Apresentação Topografia na mineração (editado)

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Economia Mineral 
A importância da topografia na atividade mineraria 
Agos-17
1
André Lemos
Angélica Radespiel
Fernanda Souza
Fernando Henrique 
Gustavo Ávila
Rafaela Dinalli
Rudolf Klaitr
Participantes
Instrumento de medição e representação total da área por meio de mecanismos eletrônicos;
Área de grande importância na mineração subterrânea e a céu aberto;
Levantamentos topográficos da área, para assim definir o layout da mesma, como também definir os equipamentos necessários para a lavra;
Abrange aspectos de segurança, possibilitando representar através de plantas específicas a situação exata do terreno a ser explorado. 
Introdução
Papel fundamental para que o processo de lavra e execução seja realizado da forma mais segura;
Acompanhamento da estabilidade de taludes, garantindo que as dimensões definidas nos testes litológicos sejam atendidas;
Elemento de suporte à construção de rampas, permitindo que suas dimensões sejam adequadamente adotadas,
Auxilia nas condições e demarcações dos depósitos de minério e estéril
Acompanhamento e atualização das bancadas e localizações das perfurações
Topografia na Mineração a Céu Aberto
Para que exista o dimensionamento correto das galerias, a topografia é utilizada;
Determina a delimitação das galerias em referência a um poligonal na superfície através do transporte de coordenadas;
Visa permitir principalmente os seguintes aspectos: 
 Trânsito de veículos em seu interior;
 Direcionamento das frentes de lavra;
 Atualizações constantes das configurações da mina.
Topografia na Mineração Subterrânea 
Equipamentos – Linha do Tempo 
1990
Estação total: Utilizado para medição, composto por um aparelho sobre tripé para ser posicionado no campo e prismas refletidos
2000
GPS RTK: Composto por um par de receptores: (Base - ponto conhecido) e (Rover - uso no levantamento) e um computador de mão portátil (para registro e análise de dados). 
2007
Laser Scanner: Baseado em um sistema de emissão de pulsos de Laser direcionados às superfícies dos objetos. Registram dados de acordo intensidades e o intervalo de tempo entre a emissão e recepção dos pulsos, transformando em posições 3D dos pontos alvos.
2010
VANT’s: captam fotografias em alta definição, podendo ser controlados por piloto automático ou manualmente. As imagens são convertidas em ortomosaicos 2D e em modelos 3D com precisão horizontal/vertical absoluta de até 3 cm / 5 cm por pixel.
Equipamento para medições topográficas, que faz medições de ângulos verticais e horizontais e também de distâncias lineares;
Para medições: 
	Posicionar a estação total num local livre de obstáculos e mirar até o prisma - esse prisma fica sobre um bastão metálico e deve ser colocado sobre o ponto onde se quer medir;
	A estação total então emite um feixe de laser que reflete no prisma e retorna ao equipamento;
	Pelo tempo de resposta e o ângulo de rotação da luneta da estação o computador interno calcula os ângulos e distâncias armazenando os pontos em sua memória interna;
	Baixar os dados em um computador e desenhar o terreno ou construção aferida.
Equipamentos – Estação Total
	Vantagens: Simplificação dos cálculos realizados após as medições de campo e aumento da produtividade dos levantamentos.
	Desvantagens: Precisão reduzida diante os métodos atuais de levantamento de forma que não permite acesso em regiões de risco e com campo de visão reduzido e expõe o operador a riscos e as intempéries 
Equipamentos – Estação Total
Introduzido na mineração no final da decada de 90;
Sistema de levantamento em tempo real;
Dispensa a necessidade de realizar cálculos em escritório, como é o caso do teodolito;
 Boa precisão, cerca de 2,0 ou 3,0cm (Scwhab, 2010);
Utilizado para atualizações de frente de lavra, locações e levantamentos diversos, nivelamento de praças e bermas, delimitação de áreas a serem lavradas nas frentes de lavra e deposição de estéril;  
Equipamentos – GPS RTK
	Para medições:
	Utiliza-se basicamente dois receptores que se comunicam por sistema de rádio e processamento;
	O aparelho que está na base transmite as correções das leituras para o aparelho móvel;
	Os dados são registrados, analisados e editados através de um computador de mão, permitindo que o operador verifique se o levantamento foi executado com êxito.
