A Case Study Comparing GNSS/CORS and UAV Measurements for Volume Calculation of Stockpile in an Open Pit Mine

Year 2024, Volume: 6 Issue: 1, 7 - 20, 30.06.2024

Abdurahman Yasin Yiğit , Yunus Kaya

https://doi.org/10.51534/tiha.1466284

Abstract

Mining and mining activities are among the sectors that make a major contribution to the national economy. Fast and accurate production planning for the work to be carried out in the mine makes an important contribution. For this purpose, it is necessary to map the mine sites and measure their volumes. UAVs, which have been used in various fields as the technology has developed, have found a place in the mining sector for various purposes. UAVs are much cheaper and more practical to use compared to other expensive technologies, especially for measurements in mining areas. In this study, a digital elevation model and an orthomosaic map were produced from the data collected by the UAV. Using the digital maps produced, a state-of-the-art map of the mine site was made and finally the volume calculation of the 2 waste areas in the mine site was performed in two different software. As a result, it was observed that the use of UAV technology in the mining sector, especially in open pit mines, is an effective method and offers significant advantages over conventional methods. It was also found that the volume calculations made using UAV technology are highly accurate and highly consistent with the results obtained using conventional methods.

Keywords

UAV, mine site, photogrammetry, volume

Açık Maden Ocağındaki Stok/Pasa Yığınının Hacim Hesaplamasında GNSS/CORS ve İHA Ölçümlerinin Karşılaştırıldığı Bir Çalışma Örneği

Abstract

Madenler ve maden faaliyetleri ülke ekonomisine büyük katkı sağlayan alanlardan biridir. Maden ocağında yapılacak olan çalışmalar için hızlı ve hassas bir şekilde üretim planlanması yapmak madencilik faaliyetleri için önemlidir. Bu amaçla maden sahalarının düzenli olarak haritalandırılması ve pasa alan ve hacimlerinin belirlenmesi gerekmektedir. Teknolojinin gelişimi ile farklı alanlarda kullanılmaya başlanan İHA’lar madencilik sektöründe de kendine farklı amaçlar doğrultusunda yer bulmuştur. Özellikle maden sahalarında gerçekleştirilen ölçümlerde İHA’lar diğer pahalı teknolojilere kıyasla çok daha ucuz ve kullanım açısından pratiktir. Bu çalışmada İHA ile elde edilen verilerden sayısal yükseklik modeli ve ortomozaik harita üretilmiştir. Üretilen sayısal haritalar kullanılarak maden sahasının haritası yapılmış ve son olarak maden sahasındaki 2 atık/pasa alanının hacim hesaplaması iki farklı yazılımda gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, İHA teknolojisinin madencilik sektöründe, özellikle açık ocak madenlerinde kullanımının etkin bir yöntem olduğu ve geleneksel yöntemlere göre önemli avantajlar sunduğu gözlemlenmiştir. İHA teknolojisi kullanılarak yapılan hacim hesaplamalarının yüksek doğrulukta olduğu ve klasik yöntemler kullanılarak elde edilen sonuçlarla oldukça tutarlı olduğu da tespit edilmiştir.

Keywords

İHA, maden sahası, fotogrametri, hacim

Thanks

Bu çalışmaya; donanım, yazılım ve arşiv desteğinden dolayı İlkim Harita Müh. Değ. Eml. İnş. San. ve Tic. Ltd. Şirketi sahibi Harita Mühendisi Mürsel Burak Çelik’e ve Şahin Madencilik Müh. Müş. Tic. Ltd. Şti. çalışanlarına teşekkür ederiz.

