Volymberäkning baserad på LiDAR data

In this thesis project, the main objective is to compare and evaluate different surveying methodsfor volume determination; Photogrammetry, Terrestrial Laser Scanning(TLS) and Aerial LaserScanning (ALS) based on time consumption, efficiency and safety in the mining industry. In addition,a volumetric computational method based on coordinates would be formulated to estimatethe volume of stockpiles using lidar data captured with a laser scanner. The use of GNSS receiver, UAV (Unmanned Aerial Vehicle) equipped with a LiDAR sensor as wellas a camera, and terrestrial laser scanner were adopted for making measurements on stockpiles. Trimble Business Center and Trimble RealWorks were used in processing LiDAR data from TLSand ALS. Two volume computational approaches were also explored using both TLS and ALSLiDAR data. Agisoft Photoscan was used in processing the images captured adopting the structurefrom motion principle. These softwares were used to estimate the volume of the stockpile. Matlabwas used to estimate the volume of stockpile using LiDAR data. A volume computational methodbased on coordinates of point cloud was implemented. Analysis based on time taken to captureand process all data types till the fi nal product was done. The results obtained from each datacapturing methods were evaluated. Simulated data technology is also adopted in this project asit can be modeled in different ways to study the effect of surface roughness (point density) onvolume estimated. A part of this project explores the use of MATLAB to filter out unwantedpoint clouds coming from the weeds that grow on the surface of an abandoned stockpile and alsosurface areas that were to be excluded from the volume computation, as in this case. From the results obtained, TLS and ALS do not differ much in the final volume estimated. Photogrammetry on the other-hand estimated a higher volume as compared to the other surveymethods. MATLAB in estimating the volume of stockpile achieves approximately an equal estimate as that of the TLS and ALS within a short period of time. The point density and fi ltering algorithm playsa critical role in volume computation which helps in providing a good estimate of the stockpile. Findings from this project show that is it time consuming to estimate the volume of stockpileusing TLS and Photogrammetric approach. In terms of safety on an active mining site, these twosurvey method have high risk probability as compared to the ALS approach. The accuracy forthe data captured and processed can be said to be satisfactory for each survey method.I detta avhandlingsprojekt var huvudmålet att jämföra och utvärdera tre kartläggningsmetoder för volymbestämning: Fotogrammetri, Terrestrial Laser Scanning (TLS) och Aerial Laser Scan-ning (ALS) baserat på tidsförbrukning, effektivitet och säkerhet i gruvindustrin. Dessutom formulerades en volymetrisk beräkningsmetod baserad på koordinater för att uppskatta volymen av lager med hjälp av lidardata som fångats med en laserskanner. Användningen av GNSS-mottagare, UAV (obemannad flygbil) utrustad med en LiDAR-sensor samt en kamera och markbunden laserscanner antogs för att göra mätningar på lager. Trimble Business Center och Trimble RealWorks användes vid bearbetning av LiDAR-data från TLS och ALS. Två volymberäkningsmetoder undersöktes också med både TLS- och ALS LiDAR-data. Agisoft Photoscan användes vid bearbetning av de bilder som tagits och antagit strukturen från rörelseprincipen. Denna programvara användes för att uppskatta volymen på lagret. Matlab användes för att uppskatta volymen av lager med LiDAR-data. En volymberäkningsmetod baserad på koordinater för punktmoln implementerades i Matlab. Analys baserad på den tid det tar att fånga och bearbeta alla datatyper tills den slutliga produkten var klar. Resultaten från varje datafångstmetod utvärderades. Simulerad datateknik antas också i detta projekt eftersom den kan modelleras på olika sätt för att studera effekten av ytjämnhet (punkttäthet) på den uppskattade volymen. En del av detta projekt utforskar användningen av MATLAB för att filtrera bort oönskade punktmoln som kommer från ogräset som växer på ytan av ett övergivet lager och även ytarealer som skulle uteslutas från volymberäkningen, som i detta fall. Från de erhållna resultaten skiljer sig TLS och ALS inte mycket i de slutliga volymuppskattningarna. Fotogrammetri å andra sidan uppskattade en högre volym jämfört med de andra undersöknings-metoderna. MATLAB vid uppskattning av lagervolymen uppnår ungefär lika stor uppskattning som TLS och ALS inom en kort tidsperiod. Punkttätheten och filtreringsalgoritmen spelar en viktig roll i volymberäkning som hjälper till att ge en bra uppskattning av lagret. Resultat från detta projekt visar att det är tidskrävande att uppskatta lagervolymen med TLS och fotogram-metrisk metod. När det gäller säkerhet på en aktiv gruvplats har dessa två undersökningsmetoder hög risk sannolikhet jämfört med ALS-metoden. Noggrannheten för de insamlade och bearbetade uppgifterna kan sägas vara tillfredsställande för varje undersökningsmetod