Eksperymentalne badanie możliwości zastosowania UAV typu DJI Phantom 4 RTK w trybie PPK do tworzenia 3D modeli w kopalniach odkrywkowych

Abstrakt

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. Współcześne bezzałogowe statki powierzchne (BSP) stanowią dobrze rozwin-iętą gałąź lotnictwa, która umożliwia pozyskiwanie danych z pułapu od kilku do kilkuset metrów. Własność ta stwarza nowe możli-wości 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 ekspery-mentalnie 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 sterowa-nia 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).