral, איסוף הן גיאומטריה והן מידע ספקטרלי בו זמנית.זה מאפשר זיהוי ישיר של מינרלים מן הנקודה עצמה.עבור חקר מינרלים, זה אומר שטיסה יכולה לייצר מודל 3D עם מיפוי מינרלים על מאות דונם במעבר יחיד.מערכות כאלה הופכות לקלות יותר ומחיר סביר יותר, מבטיח שינוי בגיאולוגי מרחוק עבור לוגיה.

מעקב בזמן אמת

תחנות סריקה קבועות באתרי שלי ואזורים דמויי קרקע יכולים לספק עדכונים רצופים.אלגוריתמים אוטומטיים לזיהוי שינוי משווים סריקות חדשות למודלים בסיסים ולשלוח התראות אם תנועות עולות על סף.זה מקטין את הצורך בבדיקות ידניות ומאפשר ניהול סיכונים פרואקטיבי.דיוק של המערכות הללו כבר מספיק כדי לזהות תנועות בקנה מידה מילימטר במשך חודשים.

מסקנה

סריקה תלת-ממדית הפכה לטכנולוגיה חיונית לשיפור הדיוק של סקרים גיאולוגיים ומינרליים.מלכידת פרטים מבניים מורכבים בקירות הבור ועד להעלאת נפחי מינרלים בדיוק, הנתונים המסופקים על ידי LiDAR, photogrammetry, וסורקי אור מקיפים הרבה יותר את מה ששיטות מסורתיות יכולות להשיג. בעוד אתגרים גמישים נשארים בעלות, הכשרה וניהול נתונים, המגמה כלפי מחירים נמוכים יותר, עיבוד חזק, AI ושילוב יעיל יותר מאשר סריקה של 3D.

מקור:0 (ב) 1

  • (ב) [ה]התוכנית של ה- 3DEP:2Digph 3:] תוכנית ליDAR הלאומית מספקת נתונים גבוהים ליישומים גיאולוגיים.
  • [01:0] [13]] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15] [15]
  • [01:0] ‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬‭ ‬
  • (ב) [ה]ה-[דרוש מקור]]: [ה] [ה]] [ה]]] [ה]]]] [ה]][ה]]][ה]]]][ה]]]], [התמ"ה'], [ה'ה'[ה']"ה']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[
  • [01:0] ,[עריכת קוד מקור | עריכה]