Equipamentos – GPS RTK
Equipamentos – GPS RTK
O sistema com o qual este tipo de GPS se baseia é conhecido como “Stop and Go”. Neste sistema, o profissional percorre os pontos a levantar gravando informações transmitidas pelos satélites durante um intervalo de tempo. A base, que recebe os dados pré-programados realiza as correções necessárias durante a medição otimizando a precisão do sistema (Scwhab, 2010).
Otimização do GPS RTK em Mineração
Em 1997, no Projeto de Carajás – da então CVRD – onde a produção era na ordem de 100 milhões de toneladas total, para atender a demanda de serviços com o uso do GPS RTK, 08 (oito) pessoas eram suficientes para cumprir o quadro de funcionários da unidade da mineradora.
Com a topografia convencional seriam necessárias 24 (vinte e quatro) pessoas para realizar e cumprir a mesma demanda de trabalho.
Otimização do GPS RTK em Mineração
Com estas mudanças, a redução dos custos dos pontos locados e levantados chegou a mais de 85%, com relação à topografia convencional. 
	Vantagens: Demanda apenas dois profissionais para levantamento, custo reduzido de manutenção e aquisição, registra mais pontos que estação total. 
	Desvantagens: Exige exposição do profissional que o opera.
Equipamentos – GPS RTK
Laser Scanner
O princípio de funcionamento do scanner é baseado em um mecanismo de escaneamento composto por um espelho giratório multifacetado que fornece linhas unidirecionais e paralelas.
A designação se deu pelo uso essencial do Laser para as medições lineares e da varredura (scanner) horizontal e vertical, para as medições angulares de forma muito mais rápida que as estações totais. 
Equipamentos – Laser Scanner
Equipamentos – Laser Scanner
O título 3D surgiu pelo fato dele armazenar, como dado bruto, essencialmente coordenadas XYZ, calculadas em tempo real a partir das medições lineares e angulares (Prates, 2014).
O produto mais básico do laser scanner 3D é a Nuvem de Pontos, a qual é essencialmente a junção de todos os pontos medidos por cenas independentes, num único sistema de coordenadas. Além das coordenadas XYZ, também é obtida a intensidade de retorno do laser para cada ponto, o que ajuda bastante a identificar elementos em campo em função do material e da cor.
Laser Scanner em um ambiente de mineração
O registro topográfico dos ambientes nas minas da Vale em Itabira (MG) é realizado de forma diferente do convencional. Desde 2013 o GPS e estação total foram erradicados do uso na equipe de topografia para levantamento. Esta medida foi tomada pela equipe de planejamento de mina buscando obter resultados mais precisos, aumentar a segurança do processo e ainda diminuir os custos (VALE, 2013). 
Laser Scanner em um ambiente de mineração
Diferente do aparelho de topografia por GPS e estação, que necessita de uma demanda de três equipes num total de seis pessoas, o Laser Scanner necessita apenas de dois profissionais para levantamento em campo.
Com o GPS, o profissional precisaria caminhar com ele pela mina ficando exposto a riscos de acidentes (VALE, 2013).
Laser Scanner posicionado sobre uma caminhonete
Laser Scanner
Vantagens: A grande vantagem desse sistema é que os pontos da nuvem são equidistantes e consequentemente representam com maior detalhamento os objetos medidos.
Outra vantagem está no fato que a captura os pontos é mais rápida que com o uso do GPS, e além do mais, o sistema permite trabalhar embarcado em uma caminhonete e rodar com o automóvel pela área a ser levantada sem ter que sair do carro
Desvantagens: As principais desvantagens apontadas por profissionais e
especialistas, além do alto custo ainda encontrado nos equipamentos e softwares, são: necessidade de mão de obra mais qualificada; quantidade muito grande de dados e volume de arquivos, exigindo equipamentos sofisticados; e dependência de uma via para que o veículo possa trafegar, no caso do escaneamento móvel.
