Інноваційне використання БпЛА та фотограмметрії для автоматизації маркшейдерського супроводу відкритого видобутку корисних копалин

Марина Куницька*, Ігор Піскун

km_kms@ztu.edu.ua

Отримано 24.12.2025, Доопрацьовано 02.06.2026, Прийнято 30.06.2026, Опубліковано 06.07.2026
Анотація

Метою дослідження було оцінити можливості фотограмметрії на базі безпілотних літальних апаратів (БпЛА) для автоматизації просторового моніторингу у відкритому видобутку корисних копалин. Методологія включала порівняльні польові експерименти, проведені у червні-вересні 2024 року на гранітних кар’єрах. Обльоти БпЛА виконувалися на висотах 60, 80 і 120 метрів з використанням сенсорів роздільної здатності 20 Мпікс та 45 Мпікс для аналізу впливу висоти польоту та характеристик сенсора на просторову точність. Отримані результати засвідчили пряму залежність точності цифрових моделей рельєфу від висоти польоту та характеристик сенсора. Зі збільшенням висоти до 120 метрів похибки зростали до 6,1 см (планова) і 10,3 см (висотна). Камера з більшою роздільною здатністю демонструвала стабільно вищу точність на всіх рівнях висоти, що підтверджено статистичним аналізом (р < 0,05). Додатково встановлено критичну роль щільності мережі наземних контрольних точок: скорочення їх кількості з 18 до 6 спричинило збільшення планової похибки з 3,4 см до 8,9 см, а висотної – з 4,8 см до 11,5 см, із суттєвими локальними деформаціями моделей на периферії. У межах порівняння трьох програмних платформ для автоматизованого обчислення обсягів гірничої маси найменшу похибку зафіксовано у 3D Survey (1,6 % від еталонного лазерного сканування), тоді як Trimble Business Center продемонстрував найвищу продуктивність (1,5 години обробки проти 2,6 години в 3D Survey). Статистично значущі відмінності (р = 0,033) свідчать про важливість обґрунтованого вибору програмного забезпечення відповідно до пріоритетів точності чи швидкості. Практична значимість дослідження полягає у можливості впровадження отриманих результатів підприємствами гірничої промисловості, маркшейдерськими службами та інженерно-геодезичними підрозділами для підвищення точності, продуктивності та безпеки моніторингу при мінімізації витрат людських і технічних ресурсів

Ключові слова:
просторовий моніторинг; планові похибки; густота хмари точок; фотокартографія; автономний літальний апарат; геодезичні прилади; цифрова модель

