Determining the volume of soil masses using different measurement techniques

• Autorzy: Kwoczyńska Bogusława

Identyfikatory

DOI

10.15576/GLL/2021.3.7

Warianty tytułu

PL

Wyznaczenie kubatury mas ziemnych z zastosowaniem różnych technik pomiarowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Calculating the volume for various types of surfaces and materials is important for many branches of engineering sciences. Correct volume calculation often has a significant impact on the cost and time of a given project. These type of calculations are already applied at the design level. Measurement of cubature is crucial, for example, in construction and mining. The paper presents an analysis of and calculation results for measuring the volume of soil masses using different measurement techniques, which include: LIDAR (in this case of terrestrial and airborne laser scanning), photos taken with the use of UAV and measurements in the GNSS method. The object of the study was an earth mound located in the Park Dębnicki in Kraków. Relative volume error has been calculated in relation to the terrestrial laser scanning (TLS) method. For each of the tested methods, the error remained within the limits allowed by the standards and amounted to 0.2% for airborne laser scanning (ALS), 2.3% for photos obtained from UAVs and 3.4% for the GNNS-RTK method. The results of tests are presented in graphic and tabular forms. The obtained results were compared and the most advantageous measurement techniques to be used in determining the cubic capacity of this particular research object was indicated.

PL

Obliczenia objętości dla różnego rodzaju powierzchni oraz materiałów jest ważnym zagadnieniem mającym miejsce w wielu gałęziach nauk inżynieryjnych. Odpowiednie obliczenie objętości często ma duży wpływ na koszty oraz czas wykonania projektu. Tego typu obliczenia wykorzystuje się już na etapie projektowym. Pomiar kubatury jest bardzo istotny między innymi w budownictwie czy górnictwie. W publikacji przedstawiono analizę oraz wyniki obliczeń pomiaru objętości mas ziemnych za pomocą różnych technik pomiarowych, do których należą: LIDAR (w tym wypadku naziemny oraz lotniczy skaning laserowy), zdjęcia wykonane za pomocą UAV oraz pomiar metodą GNSS. Obiektem opracowania był kopiec ziemny znajdujący się w Parku Dębnickim w Krakowie. Porównano ze sobą otrzymane wyniki oraz wskazano, która z technik pomiarowych jest najkorzystniejsza do zastosowania przy określeniu kubatury tego konkretnego obiektu badań.

Słowa kluczowe

EN

volume; soil mass; LiDAR; UAV

PL

kubatura; masy ziemne; LIDAR; UAV

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie
• Czasopismo: Geomatics, Landmanagement and Landscape
• Rocznik: 2021
• Tom: no. 3
• Strony: 7--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kwoczyńska Bogusława

• University of Agriculture in Krakow Department of Agricultural Land Surveying, Cadastre and Photogrammetry ul. Balicka 253a, 30-198 Kraków