Laser Scanner X Estação total
Laser Scanner X GPS
Registro com GPS
Registro com Laser Scanner
Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT’S) 
O que é VANT?
Um Veículo Aéreo Não tripulado é todo e qualquer tipo de aeronave que não necessita de pilotos embarcados para ser guiada. Esses aviões são controlados a distância por meios eletrônicos e computacionais, sob a supervisão e governo humano, ou sem a sua intervenção, por meio de Controladores Lógicos Programáveis (CLP). São equipados com sensores que executa comandos enviados por meio de controladores Programáveis.
VANT’s – Características
A topografia obtida através dos Veículos Aéreos Não Tripulados é oriunda de processos aerofotogramétricos, utilizando sensores óticos embarcados, e muito se assimila a um processo de aerolevantamento tradicional executado com aeronaves tripuladas, considerando é claro as diferenças operacionais de custo e logísticas distintas.
VANT’s – Características
Os VANT’s utilizam sensores óticos embarcados, e através das imagens georreferenciadas captadas por câmeras, são utilizados softwares de fotogrametria específicos para processamento destas imagens coletadas pelo equipamento. Para atingir precisão de centímetros e obter um modelo de elevação confiável e uma ortorretificação precisa da imagem, é ideal a coleta de pontos topográficos de controle em solo para serem utilizados durante o processamento fotogramétrico, principalmente em áreas com grande densidade de cobertura vegetal.
Pontos topográficos de controle em solo
Ortomosaico gerado por Drone
Nuvem de Pontos
Estimativa de Extração
Volume das pilhas
Perfil Longitudinal no Terreno
COMPARATIVO ENTRE MÉTODOS TRADICIONAIS E VANT’s
De acordo com Geodrone (2016) a geração de curvas de nível é o ponto chave do comparativo entre VANT’s e métodos convencionais. O processo utilizado possui características inerentes ao aerolevantamento com sensores óticos. As curvas são geradas com base no Modelo Digital de Superfície, ou seja, para obter curvas baseadas no terreno, será necessário um processo de varredura e limpeza das curvas geradas através de softwares apropriados. Após esse processo de varredura, será possível gerar o modelo digital do terreno e as curvas de nível em acordo com o mesmo.
COMPARATIVO ENTRE MÉTODOS TRADICIONAIS E VANT’s
A topografia tradicional alcança resultados com precisão milimétrica, por sua vez a topografia com VANT’s, alcança precisão de centímetros. Considerando estas características muitas dúvidas são sanadas, pois desta forma a aplicação vai direcionar o uso correto de cada método, cada qual com sua exatidão cartográfica.
VANT X GPS
VANT X GPS X Estação
VANT
Vantagens: Os drones podem substituir as pessoas em trabalhos perigosos e monótonos. 
São rápidos e fáceis de navegar, emitem menos poluição que os veículos de mineração.
Custo relativamente baixo
Variedade de aplicações de usos em minas a céu aberto: mapeamento de área, otimização de rotas de extração, informações de controle, transporte de ferramentas, monitoramento de estragos provocados por tempestades, fornecimento de dados geotécnicos e hidrológicos.
Levantamento de dados de locais inácessiveis ou perigosos
VANT
Desvantagens: Limitado o uso a condições climáticas 
Pequena autonomia que obriga a uma sucessão de pousos e decolagens e evita uma maior elasticidade nas operações.
Um drone normal consegue um sobrevoo máximo de apenas 20 minutos
CONSIDERAÇOES FINAIS
Com este estudo podemos perceber, que para cada tipo de lavra e exemplos de mina existe uma ferramenta para otimizar o trabalho da topografia onde desejase trabalhar, levando em conta os avanços tecnológicos que assessoram as leituras e imagens da área, para se ter um trabalho mais seguro, preciso e com menor custo. A topografia é de suma importância na mineração, faz parte de projetos diversos infraestrutura e edificações visando promover melhoras na segurança e menor custo. A topografia está presente em todas as etapas da mineração (início, meio e fim), promovendo segurança técnica para uma melhor execução dos projetos pretendidos e, dessa forma, ajudar no avanço e na qualidade de uma mina.