Взято з Том 60, № 1, 2026

Сторінки 60–71

Використані джерела ЦИТУВАТИ
  1. Ajayi, O., & Ajulo, J. (2021). Investigating the applicability of unmanned aerial vehicles (UAV) photogrammetry for the estimation of the volume of stockpiles. Quaestiones Geographicae, 40(1), 25-38. doi: 10.2478/quageo-2021-0002.
  2. Amatya, P., Kirschbaum, D., Stanley, T., & Tanyas, H. (2021). Landslide mapping using object-based image analysis and open source tools. Engineering Geology, 282, article number 106000. doi: 10.1016/j.enggeo.2021.106000.
  3. Astor, Y., Utami, R., Gustaman, F., Ramdani, M., & Pangestu, Y. (2022). Implementation of unmanned aerial vehicle (UAV) in the sand mine project. In Proceedings of the conference on broad exposure to science and technology 2021 (BEST 2021) (pp. 66-71). Paris: Atlantis Press. doi: 10.2991/aer.k.220131.011.
  4. Bar, N., Kostadinovski, M., Tucker, M., Byng, G., Rachmatullah, R., Maldonado, A., Pötsch, M., Gaich, A., McQuillan, A., & Yacoub, T. (2020). Rapid and robust slope failure appraisal using aerial photogrammetry and 3D slope stability models. International Journal of Mining Science and Technology, 30(5), 651-658. doi: 10.1016/j.ijmst.2020.05.013.
  5. Battulwar, R., Winkelmaier, G., Valencia, J., Naghadehi, M., Peik, B., Abbasi, B., Parvin, 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), article number 2283. doi: 10.3390/rs12142283.
  6. Canh, L., Cuong, C., Long, N., Ha, L., Anh, T., & Bui, X. (2020). Experimental investigation on the performance of DJI Phantom 4 RTK in the PPK mode for 3D mapping open-pit mines. Inżynieria Mineralna, 1(2), 65-74. doi: b10.29227/IM-2020-02-10.
  7. Cao, D., Zhang, B., Zhang, X., Yin, L., & Man, X. (2022). Optimization methods on dynamic monitoring of mineral reserves for open pit mine based on UAV oblique photogrammetry. SSRN. doi: 10.2139/ssrn.4197687.
  8. Chand, K., Mankar, A., Koner, R., & Naresh, A. (2024). Dump slope change detection and displacement monitoring using UAV close-range photogrammetry. Sādhanā, 49, article number 277. doi: 10.1007/s12046-024-02631-8.
  9. Dai, H., & Jiying, J. (2022). Application of UAV photogrammetry on ecological restoration of abandoned open-pit mines, Northern Anhui province, China. Nature Environment and Pollution Technology, 21(1), 193-199. doi: 10.46488/nept.2022.v21i01.021.
  10. Daou, I., Harouna, S., Moustapha, S., Hassan, A., Amadou, A., & Zabre, B. (2022). Comparative study between the topographic method (classical) and photogrammetric method (by drone) for the monitoring and data acquisition of mining works: A case of the SOMAÏR uranium mine, Arlit, North Niger. Current Journal of Applied Science and Technology, 41(48), 109-122. doi: 10.9734/cjast/2022/v41i484039.
  11. Dawei, Z., Lizhuang, Q., Demin, Z., Zhou, B., & Guo, L. (2020). Unmanned aerial vehicle (UAV) photogrammetry technology for dynamic mining subsidence monitoring and parameter inversion: A case study in China. IEEE Access, 8, 16372-16386. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2967410.
  12. Gül, Y., Hastaoglu, K., & Poyraz, F. (2020). Using the GNSS method assisted with UAV photogrammetry to monitor and determine deformations of a dump site of three open-pit marble mines in Eliktekke region, Amasya province, Turkey. Environmental Earth Sciences, 79, article number 248. doi: 10.1007/s12665-020-08959-8.
  13. Hao, J., Zhang, X., Wang, C., Wang, H., & Wang, H. (2023). Application of UAV digital photogrammetry in geological investigation and stability evaluation of high-steep mine rock slope. Drones, 7(3), article number 198. doi: 10.3390/drones7030198.
  14. He, Y., Lai, Y., Chen, B., Chen, Y., Xie, Z., Yu, X., & Luo, M. (2024). An open-pit mines land use classification method based on random forest using UAV: A case study of a ceramic clay mine. Minerals, 14(12), article number 1282. doi: 10.3390/min14121282.
  15. Jiménez-Jiménez, S.I., Ojeda-Bustamante, W., Marcial-Pablo, M., & Enciso, J. (2021). Digital terrain models generated with low-cost UAV photogrammetry: Methodology and accuracy. ISPRS International Journal of Geo-Information, 10(5), article number 285. doi: 10.3390/ijgi10050285.
  16. Kabadayi, A. (2022). Mapping of the mine site by photogrammetric method with the help of unmanned aerial vehicle. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 4(1), 19-23. doi: 10.51534/tiha.1130929.
  17. Kotenko, V., & Kunytska, M. (2023). Justification of the expediency of determining the volume of mining mass based on multicopter shooting. Technical Engineering, 92(2), 234-238. doi: 10.26642/ten-2023-2(92)-234-238.
  18. Le Roux, R., Sepehri, M., Khaksar, S., & Murray, I. (2025). Slope stability monitoring methods and technologies for open-pit mining: A systematic review. Mining, 5(2), article number 32. doi: 10.3390/mining5020032.
