Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Flight Height of UAV and Its Influence on the Precise Digital Elevation Model at Complex Terrain

Nguyen Quoc Long, Goyal Ropesh, Le Van Canh, Cao Xuan Cuong, Pham Van Chung, Bui Ngoc Quy, Bui Xuan Nam, Bui Khac Luyen

Inżynieria Mineralna

|

2020

|

no. 1, vol. 1

179--186

EN

The application of lightweight Unmanned Aerial Vehicle (UAV) has been increasingly common in 3D topographic surveys. Especially in the complex terrains such as open-pit mines, where the elevation is rapidly undulating, the UAV based mapping is more efficient, economic and safe compared to the conventional methods. However, one of the most important factors in UAV mapping of complex terrain is the flight altitude which needs to be seriously considered because of the safety and accuracy of generated DEMs. This paper aims to evaluate the influence of flight height on accuracy of DEMs generated for open-pit mines. For this purpose, the selected study area is a quarry with complex terrain located in the Northern Vietnam. The investigation was conducted with five flight heights of 50 m, 100 m, 150 m, 200 m, and 250 m. To assess the accuracy of resulting DEMs, 10 ground control points and 385 checkpoints measured by both GNSS/RTK and total station methods were used. The accuracy of DEM was assessed by using root-mean-square error (RMSE) in X, Y, Z, XY, and XYZ components. The result showed that the DEM models generated at the flight heights of less than 150 m have high accuracy, RMSEs on the 10 GCPs increased from 1.8 cm to 6.2 cm for vertical (Z), and from 2.6 cm to 6.3 cm for horizontal (XY), whereas RMSE on 385 checkpoints increases gradually from 0.05 m to 0.15 m for vertical (Z) when the height flight increased from 50 m to 250 m.

PL

Zastosowanie lekkich bezzałogowych statków powietrznych (UAV) jest coraz bardziej powszechne w badaniach topograficznych 3D. Zwłaszcza w skomplikowanych terenach, takich jak kopalnie odkrywkowe, w których wzniesienie gwałtownie faluje, mapowanie oparte na UAV jest bardziej wydajne, ekonomiczne i bezpieczne w porównaniu z metodami konwencjonalnymi. Jednak jednym z najważniejszych czynników w mapowaniu UAV złożonego terenu jest wysokość lotu, którą należy poważnie rozważyć ze względu na bezpieczeństwo i dokładność generowanych DEM. Niniejszy artykuł ma na celu ocenę wpływu wysokości lotu na dokładność DEM generowanych dla kopalni odkrywkowych. W tym celu wybranym obszarem badawczym jest kamieniołom o złożonym terenie położony w północnym Wietnamie. Badanie przeprowadzono przy pięciu wysokościach lotu 50 m, 100 m, 150 m, 200 m i 250 m. Aby ocenić dokładność uzyskanych DEM, wykorzystano 10 naziemnych punktów kontrolnych i 385 punktów kontrolnych mierzonych zarówno metodami GNSS/RTK, jak i metodami stacji całkowitej. Dokładność DEM oceniono za pomocą błędu pierwiastkowego średniego kwadratu (RMSE) w komponentach X, Y, Z, XY i XYZ. Wynik pokazał, że modele DEM generowane na wysokościach lotu poniżej 150 m mają wysoką dokładność, RMSE na 10 GCP wzrosły z 1,8 cm do 6,2 cm dla pionu (Z) i od 2,6 cm do 6,3 cm dla poziomu (XY), podczas gdy RMSE na 385 punktach kontrolnych wzrasta stopniowo z 0,05 m do 0,15 m dla pionu (Z), gdy lot na wysokości wzrósł z 50 m do 250 m.

2

Experimental Investigation on the Performance of DJI Phantom 4 RTK in the PPK Mode for 3D Mapping Open-Pit Mines

Le Van Canh, Cao Xuan Cuong, Nguyen Quoc Long, Le Thi Thu Ha, Tran Tuan-Anh, Bui Xuan‑Nam

