پایش، مدلسازی سه بعدی و تعیین میزان ذخیره استخراجی معادن با استفاده از فتوگرامتری توسط پهپاد، مطالعه موردی: معدن شن و ماسه قدس لنجان اصفهان

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی اراک، اراک

2 دانشجوی کارشناسی مهندسی نقشه‌برداری، دانشکده مهندسی علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی اراک، اراک

چکیده

فتوگرامتری با پهپاد یک رویکرد سریع، دقیق و مقرون­به­صرفه برای بدست آوردن اطلاعات مکانی با تفکیک­پذیری بالاست. مراحل اصلی فرآیند، اخذ تصاویر دارای همپوشانی از هدف، تولید ابرنقطه سه­بعدی متراکم، مدل رقومی ارتفاعی و ارتوموزاییک از سطح محدوده و ارزیابی دقت آن­ها با استفاده از تعداد مشخصی نقطه کنترل زمینی می­باشد. در پژوهش حاضر به­منظور پایش، مدلسازی سه­بعدی و تعیین میزان ذخیره برداشت شده و باقیمانده معدن شن و ماسه قدس واقع در ناحیه لنجان اصفهان از فتوگرامتری با پهپاد استفاده شد. بر اساس وسعت و شکل محدوده، تعداد 9 خط پرواز با فاصله حدودی 37 متر از یکدیگر با ارتفاع پرواز 114 متر طراحی و پیمایش شد. با پوشش طولی 75 درصد و عرضی 65 درصد برای تصاویر، تعداد کل عکس­های برداشت شده نیز 225 عدد می­باشد. هم­چنین تعداد 6 نقطه کنترلی (5 نقطه کنترلی و 1 نقطه چک) بطور پراکنده در سطح محدوده انتخاب شد که دامنه تغییرات خطا در این نقاط از 5/1- تا 5/1 میلی­متر و خطای کلی نقاط کنترل نیز حدود 8/6 میلی­متر، دقت مناسبی می­باشد. دقت کلی عملیات پیمایش محدوده بوسیله پهپاد از طریق مقایسه با نقطه چک زمینی توسط سامانه موقعیت­یاب مکانی سه­فرکانسه دقیق، مورد ارزیابی قرار گرفت که میزان خطای برداشت محدوده در سه راستای مختصاتی، بسیار ناچیز و کمتر از 5 سانتی­متر است. در نهایت حجم ناحیه استخراج شده و ماده معدنی باقیمانده، تعیین گردید و از ضرب حجم در جرم مخصوص متوسط (gr/cm34/1)، میزان ماده معدنی برداشت شده 43/3657 تن و ذخیره باقیمانده کانسار، 55/82942 تن محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Monitoring, 3D modeling and determination of mines extracted reserves using photogrametry by UAV, case study: sand and gravel mine of Ghods, Lanjan, Isfahan

نویسندگان [English]

  • R. Ahmadi 1
  • K. Hassanpour 2
چکیده [English]

Photogrametry with UAV (unmanned aerial vehicle) is a fast, accurate and cost-effective approach to obtain high-resolution spatial information. Taking overlapped photos of the target, production of 3-D dense point cloud, digital elevation model and orthomosaic from the region surface as well as verifying their accuracy using a definite number of ground control points, are main stages of the process. In the present research, photogrametry through UAV was used for monitoring, modeling and evaluation of exploited and residual ore reserve of Qods sand and gravel mine in Lanjan district of Isfahan. Based on dimensions and form of the region, nine flight lines with approximately 37m interspacing and 114m flight altitude were designed and traversed. The total number of photos taken from the region is 225 with 75% and 65% longitudinal and transverse coverage for the images, respectively. The number of six control points (five control points and one check point) were also scattered at the region so that the error range from -1.5 to 1.5mm with the total error of about 6.8mm is the appropriate precision. Total accuracy of the survey operation using the UAV was validated through comparing with ground check point via accurate three frequency GPS. The survey errors in the three coordinate directions are negligible, less than 5cm. At the end, the volume of exploited part and residual deposit was determined and with multiplying by average density (1.4 gr/cm3), the amount of extracted and residual ore reserve was calculated 3657.43 and 82942.55 tones, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Monitoring
  • 3D modeling and determination of mines reserve changes
  • Photogrametry
  • UAV
  • Sand and gravel mine of Ghods
  • Lanjan
  • Isfahan
زاهدی، م.، صمدیان، م. ر (1355) نقشه زمین­شناسی 1:100000 لنجان، شماره 6254، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
شرکت آیسان­مپ، مشاور: شرکت افراز پیمایش پارس (1398) گزارش پروژه نقشه­برداری معادن لاشتر اصفهان، www.aysanmap.com.
شرکت طراح گراد سپاهان (1398) گزارش پروژه نقشه­برداری معدن ماسه و آسفالت شمال ایران، استان مازندران، شهر مرزن­آباد، www.tarhgerad.ir.
همراه، م (1391) مبانی فتوگرامتری نقشه­برداری هوایی، انتشارات دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، 635 ص.
Eisenbeiss, H (2009) UAV Photogrammetry, Ph.D. Thesis, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ) University, Zurich.
Gorkovchuk, D., Gorkovchuk, J., Hutnyk, B (2017) Exploring consumer-grade copters for quarry mapping low-cost UAS Photogrammetry for Mining”, GIM international. https://www.gim-international.com/content/article/low-cost-uas-photogrammetry-for-mining.
Herrera, M. J (2010) Mapping ground movements in open pit mining areas using differential SAR interferometry, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 47 (7): 1114-1125.
Hirschmuller, H (2005) Accurate and efficient stereo processing by semi-global matching and mutual information, In the IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, San Diego.
Hirschmüller, H (2011) Semi-Global Matching Motivation, Developments and Applications, In Wichmann/VDE Verlag, Belin.
https://www.researchgate.net/figure/Ground-control-points-and-checkpoints-a-The-design-of-the-GCP-configurations-4_fig3_316588344
https://www.usgs.gov/faqs/what-are-digital-elevation-models-dems?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products.
Lovitt, M. J (2017) Assessing the Value of UAV Photogrammetry for Characterizing Terrain in Complex Peatlands, Remote Sensing, 9, 7:715, DOI:10.3390/rs9070715.
Moffitt, F. H., Mikhail, E. M (1980) Photogrammtery, Harper & Row, 648 pages.                              
Turner, L (2014) Direct georeferencing of ultrahigh-resolution UAV imagery, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 52 (5): 2738-2745,
Vollgger, S.A., Micklethwaite, S., Cruden, A.R (2015) Applications of UAVs in mining geology and mineral exploration. Conference: SEG, At Hobart.