  19. Le, C., Cao, C., Le, H., & Geology, V. (2020). Research on optimal takeoff positions of UAV integrated GNSS v RTK in producing large scale topological maps for open – pit mines. Journal of Mining and Earth Sciences, 61(5), 54-63. doi: 10.46326/JMES.2020.61(5).06.
  20. Ling, W., Feng, X., Wang, L., Zhu, Z., Wang, S., Fu, H., Zhang, S., & Zhao, Y. (2024). Prediction method of surface subsidence induced by block caving method based on UAV oblique photogrammetry. Scientific Reports, 14, article number 24630. doi: 10.1038/s41598-024-74864-w.
  21. Loots, M., Grobbelaar, S., & Van Der Lingen, E. (2022). A review of remote-sensing unmanned aerial vehicles in the mining industry. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 122(7). doi: 10.17159/2411-9717/1602/2022.
  22. Lu, H., Liang, P., Yao, X., & Zhang, L. (2023). Extraction of elemental information of slope steps in open pit mine based on UAV. Journal of Physics: Conference Series, 2651, article number 012119. doi: 10.1088/1742-6596/2651/1/012119.
  23. Lu, J., Zhao, Y., Zhou, L., Wei, K., J., & Li, X. (2021). Accuracy analysis of 3D model of open-pit mine based on tilt photogrammetry. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 865, article number 012023. doi: 10.1088/1755-1315/865/1/012023.
  24. Mikrut, S. (2024). The use of artificial intelligence methods for analyzing images obtained through low-altitude photogrammetry technology to calculate the volume of mass in open-pit mines. Geomatics, Landmanagement and Landscape, 2, 21-30. doi: 10.15576/gll/2024.2.02.
  25. Polishchyk, D., Panasiuk, A., Davydova, I., & Bondarchuk, V. (2024). Researching the optimal combination of UAV equipment for performing surveying measurements and software for processing the results. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1415, article number 012029. doi: 10.1088/1755-1315/1415/1/012029.
  26. Preston, R. (2021). Implementation of a pit slope-monitoring network for inactive open-pit mines using photogrammetry. Rock Mechanics and Rock Engineering, 54, 3377-3385. doi: 10.1007/s00603-021-02417-y.
  27. Reinprecht, V., & Kieffer, D. (2025). Application of UAV photogrammetry and multispectral image analysis for identifying land use and vegetation cover succession in former mining areas. Remote Sensing, 17(3), article number 405. doi: 10.3390/rs17030405.
  28. Shahmoradi, J., Talebi, E., Roghanchi, P., & Hassanalian, M. (2020). A comprehensive review of applications of drone technology in the mining industry. Drones, 4(3), article number 34. doi: 10.3390/drones4030034.
  29. Susilo, H., Rahardion, A., Bani, M., Cupasindi, D., Aditya, M., Asema, F., & Anggraini, N. (2024). Volume analysis of mining excavation progress using unmanned aerial vehicle-photogrammetry method. Journal of Civil Engineering and Vocational Education, 11(3), 1120-1126. doi: 10.24036/cived.v11i3.665.
  30. Tsachouridis, S., Pavloudakis, F., Sachpazis, C., & Tsioukas, V. (2025). Monitoring slope stability: A comprehensive review of UAV applications in open-pit mining. Land, 14(6), article number 1193. doi: 10.3390/land14061193.
  31. Wu, J., & Saito, M. (2024). RTK-UAV laser surveying applied to monitoring of mine residual walls. In International conference on signal processing, communications and computing (ICSPCC) (pp. 1-6). Bali: IEEE. doi: 10.1109/ICSPCC62635.2024.10770385.
  32. Yüksel, G. (2022). Use of unmanned aerial vehicles in open mine sites. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 4(1), 29-37. doi: 10.51534/tiha.1124260.
  33. Zabolotna, Y., Koroviaka, Y., Pashchenko, O., & Rastsvietaiev, V. (2025). Application of geodetic and mine surveying technologies in monitoring deformations of man-made structures. Technical Engineering, 95(1), 131-137. doi: 10.26642/ten-2025-1(95)-131-137.
  34. Zhou, D., Wang, L., An, S., Wang, X., & An, Y. (2022). Integration of unmanned aerial vehicle (UAV)-based photogrammetry and InSAR for mining subsidence and parameters inversion: A case study of the Wangjiata Mine, China. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 81, article number 343. doi: 10.1007/s10064-022-02845-2.
  35. Zhu, Y., Yan, Y., Dai, A., Dai, H., Zhang, Y., Zhang, W., Wang, Z., & Li, J. (2024). UAV-MSSH: A novel UAV photogrammetry-based framework for mining surface three-dimensional movement basin monitoring. Measurement, 242, article number 115944. doi: 10.1016/j.measurement.2024.115944.
Kunytska, M., & Piskun, I. (2026). Innovative use of UAVs and photogrammetry for automation of mining surveying in open-pit mining. Mining Journal of Kryvyi Rih National University, 60(1), 60-71. https://doi.org/10.31721/2306-5435-2026-1-60-71
uk