Inżynieria Mineralna

|

2020

|

no. 2, vol. 1

65--74

EN

Open-pit coal mines’ terrain is often complex and quickly and frequently changes. Therefore, topographic surveys of open-pit mines are undertaken on a daily basis. While these tasks are very time-consuming and costly with traditional methods such as total station and GNSS, the unmanned aerial vehicle (UAV) based method can be more efficient. This method is a combination of the “Structure from motion” (SfM) photogrammetry technique and UAV photogrammetry which has been widely used in topographic surveying. With an increasing popularity of RTK-enabled drones, it is becoming even more powerful method. While the important role of ground control points (GCP) in the accuracy of digital surface model (DSM) generated from images acquired by “traditional” UAVs (not RTK-enabled drones) has been proved in many previous studies, it is not clear in the case of RTK-enabled drones, especially for complex terrain in open-pit coal mines. In this study, we experimentally investigated the influence of GCP regarding its numbers and distribution on the accuracy of DSM generation from images acquired by RTK-enabled drones in open-pit coal mines. In addition, the Post Processing Kinematic (PPK) mode was executed over a test field with the same flight altitude. DSM generation was performed with several block control configurations: PPK only, PPK with one GCP, and PPK with two GCPs. Several positions of GCPs were also examined to test the optimal locations for placing GCPs to achieve accurate DSMs. The results show that the horizontal and vertical accuracy given by PPK only were 9.3 and 84.4 cm, respectively. However, when adding at least one GCP, the accuracy was significantly improved in both horizontal and vertical components, with RMSE for XY and Z ranging between 3.8 and 9.8 cm (with one GCP) and between 3.0 and 5.7 cm (with two GCPs), respectively. Also, the GCPs placed in the deep areas of the open-pit mine could ensure the cm-level accuracy.

PL

Tereny kopalni odkrywkowych w Wietnamie są często pozbawione roślinności o silnie zróżnicowanej morfologii utworzone w wyniku eksploatacji górniczej. Tradycyjne prace geodezyjne w kopalniach odkrywkowych są czasochłonne. W artykule, przedstawiono wyniki badania dotyczącego procesu technologicznego generowania 3D modeli i ortofotomapy na podstawie danych pozyskanych z pokładu bezzałogowej platformy UAV typu DJI Phantom 4RTK. Współcześnie bezzałogowe statki powierzchne (BSP) stanowią̨ dobrze rozwiniętą gałąź́ lotnictwa, która umożliwia pozyskiwanie danych z pułapu od kilku do kilkuset metrów. Własność́ ta stwarza nowe możliwości zastosowanie UAV w w kopalniach odkrywkowych. Omawiano metodę połączenia techniki fotogrametrii „Struktury z ruchu” (SfM) i fotogrametrii UAV, która jest szeroko stosowana w pomiarach topograficznych. Podczas gdy ważna rola naziemnych punktów kontrolnych (GCP) w dokładności cyfrowego modelu powierzchni (DSM) generowanego na podstawie obrazów uzyskanych przez „tradycyjne” UAV (a nie drony z obsługą RTK) została udowodniona w wielu poprzednich badaniach, nie jest to jasne w przypadek dronów obsługujących RTK, zwłaszcza na skomplikowanym terenie w odkrywkowych kopalniach węgla. W tym badaniu eksperymentalnie zbadano wpływ GCP pod względem jego liczby i rozmieszczenia na dokładność generowania DSM na podstawie obrazów uzyskanych przez drony z obsługą RTK w odkrywkowych kopalniach węgla. Dodatkowo, tryb Post Processing Kinematic (PPK) został uruchomiony na polu testowym na tej samej wysokości lotu. Generowanie DSM przeprowadzono z kilkoma konfiguracjami sterowania blokami: tylko PPK, PPK z jednym GCP i PPK z dwoma GCP. Zbadano również kilka pozycji GCP, aby przetestować optymalne lokalizacje do umieszczania GCP w celu uzyskania dokładnych DSM. Wyniki pokazują, że podana przez PPK dokładność pozioma i pionowa wyniosła odpowiednio 9,3 i 84,4 cm. Jednak po dodaniu co najmniej jednego GCP dokładność została znacznie poprawiona zarówno w komponentach poziomych, jak i pionowych, przy RMSE dla XY i Z w zakresie od 3,8 do 9,8 cm (z jednym GCP) i od 3,0 do 5,7 cm (z dwoma GCP), odpowiednio. Ponadto GCP umieszczone w głębokich obszarach kopalni odkrywkowej mogą zapewnić dokładność w granicach centymetrowych (cm).

3

3D Spatial Interpolation Methods for Open-Pit Mining Air Quality with Data Acquired by Small UAV Based Monitoring System

Nguyen Quoc Long, Cao Xuan Cuong, Le Van Canh, Nguyen Ngoc Bich, Dang An Tran, Le Qui Thao, Bui Xuan‑Nam

Inżynieria Mineralna

|

2020

|

no. 2, vol. 1

263--272

EN

Open-pit mining activities, including blasting, drilling, loading, and transport, often result in the direct emission of particulates and gases into the atmosphere. Occupational exposure to these pollutants is considered as the risk for health, especially the risk of developing respiratory diseases. An air quality monitoring system and spatial analysis are necessary to identify these potential hazards. In this study, we propose an air quality monitoring system that integrates gas and dust sensors into a small multi-rotor copter or unmanned aerial vehicle (UAV). Different spatial interpolation methods including trilinear interpolation, nearest neighbour, and natural neighbour applied to the monitoring data (CO, SO2, PM2.5, CO2) from our system to derive air concentration levels in the atmosphere of open-pit coal mines were also examined. The results show that the UAV based air quality monitoring system performed efficiently and safely in conditions of deep open-pit coal mines. In addition, for the estimation of the concentration level of gases and dust in unsampled points, trilinear interpolation performed with the most accurate result, followed by natural neighbor and nearest neighbor.

