Detection and Assessment of Open-Pit Mining Sites Using UAV Technology

Yıl 2024, , 31 - 38, 31.12.2024

Güzide Önal , Doğa Fidan , Ali Ulvi

https://doi.org/10.53030/tufod.1585916

Öz

Around the world, the mining industry is engaged in an initiative to monitor mining sites, assess the overall situation and regulate mining activities. In Turkey, coal mining continues to play an important role in the national economy and the coal mining sector has a strategic importance for increasing domestic energy production. New technologies offer important tools to precisely monitor changes in mines, assess environmental impacts and optimize production processes. The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) in open pit mining can provide effective guidance on digital representation of mines, production planning and production management. In this study, orthophotos, digital elevation models and three-dimensional (3D) dense point clouds were obtained by UAV photogrammetry for an open pit coal mine site in Kepsut district of Balıkesir province. The accuracy of the final products was calculated by using 8 verification points determined by ground measurements at the mine site.

Anahtar Kelimeler

Mine field, UAV, orthophoto, digital elevation model, 3D Point cloud

Açık Ocak Maden Sahalarının İHA Teknolojisi Kullanılarak Tespiti ve Değerlendirilmesi

Öz

Dünyada madencilik sektörü, maden sahalarının izlenmesi, genel durumun değerlendirilmesi ve madencilik faaliyetlerinin düzenlenmesine yönelik bir girişim içerisindedir. Türkiye’de kömür madenciliği, ülke ekonomisinde önemli bir yer tutmaya devam etmekte olup, kömür madeni sektörü yerli enerji üretimini artırma adına stratejik bir öneme sahiptir. Yeni teknolojiler, maden ocaklarındaki değişimleri hassas bir şekilde gözlemleme, çevresel etkileri değerlendirme ve üretim süreçlerini optimize etme konusunda önemli araçlar sunmaktadır. Açık ocak madenciliği alanında insansız hava aracı (İHA) kullanımı, madenlerinin dijital ortamda temsil edilmesi, üretim planlaması ve üretim yönetimi konusunda etkili bir rehberlik sağlayabilmektedir. Bu çalışmada Balıkesir ili Kepsut ilçesinde yer alan bir açık kömür madeni sahasının İHA fotogrametrisi yöntemiyle ortofoto, sayısal yükseklik modeli ve üç boyutlu (3B) yoğun nokta bulutu elde edilmiştir. Elde edilen sonuç ürünlerinin hassasiyeti, maden sahasında yersel ölçümlerle tespit edilen 8 adet doğrulama noktası kullanılarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Maden sahası, İHA, ortofoto, sayısal yükseklik modeli, 3B Nokta bulutu