References

• Arango, C., & Morales, C. A. (2015). Comparison between multicopter UAV and total station for estimating stockpile volumes. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 40, 131-135.
• Barry, P., & Coakley, R. (2013). Accuracy of UAV photogrammetry compared with network RTK GPS. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens, 2, 2731.
• Carrivick, J. L., & Smith, M. W. (2019). Fluvial and aquatic applications of Structure from Motion photogrammetry and unmanned aerial vehicle/drone technology. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, 6(1), e1328.
• Cryderman, C., Mah, S. B., & Shufletoski, A. (2014). Evaluation of UAV photogrammetric accuracy for mapping and earthworks computations. Geomatica, 68(4), 309-317.
• Çağlayan, U. (2020). İHA Verileri Temelinde Agisoft, Context Capture ve PIX4D Görüntü Eşleştirme Yazılımlarının 3B Konum Doğruluğu Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Bülent Ecevit Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Zonguldak, Türkiye.
• Dursun, İ. (2022). Akıllı Şehirler İçin 3 Boyutlu Veri Modellerinin Oluşturulması ve Yapı Bilgi Modellerine Entegrasyonu: Köyceğiz Kampüs Örneği. Doktora Tezi, Necmettin Erbakan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Konya, Türkiye.
• Eisenbeiss H. (2009). UAV Photogrammetry. Doctoral Thesis, University of Technology Dresden, ETH Zurih, Switzerland.
• Everaerts, J. (2008). The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) for remote sensing and mapping. The international archives of the photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences, 37(2008), 1187-1192.
• Fitzpatrick, B. P. (2016). Unmanned aerial systems for surveying and mapping: cost comparison of UAS versus traditional methods of data acquisition. Doctoral dissertation, University of Southern, California.
• Fonstad, M. A., Dietrich, J. T., Courville, B. C., Jensen, J. L., & Carbonneau, P. E. (2013). Topographic structure from motion: a new development in photogrammetric measurement. Earth surface processes and Landforms, 38(4), 421-430.
• Forum Makine. (2019). İnsansız Hava Araçları sektörlerin geleceğini nasıl değiştirecek? Eylül 2019. Erişim Adresi: http://www.forummakina.com.tr/tr/haberler/i%CC%87nsansiz-hava-araclari-sektorlerin-gelecegini-nasil-degistirecek- (Erişim Tarihi: 20.05.2024)
• Gienko, G. A., & Terry, J. P. (2014). Three‐dimensional modeling of coastal boulders using multi‐view image measurements. Earth surface processes and Landforms, 39(7), 853-864.
• Gül, Y. (2019). Açık maden işletmelerinde insansız hava aracı (İHA) uygulamaları. Türkiye Jeoloji Bülteni, 62(1), 99-112.
• Hu, Z., Yang, G., Xiao, W., Li, J., Yang, Y., & Yu, Y. (2014). Farmland damage and its impact on the overlapped areas of cropland and coal resources in the eastern plains of China. Resources, Conservation and Recycling, 86, 1-8.
• Kabadayı, A., & Erdoğan, A. (2023). İHA Fotogrametrisi Kullanarak Yozgat Çilekçi Türbesi’nin 3 Boyutlu Nokta Bulutu ve Modelinin Üretilmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 5(1), 29-35.
• Kabadayı, A., & Uysal, M. (2019). İnsansiz hava araci ile elde edilen verilerden binalarin tespiti. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 1(1), 8-14.
• Kahveci, M., & Can, N. (2017). İnsansiz hava araçlari: tarİhçesİ, tanimi, dünyada ve türkİye'dekİ yasal durumu. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 5(4), 511-535.
• Kaya, Y., Şenol, H. İ., & Polat, N. (2021). Three-dimensional modeling and drawings of stone column motifs in Harran Ruins. Mersin Photogrammetry Journal, 3(2), 48-52.
• Kekeç, B., Bilim, N., Dündar, S., & Ghiloufi, D. (2018, December). Madencilik faaliyetlerinde insansız hava araçlarının (İHA) kullanımı. In SETSCI-Conference Proceedings, 3, 174-178.
• Kun M., & Özcan, B. (2019). Maden ocaklarında insansız hava aracı kullanımı: örnek bir saha çalışması. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(2), 554-564.
• Labant, S., Staňková, H., & Weiss, R. (2013). Geodetic determining of stockpile volume of mineral excavated in open pit mine. GeoScience Engineering, 59(1).