PL

Wielorakie działalności ư górnictwie odkrywkowym, w tym roboty strzelnicze, wiertnicze, załadowania, transport, zwałowania itp. często prowadzi do bezpośredniej emisji pyłów i gazów do atmosfery. Zanieczyszczenie powietrza na terenie zakładu górniczego uważane jest za zagrożenie dla zdrowia pracowników i górników, zwłaszcza ryzyko rozwoju chorób układu oddechowego. Aby zidentyfikować te potencjalne zagrożenia, niezbędny jest system monitorowania jakości powietrza i analiza przestrzenna. W artykule, przedstawiono wyniki zastosowania system monitorowania jakości powietrza, który integruje czujniki gazu i pyłu w pospolitym wielowirnikowym helikopterze lub bezzałogowym statku powietrznym (BSP). Zbadano również różne metody interpolacji przestrzennej, w tym interpolację trójliniową, najbliższego sąsiada i naturalnego sąsiada, zastosowane do danych z monitoringu (CO, SO2, PM2.5, CO2) z badanego systemu w celu wyznaczenia poziomów stężenia powietrza w atmosferze kopalni odkrywkowych. Wyniki pokazują, że system monitorowania jakości powietrza oparty na BSP działał sprawnie i bezpiecznie w warunkach głębokich odkrywkowych kopalń węgla kamiennego. Dodatkowo, do oszacowania poziomu stężeń gazów i pyłów w niepróbkowanych punktach zastosowano interpolację trójliniową z najdokładniejszym wynikiem, a po kolei naturalny sąsiad i najbliższy sąsiad.

4

Use of Unmanned Aerial Vehicles for 3D topographic Mapping and Monitoring the Air Quality of Open-pit Mines

Bui Xuan‑Nam, Lee Changwoo, Nguyen Quoc Long, Adeel Ahmad, Cao Xuan Cuong, Nguyen Viet Nghia, Le Van Canh, Nguyen Hoang, Le Qui Thao, Duong Thuy Huong, Nguyen Van Duc

Inżynieria Mineralna

|

2019

|

R. 21, nr 2/2

223--239

EN

Recently remarkable advancement development of unmanned aerial vehicles (UAVs) has been observed and their applications have been shown in many fields such as agriculture, industry, and environmental management. However, in the mining industry, the application of UAV technology remains potential. This paper presents a low-cost unmanned aerial vehicle technology-based system for 3D mapping and air quality monitoring at open-pit mine sites in Vietnam. The system includes several dust sensors that are mounted on a low-cost rotary-wing type UAV. The system collects a variety of data, mainly images and airborne pollutant concentrations. To evaluate the performance of the proposed system, field tests were carried out at the Coc Sau coal mine. Based on the images transmitted to the ground monitoring station, large scale 3D topographic maps were successfully modeled. In addition, sensors mounted on the UAV system were able to monitor the levels of environmental variables associated with the air quality within the pit such as temperature, dust, CO, CO2, and NOx. The field test results in this study illustrate the applicability of the low-cost UAV for the 3D mapping and the air quality monitoring at large and deep coal pits with relatively high accuracy.

5

An approach of mapping quarries in Vietnam using low-cost Unmanned Aerial Vehicles

Nguyen Quoc Long, Bui Xuan‑Nam, Cao Xuan Cuong, Le Van Canh

Inżynieria Mineralna

|

2019

|

R. 21, nr 2/2

249--263

EN

In Vietnam, there are a huge number of quarries that are exploited and mainly provide materials to the construction sector of the country. However, most of the quarries are operating without topographic plans due to a lack of surveying activities. This paper introduces an approach of using low-cost UAVs to produce digital surface models which in turn are used to draw topographic maps of quarries in Vietnam. For assessments of accuracy, safety, and working efficiency, four quarries different in terrain conditions, namely Luong Son, Long Son, Nui Nho, and Nui Dai were selected as the study areas. Ground control points were established in each area by using GNSS/RTK for camera calibration and accuracy assessment. The accuracy of DSM was assessed using the root-mean-square error (RMSE) in X, Y, Z, XY, and XYZ components. Capturing images from each site were processed by using Agisoft®PhotoScan Professional 1.5.2. The results showed that all the DSM models of the four areas have high accuracy, RMSE on the checked GCPs ranges from 1.0 to 9.0 cm, from 1.2 to 5.0 cm, from 4.4 to 13.4 cm, from 1.6 to 10.3 cm, and from 4.9 to 16.9 cm for X, Y, Z, XY, XYZ components, respectively. We concluded that the low-cost UAV based mapping technology can guarantee the accuracy of DSMs, the safety of UAV flying, and the efficiency of surveying working simultaneously when using in quarries.