Choosing a camera for mine surveying of mining enterprise facilities using unmanned aerial vehicles

Abstract

Purpose. Choosing an effective method for performing the mine surveying of the objects at mining enterprise based on the implementation of practical and analytical work. Particular attention is focused on the use of modern technologies for performing field and cameral work, which, in turn, enable to determine the most effective tools and methods for per-forming survey work in open pits, dumps, in collapse zones, and the like. At the same time, one of the priorities when creating graphic material in the form of a mine surveying plan or other mining-graphic documentation is strict compliance with the requirements for the quality of the drawn up documents. Methods. Analysis of the experimental data obtained as a result of the survey work: the mine territory, where the earth’s surface collapsed; open pit flank where displacement is observed; open pit area, where reclamation is conducted. The photographic survey from the ground and from the air is made with digital cameras with different specifications for matrices and lenses. When surveying from the ground, photography from a tripod is used, and when surveying from the air, the camera is carried by an unmanned aerial vehicle. Findings. The qualitative characteristics of the images have been obtained, created by different cameras in various photographic survey conditions. The dependence of the accuracy in determining the points coordinates from the digital images on the quality characteristics of the survey equipment has been obtained, which is used when photographing from the ground or installed on unmanned aerial vehicle. Originality. Patterns have been obtained between the accuracy of the data, measured from the research object images, and the metric characteristics of digital cameras and lenses that are used to obtain them. Practical implications. A method has been developed for performing highly efficient photographic surveys of open pits, dumps and other facilities of mining enterprises. Practical data have been obtained and analysed for the use of various types of cameras and lenses to them. The analysis of the measurement characteristics of the images makes it possible to conclude that further research in this direction is necessary in order to improve the existing methods for performing ground and air photography of open pits and other objects of mining enterprises.

Мета. Вибір ефективного методу виконання маркшейдерської зйомки об’єктів гірничодобувних підприємств на основі використання сучасних технологій для виконання польових і камеральних робіт на кар’єрах, відвалах, ділянках зон обвалень тощо. Одним із пріоритетів при створенні графічного матеріалу у вигляді маркшейдерського плану або іншої гірничо-графічної документації є суворе дотримання вимог, які пред’являються до якості документів, що складаються. Методика. Аналіз експериментальних даних, отриманих у результаті виконаних знімальних робіт: території шахти, де відбулося обвалення земної поверхні; борту кар’єру, де спостерігається зсув; території кар’єру, де проводиться рекультивація. Зйомки з землі та з повітря виконані цифровими камерами з різними технічними характеристиками матриць і об’єктивів. При зйомці з землі використовувалося фотографування зі штатива, а при зйомці з повітря носієм камери був безпілотний літальний апарат (БПЛА). Результати. Отримані якісні характеристики зображень, які були створені різними камерами в різних знімальних умовах. Дослідження показали, що при зйомці з відстані 600-700 м від об’єкта, істотної різниці між зображеннями, отриманими 18-ти й 24-мегапіксельними камерами, немає. Це стосується й камер, які встановлюються на дронах. Отримана залежність точності визначення координат точок по цифрових знімках від якісних характеристик знімальної апаратури, яка використовується при фотографуванні з землі або встановлюється на БПЛА. Наукова новизна. Виявлено взаємозв’язок між точністю обмірюваних даних по знімках, отриманих для досліджуваного об’єкта, і метричними характеристиками цифрових камер та об’єктивів, які використовувалися для їх одержання. Практична значимість. Розроблена методика виконання зйомок кар’єрів, відвалів та інших об’єктів гірничорудних підприємств із найбільшою їх ефективністю, що є корисним у гірництві для проектування, моніторингу та прогнозування. Рекомендується подальші дослідження вести у напрямку вдосконалення існуючих на сьогодні методів виконання наземного й повітряного фотографування кар’єрів та інших об’єктів гірничорудних підприємств.

Цель. Выбор эффективного метода выполнения маркшейдерской съемки горнодобывающих предприятий на основе использования современных технологий для выполнения полевых и камеральных работ на карьерах, отвалах, участках зон обрушений и тому подобное. Одним из приоритетов при создании графического материала в виде маркшейдерского плана или другой горно-графической документации является строгое соблюдение требований, предъявляемых к качеству составляемых документов. Методика. Анализ экспериментальных данных, полученных в результате выполненных съемочных работ: территории шахты, где произошло обрушение земной поверхности; борта карьера, где наблюдается смещение; территории карьера, где проводится рекультивация. Съемки с земли и с воздуха выполнены цифровыми камерами с различными техническими характеристиками матриц и объективов. При съемке с земли использовалось фотографирование со штатива, а при съемке с воздуха носителем камеры был беспилотный летательный аппарат (БПЛА). Результаты. Полученные качественные характеристики изображений, которые были созданы различными камерами в различных съемочных условиях. Исследования показали, что при съемке с расстояния 600-700 м от объекта, существенной разницы между изображениями, полученными 18-ти и 24-мегапиксельными камерами, нет. Это касается и камер, которые устанавливаются на дронах. Полученная зависимость точности определения координат точек по цифровым снимкам от качественных характеристик съемочной аппаратуры, которая используется при фотографировании с земли или устанавливается на БПЛА. Научная новизна. Выявлена взаимосвязь между точностью измеренных данных по снимкам, полученным для исследуемого объекта, и метрическими характеристиками цифровых камер и объективов, которые использовались для их получения. Практическая значимость. Разработана методика выполнения съемок карьеров, отвалов и других объектов горнорудных предприятий с наибольшей их эффективностью, что является полезным в горном деле для проектирования, мониторинга и прогнозирования. Рекомендуется дальнейшие исследования вести в направлении совершенствования существующих на сегодня методов выполнения наземного и воздушного фотографирования карьеров и других объектов горнорудных предприятий.