TEMAT 5

Wyznaczenie objętości komory na podstawie chmury punktów

inż. Kacper Konior

1

GiGG 2015/16

2

Otrzymane zostały pliki uzyskane z dwóch stanowisk skanera w komorze Kazanów w kopalni soli
w Wieliczce.

Celem zadania było wyznaczenie objętości pustki – komory.

Przy użyciu programu Faro Scene, skany zostały połaczone w jeden skan,a nastepnie wyeksportowane jako
plik .xyz.

Chmura została wyświetlona przy użyciu programu CloudCompare jak również przy jego użyciu były
dokonywane kolejne operacje na chmurze : przycinanie oraz ‘rozrzedanie’ (subsampling) chmury.

Chmura punktów została ‘przycięta’ tak aby swoim zakresem obejmowała tylko obszar komory:

Niestety program CloudCompare nie radzi sobie z nieregularnym kształtem komory i powstały w nim mesh
mimo licznych prób i kombinacji bardziej przypomina dziury niż mesh z dziurami.

Następnie wyznaczona została objętość komory na podstawie siatki trójkątów – Mesh – w trzech
programach:

1)GOM Inspect – Jest to program typu Opensource, który świetnie poradził sobie z chmurą zredukowaną
do 1,5 mln punktów. Program posiada jeden algorytm tworzenia edytowalnej siatki mesh. Polega on na
poligonizacji chmury punktów i tworzeniu powierzchni 3D. Przed wykonaniem poligonizacji należy ustawić
trzy parametry. Pierwszy z nich to minimalna odległość między punktami. Wartość ta definiuje dystans
pomiędzy punktami, które będą przetwarzane. Im większa wartość tego parametru tym mesh będzie
zgeneralizowany. Kolejną opcją, która należy ustawić są maksymalne szumy. Ta wartość przydatna jest gdy
mamy ‘niewyczyszczony’ skan, w tym wypadku wartość. Ostatnim parametrem jest długość krawędzi.
Dystans reprezentuje maksymalną długość boku trójkątów po poligonizacji. Wartość nie może być mniejsza
od rzeczywistej odległości pomiędzy analizowanymi punktami.

3

Pomimo że uzyskany mesh posiadał luki program umożliwia ich uzupełnienie ręczne w bardzo prosty i
szybki sposób.

Umożliwia również obliczenia na chmurze/meshu m.in. V

komory

= 3027,83 m

3

2) Program Bentley MicroStation V8i (SELECTseries 3) – program umożliwia import punktów, a następnie
automatyczne wykonanie Meshu, który w swoich właściwościach posiada informację o Objętości.

Niestety jest bardzo uzależniony od karty graficznej i nie pozwolił mi na jednorazowe zaimportowanie
punktów w ilości większej niż 1700, co doprowadziło również do ciekawych wniosków:

Mianowicie im większa liczba punktów – dokładniejszy model komory tym zaobserwowano wzrost
objętości.

Liczba

punktów

V [m

3

]

916

3001,76

1258

3004,28

1716

3007,03

Zestawiając wyniki z kształtem komory można stwierdzić, że dla nieskomplikowanych brył niekonieczna
jest gęsta siatka trójkatów – wystarczy mniejsza liczba punktów.

4

3) MeshLab – Jest to program typu Opensource, który umożliwia operacje na Meshach jak i ich tworzenie,
jednak również ze względu na niską wydajność komputera nie udało mi się wygenerować w nim
satysfakcjonującego Mesha.
Zaimportowany jednak został do programu Mesh uzyskany w programie GOM Inspect oraz Microstation i
obliczona została objętość każdego z nich:
Program

V [m

3

]

GOM Inspect 2822,62
Microstation

3007,03

Jak widać objętość obliczona w programie GOM Inspect różni się od objętości obliczonej w programie
Meshlab o 6% , gdzie nie występuje różnica pomiędzy obliczeniami w Meshlab a Microstation.
Podejrzewając że powodem błędu jest zbyt gęsta siatka trójkatów wygenerowany został ponownie w
programie GOM Inspect Mesh – tym razem z 3567 punktów o obj – 3004,21 i zaimportowany został do
programu MeshLab , w którym uzyskano zbierzny wynik obliczenia objętości.

Wnioski:

Program CloudCompare jest niezastąpiony jeśli chodzi o wstępna obróbkę punktów, ze względu na
szybkość jego działania nawet na stosunkowo ‘słabym’ harddrive.
Program MeshLab wyraźnie nie radzi sobie z większą – milionową ilością punktów – ale jest to
spowodowane najprawdopodobniej słabą mocą obliczeniową mojego komputera.

Przy użyciu programów Microstation i GOM Inspect pokazane zostało, że dla kształtu komory przy 875
razy większej liczbie punktów różnica w objętości wynosi 0,7 %.

Program

L. pkt’ów do Mesh

V [m

3

]

GOM Inspect

~1500000

3027,83

Microstation

1716

3007,03

5

Ostatecznie objętość komory zostałaby podana jak 3027,83 m

3

ze względu na wyższą dokładność chmury.

Opierając się na Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 28 października 2015r. w sprawie
dokumentacji mierniczo – geologicznej, które mówi:
„6.10.1. Błąd względny pomiaru objętości zwałów i składowisk nie powinien przekraczać dla objętości:

1)

do 20 tys. m

3

- 4% objętości; (…) ”

Można stwierdzić, że uzyskany wynik jest zadowalający.

6