• https://orcid.org/0000-0001-7230-5397

Bibliografia

• Barbarella M., Fiani M., Lugli A. 2015. Landslide monitoring using multitemporal terrestrial laser scanning for ground displacement analysis. Geomatics Natural Hazards Risk, 6 (5–7), 398–418. https://doi.org/10.1080/19475705.2013.863808.
• Eisenbeiss H., Sauerbier M. 2011. Investigation of UAV systems and flight modes for photogrammetric applications. Photogramm. Rec., 26, 400–421. https://doi.org/10.1111/j.1477-9730.2011.00657.x.
• Figueira N.M., Freire I.L., Trindade O., Simoes E. 2015. Mission-oriented sensor arrays and UAVs. A case study on environmental monitoring. ISPRS Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spat Inf. Sci., 305–312, XL-1/W4.
• Janowski A., Jurkowska A., Lewczuk D., Szulwic J., Zaradny A. 2014. Assessment of cliff stability after the demolition of the engineering facilities. 14th SGEM GeoConference on Science and Technologies in Geology, Exploration and Mining, 115–124. doi:10.5593/SGEM2014/B12/S2.016.
• Kenner R., Bühler Y., Delaloye R., Ginzler C., Phillips M. 2014. Monitoring of high alpine mass movements combining laser scanning with digital airborne photogrammetry. Geomorphology, 206, 492–504.
• Klapa P., Mitka B. 2017. Application of terrestrial laser scanning to the development and updating of the base map. Geodesy Cartography, 66 (1), 59–72. https://doi.org/10.1515/geocart-2017-0002.
• Kociuba W., Kubisz W., Zagórski P. 2014. Use of Terrestrial Laser Scanning (TLS) for monitoring and modelling of geomorphic processes and phenomena at a small and medium spatial scale in Polar environment (Scott River ‒ Spitsbergen). Geomorphology, 212, 84–96.
• Kwinta A., Szeptalin A. 2010. Wykorzystanie ręcznych odbiorników GNSS do pomiarów powierzchni działek rolnych. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 6. Polska Akademia Nauk, 157‒166.
• McGonigle A.J.S., Aiuppa A., Giudice G., Tamburello G., Hodson A.J., Gurrieri S. 2008. Unmanned aerial vehicle measurements of volcanic carbon dioxide fluxes. Geophys. Res. Lett., 35, L06303. https://doi.org/10.1029/2007GL032508.
• Mitka B., Klapa P., Piech I. 2018. Comparative analysis of geospatial data received by TLS and UAV technologies for the quarry. 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM2018: Conference Proceedings, 18: Informatics, Geoinformatics and Remote Sensing, 2.3: Photogrammetry and Remote Sensing, Cartography and GIS, International Multidisciplinary Scientific GeoConference & EXPO SGEM, 18, 2.3. Sofia, SGEM, 57‒64, doi:10.5593/sgem2018/2.3/S10.008
• Paleczek W. 2004. Metody analizy danych na przykładach. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa.
• Paleczek W. 2013. Analiza dokładności obliczania objętości mas ziemnych. Budownictwo, 21, 365‒371.
• Pilecki R. 2012. Zastosowanie naziemnego skanera laserowego. Mechanika. Czasopismo Techniczne. Wyd. Politechniki Krakowskiej, 9-M, 26, 223‒233.
• Poręba M. 2009. Nowoczesne metody pomiarów mas ziemnych. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji. AGH, Kraków.
• Quintero M.S., Garcia J.L.L., Genechten B.V. 2008. 3D Risk Mapping Theory and Practice on Terrestrial Laser Scanning. Training Material Based on Practical Applications. Universidad Politecnica de Valencia, Valencia, Spain.
• Raeva P.L., Filipova S.L., Filipov D.G. 2016. Volume computation of a stockpile. A study case comparing GPS and UAV measurements in an open pit quarry. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spat. Inf. Sci., 41, 999–1004.
• Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 28 października 2015 roku w sprawie dokumentacji mierniczo-geologicznej. Dz.U. 2015 poz. 1941.
• Shahbazi M., Sohn G., Théau J., Menard P. 2015. Development and evaluation of a UAV-photogrammetry system for precise 3D environmental modelling. Sensors, 15, 27493–27524.
• Tang Z., Dong X., Yang Y., Ma L. 2014. Research on the relationship between grain composition and repose angle of coal gangue in Dongkuang mine, Heshan city, Guangxi, China. J. Earth Sci., 25(2), 309–314.
• Tang S., Lu X., Zheng Z. 2013. Platform and state estimation design of a small-scale UAV helicopter system. Int. J. Aerospace Eng., 524856.
• Wężyk P. 2006. Wprowadzenie do technologii skaningu laserowego w leśnictwie. Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej, IV, 4. Roczniki Geomatyki, 120‒126.
• Wójcik A., Klapa P., Mitka B., Piech I. 2019. The use of TLS and UAV methods for measurement of the repose angle of granular materials in terrain conditions. Measurement, 146, 780–791.
• Xiang J., Chen J., Sofia G., Tian Y., Tarolli P. 2018. Open-pit mine geomorphic changes analysis using multi-temporal UAV survey. Environ. Earth Sci., 77 (220), 1–18.
• Xu Y., Sun W., Li P. 2014. A miniature integrated navigation system for rotary-wing unmanned aerial vehicles. Int. J. Aerospace Eng., 748940.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).