• Mantey, S. A. V. I. O. U. R. (2019). Suitability of unmanned aerial vehicles for cadastral surveys. Ghana Mining Journal, 19(1), 1-8.
• Manyoky, M., Theiler, P., Steudler, D., & Eisenbeiss, H. (2011). Unmanned aerial vehicle in cadastral applications. In Proceedings of the international conference on unmanned aerial vehicle in geomatics (UAV-G) (Vol. 38, pp. 57-62). Copernicus.
• Mapeg (2018). Maden Harita Standartları. https://mapeg.gov.tr/Uploads/MadenHaritaStandartlari/MAPEG%20HAR%C4%B0TA%20STANDARTLARI.pdf
• Mapeg Harita Standartları (2018). MAPEG Harita Standartları ve Bu Standartlara Göre İmalat Haritası, Hâlihazır Harita, Havalandırma Haritası, Acil Kaçış Planı Haritası, Termin Planı ve Vaziyet Planının Hazırlanması. Erişim Adresi: http://www.mapeg.gov.tr/Dergiler/harita%20standartlar%C4%B1/EMADEN-CIKTI-17-12-2018/0-MAPEG-YAYIN/HARITA%20STANDARTLARI/MAPEG%20HARITA%20STANDARTLARI%20RAPORU (Erişim Tarihi: 15.05.2024)
• Merz, T., & Chapman, S. (2012). Autonomous unmanned helicopter system for remote sensing missions in unknown environments. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 38, 143-148.
• Miljković, S., Kuburić, M., Ogrizović, V., & Delčev, S. (2017, April). Application of Unmanned Aerial Vehicles in determining the cubic contents of material. In Proceedings of the 5th International Conference Contemporary Achievements in Civil Engineering, Subotica, Serbia, 21.
• Özdemir, B., & Kumral, M. (2019). A system-wide approach to minimize the operational cost of bench production in open-cast mining operations. International Journal of Coal Science & Technology, 6(1), 84-94.
• Park, M. H., Kim, S. G., & Choi, S. Y. (2013). The study about building method of geospatial informations at construction sites by unmanned aircraft system (UAS). Journal of the Korean Cadastre Information, 15(1), 145-156.
• Polat, N., & Uysal, M. (2018). An experimental analysis of digital elevation models generated with Lidar Data and UAV photogrammetry. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 46(7), 1135-1142.
• Rathore, I., & Kumar, N. P. (2015). Unlocking the potentiality of uavs in mining industry and its implications. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 4(3), 852-855.
• Suleman, H. A., & Baffoe, P. E. (2017). Selecting suitable sites for mine waste dumps using GIS techniques at Goldfields, Damang Mine. Ghana Mining Journal, 17(1), 9-17.
• Şenol, H. İ., & Orman, E. (2022). Diyarbakır Mardin Kapı’nın yersel fotogrametri yöntemiyle 3B belgelenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 4(1), 1-6.
• Ulusoy, İ., Şen, E., Tuncer, A., Sönmez, H., & Bayhan, H. (2017). 3D multi-view stereo modelling of an open mine pit using a lightweight UAV. Türkiye Jeoloji Bülteni, 60(2), 223-242.
• Ulvi, A. (2021). İHA Fotogrametrisine Genel Bakış: Geleneksel Topoğrafik Harita Yapımı Tekniği ile Maliyet Karşılaştırması. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(1), 458-471.
• Xiao, W., Chen, J., Da, H., Reng, H., Zhang, J. Y., & Zhang, L. (2018). Inversion and analysis of maize biomass in coal mining subsidence area based on UAV images. Trans. Chin. Soc. Agric. Mach, 49, 169-180.
• Xiao, W., Chen, J., Zhao, Y., Hu, Z., Lv, X., & Zhang, S. (2019). Identify maize chlorophyll impacted by coal mining subsidence in high groundwater table area based on UAV remote sensing. J China Coal Soc, 44(1), 302-313.
• Yang, G., Li, C., Yu, H., Xu, B., Feng, H., Gao, L., & Zhu, D. (2015). UAV based multi-load remote sensing technologies for wheat breeding information acquirement. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 31(21), 184-190.
• Yiğit, A. Y., Kaya, Y., & Şenol, H. İ. (2023). Açık Maden Ocaklarında İnsansız Hava Aracı (İHA) Kullanımı. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 11(1), 225-235.
• Yücel, M. A., & Turan, R. Y. (2016). Areal change detection and 3D modeling of mine lakes using high-resolution unmanned aerial vehicle images. Arabian Journal for Science and Engineering, 41, 4867-4878.