Kaynakça

• Yaşar, S., İnal, S., Yaşar, Ö., & Kaya, S. (2015). Türkiye’de meydana gelen maden kazalarının istatistiksel olarak incelenmesi. Maden İşletmelerinde İşçi Sağlığı ve İş Güvenliği Sempozyumu, 21–22.
• Ulvi, A. (2021). Documentation, three-dimensional (3D) modelling and visualization of cultural heritage by using unmanned aerial vehicle (UAV) photogrammetry and terrestrial laser scanners. International Journal of Remote Sensing, 42(6), 1994–2021. https://doi.org/10.1080/01431161.2021.1882594
• Kabadayı, A. (2022). Açık maden ocağında hacim hesabı için GNSS ve İHA ölçümlerinin karşılaştırıldığı bir çalışma örneği. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 4(2), 52–57. https://doi.org/10.51534/tiha.1179910
• Atıcı, A., Paksoy, M. F., & Kabadayı, A. (2024). Maden sahalarındaki stok miktarının İHA yardımıyla belirlenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 6(1), 8–13. https://doi.org/10.53030/tufod.1489122
• MTA Genel Müdürlüğü. (2018). Dünyada ve Türkiye’de doğal taşlar.
• Ren, H., Zhao, Y., Xiao, W., & Hu, Z. (2019). A review of UAV monitoring in mining areas: Current status and future perspectives. International Journal of Coal Science & Technology, 6, 320–333. https://doi.org/10.1007/s40789-019-00265-7
• Aktaş, M. (2011). Türkiye'de kömür madenciliği ve enerjideki rolü. Türkiye Kömür İşletmeleri Genel Müdürlüğü 2011 Yılı Raporu.
• Gil, M., & Frąckiewicz, P. (2019). Optimization of the location of observation network points in open-pit mining’s.
• Bircan, C., Oskay, R. G., Karayiğit, A. İ., & Türkmen, İ. (2023). Kepsut ve Dursunbey (Balıkesir) havzalarındaki Soma Formasyonu içindeki Erken Miyosen yaşlı kömür damarlarının hidrokarbon türetme potansiyellerinin incelenmesi. Uluslararası Katılımlı 75. Türkiye Jeoloji Kurultayı, 10–14 Nisan 2023, Ankara.
• Cao, D., Zhang, B., Zhang, X., Yin, L., & Man, X. (2023). Optimization methods on dynamic monitoring of mineral reserves for open pit mine based on UAV oblique photogrammetry. Measurement, 207, 112364. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2022.112364
• Kabadayı, A. (2022). Maden sahasının insansız hava aracı yardımıyla fotogrametrik yöntemle haritalanması. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 4(1), 19–23. https://doi.org/10.51534/tiha.1130929
• Oruç, M. E., & Ulvi, A. (2023). Maden sahalarındaki deformasyonların İHA’lar ile izlenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 5(2), 43–57.
• Yang, Q., Tang, F., Wang, F., Tang, J., Fan, Z., Ma, T., ... & Xue, J. (2023). A new technical pathway for extracting high accuracy surface deformation information in coal mining areas using UAV LiDAR data: An example from the Yushen mining area in western China. Measurement, 218, 113220. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2023.113220
• Tong, X., Liu, X., Chen, P., Liu, S., Luan, K., Li, L., ... & Hong, Z. (2015). Integration of UAV-based photogrammetry and terrestrial laser scanning for the three-dimensional mapping and monitoring of open-pit mine areas. Remote Sensing, 7(6), 6635–6662. https://doi.org/10.3390/rs70606635
• 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.
• Kang, S., Lee, G. J., Noh, J., Jang, H. D., Kim, S. M., & Ko, C. S. (2018). 3-dimensional modeling and mining analysis for open-pit limestone mine stope using a rotary-wing unmanned aerial vehicle. The Journal of Engineering Geology, 28, 701–714.
• Battulwar, R., Winkelmaier, G., Valencia, J., Naghadehi, M. Z., Peik, B., Abbasi, B., ... & Sattarvand, J. (2020). A practical methodology for generating high-resolution 3D models of open-pit slopes using UAVs: Flight path planning and optimization. Remote Sensing, 12(14), 2283. https://doi.org/10.3390/rs12142283
• McLeod, T., Samson, C., Labrie, M., Shehata, K., Mah, J., Lai, P., ... & Elder, J. H. (2013). Using video acquired from an unmanned aerial vehicle (UAV) to measure fracture orientation in an open-pit mine. Geomatica, 67(3), 173–180.
• Wang, J., Wang, L., Jia, M., He, Z., & Bi, L. (2020). Construction and optimization method of the open-pit mine DEM based on the oblique photogrammetry generated DSM. Measurement, 152, 107322. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.107322
• Beretta, F., Shibata, H., Cordova, R., Peroni, R. D. L., Azambuja, J., & Costa, J. F. C. L. (2018). Topographic modelling using UAVs compared with traditional survey methods in mining. REM-International Engineering Journal, 71(3), 463–470. https://doi.org/10.1590/0370-44672018710070
• Kamacı, Ö., & Altunkaynak, Ş. (2019). Magma chamber processes and dynamics beneath northwestern Anatolia: Insights from mineral chemistry and crystal size distributions (CSDs) of the Kepsut volcanic complex (NW Turkey). Journal of Asian Earth Sciences, 181. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.103884
• Yarar, O. S. (2012). Kepsut Volkaniklerinin jeolojisi ve petrojisi. (Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı.
• Nebert, K. (1978). Linyit içeren Soma Neojen bölgesi, Batı Anadolu. Maden Tetkik Arama Enstitüsü Dergisi, 90, 20–70.
• Bircan, C., & Türkmen, İ. (2016). Soma Formasyonu’nun İsaalan (Kepsut-Balıkesir) yöresindeki yüzeylemelerinin stratigrafisi ve sedimantolojisi. 69. Türkiye Jeoloji Kurultayı, 11–15 Nisan 2016, Ankara, 564–565.
• Karayiğit, A. İ., Bircan, C., Mastelers, M., Oskay, R. G., Querol, X., Lieberman, N. R., & Türkmen, İ. (2017). Coal characteristics, elemental composition and modes of occurrence of some elements in the İsaalan coal (Balıkesir, NW Turkey). International Journal of Coal Geology, 172, 43–59. https://doi.org/10.1016/j.coal.2017.01.001
• Yiğit, A. Y., & Kaya, Y. (2024). Açık maden ocağındaki stok/pasa yığınının hacim hesaplamasında GNSS/CORS ve İHA ölçümlerinin karşılaştırıldığı bir çalışma örneği. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 6(1), 7–20.
• Kabadayı, A., & Erdoğan, A. (2022). İHA fotogrametrisi kullanarak kadastroda binaların konum doğruluğunun incelenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 4(2), 66–72. https://doi.org/10.53030/tufod.1211902
• Erdoğan, A., Görken, M., & Kabadayı, A. (2022). Study on the use of unmanned aerial vehicles in open mine sites: A case study of Ordu Province Mine Site. Advanced UAV, 2(2), 35–40.
• Dang, T. M., & Nguyen, B. D. (2023). Applications of UAVs in mine industry: A scoping review. Journal of Sustainable Mining. https://doi.org/10.1016/j.jsm.2023.04.001
• Yurtoğlu, N. (2016). Türkiye’de Zonguldak-Ereğli kömür havzasının yapısal analizi (1920–1960). Çağdaş Türkiye Tarihi Araştırmaları Dergisi, 16(33), 211–256.
• MTA. (2002). Geological Map of Turkey-İzmir Sheet. MTA Publication, Ankara.