Побудова цифрової моделі місцевості на територію Мукачівського гранітного кар’єру за даними, отриманими з БПЛА

Abstract

Магістерська кваліфікаційна робота присвячена дослідженню методики побудови цифрової моделі місцевості гірничих виробок за даними безпілотного аерознімання для визначення об'ємів видобутку корисних копалин. Об'єкт дослідження – процес створення цифрових моделей місцевості кар'єрних виробок на основі фотограмметричної обробки знімків з БПЛА. Предмет дослідження – методика фотограмметричної обробки матеріалів аерознімання з безпілотних літальних апаратів для побудови високоточних цифрових моделей місцевості та визначення об'ємів гірничих виробок. Мета роботи – розробити технологічну схему створення цифрової моделі місцевості Мукачівського гранітного кар'єру за даними отриманими з БПЛА Trimble UX5HP для забезпечення точного визначення об'ємів видобутку. У роботі виконано аналіз сучасних підходів до моніторингу кар'єрів із застосуванням безпілотних технологій (Colomina & Molina, 2014). Розглянуто особливості застосування фотограмметричних методів для створення тривимірних моделей складних техногенних об'єктів. Досліджено технологію високоточного позиціювання центрів фотографування методом Post-Processing Kinematic (Процик та ін., 2018). Виконано експериментальні дослідження на території Мукачівського гранітного кар'єру площею близько 45 га. Проведено обробку 49 цифрових аерознімків, отриманих камерою Sony ?7R з фокусною відстанню 35 мм. За обсерваційними даними бортового ГНСС-приймача методом РРК визначено просторові координати центрів знімків з точністю 0,02-0,03 м. У програмному середовищі RealityCapture виконано фотограмметричну обробку знімків, створено щільну точкову модель, що містить понад 150 млн точок (Turner та ін., 2012). Побудовано цифрову модель місцевості з просторовою роздільністю 0,05 м та ортофотоплан з роздільністю 0,02 м. За створеною ЦММ у програмі GlobalMapper виконано обчислення об'ємів виробленого простору кар'єру, проведено порівняння з результатами традиційних геодезичних вимірювань (Грицьків & Бабій, 2019). Практична цінність роботи полягає у можливості застосування розробленої методики для оперативного моніторингу стану гірничих виробок, визначення об'ємів видобутку корисних копалин та контролю дотримання меж гірничого відводу. Результати досліджень можуть використовуватися гірничодобувними підприємствами для автоматизації обліку видобутку.The master's thesis is devoted to the study of methods for constructing a digital terrain model of mining workings based on data from unmanned aerial photography to determine the volume of mineral extraction. The object of the study is the process of creating digital models of quarry workings based on photogrammetric processing of images from UAVs. The subject of the study is the methodology for photogrammetric processing of aerial survey materials from unmanned aerial vehicles for the construction of high-precision digital terrain models and the determination of the volumes of mining workings. The purpose of the work is to develop and test a technological scheme for creating a digital model of the Mukachevo granite quarry based on data from the Trimble UX5HP UAV to ensure accurate determination of extraction volumes. The work analyzes modern approaches to quarry monitoring using unmanned technologies (Colomina & Molina, 2014). It considers the features of using photogrammetric methods to create three-dimensional models of complex man-made objects. The technology of high-precision positioning of photography centers using the Post-Processing Kinematic method (Protsyk et al., 2018) is investigated. Experimental studies were carried out on the territory of the Mukachevo granite quarry with an area of about 45 hectares. Forty-nine digital aerial photographs taken with a Sony ?7R camera with a focal length of 35 mm were processed. Based on the observation data of the onboard GNSS receiver, the spatial coordinates of the image centers were determined using the PPK method with an accuracy of 0.02-0.03 m. In the RealityCapture software environment, photogrammetric processing of images was performed, and a dense point model containing more than 150 million points was created (Turner et al., 2012). A digital terrain model with a spatial resolution of 0.05 m and an orthophoto plan with a resolution of 0.02 m were constructed. Using the DTM created in GlobalMapper, the volumes of the quarry space produced were calculated and compared with the results of traditional geodetic measurements (Hrytskyv & Babiy, 2019). The practical value of the work lies in the possibility of applying the developed methodology for operational monitoring of the state of mine workings, determining the volumes of mineral extraction, and controlling compliance with mining boundaries. The research results can be used by mining companies to automate production accounting.