Building DEM for deep open-pit coal mines using DJI Inspire 2

  • Organ:
    Faculty of Geomatics and Land Administration, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam
  • Keywords: Unmanned aerial vehicle, Inspire 2, Digital Elevation Model, Deep open-pit mine.
  • Received: 15th-Nov-2019
  • Accepted: 6th-Jan-2020
  • Available online: 28th-Feb-2020
Pages: 1 - 10
View: 6941

Abstract:

Using photo data of unmanned aerial vehicle (UAV) for building 3D models has been widely used in recent years. However, building a 3D model for deep open - pit coal mines with the mean height difference between surface and bottom of mines to over 500 m, there has not been researched mentioned. The paper deals with the assessment possibility of developing 3D models for deep open - pit mines from UAV image data. To accomplish this goal, DJI's Inspire 2 flying device is used to take the photo at Coc Sau coal mine. The flying area is 4 km2, the flight altitude compared to the takeoff point on the mine surface is 250 m, the overlaying coverage is both horizontal and vertical is 70%. The average errors of the horizontal and height elements of the reference points photo correlates are 0.011 m, 0.017 m, 0.016 m, 0.049 m, and 0.051 m. The maximum error on the X-axis is - 0,025 m, and the Y-axis is 0.028 m, the maximum horizontal error is 0.034 m, the maximum error on the Z-axis is 0.095 m, and the position error is 0.095 m. These results show that the 3D model established from photographic data by Inspire 2 device has satisfied the requirements of the accuracy of establishing the mining terrain map 1: 1000 scale.

How to Cite
Nguyen, N.Viet 2020. Building DEM for deep open-pit coal mines using DJI Inspire 2 (in Vietnamese). Journal of Mining and Earth Sciences. 61, 1 (Feb, 2020), 1-10. DOI:https://doi.org/10.46326/JMES.2020.61(1).01.
References

[1]. Beumier Charles and I. Mahamadou, (2016). "Digital terrain models derived from digital surface model uniform regions in urban areas." International Journal of Remote Sensing 37(15): 3477 - 3493.

[2]. Bộ Công Thương, (2015). Tiêu chuẩn Việt Nam ngành Trắc Địa Mỏ.

[3]. Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, (2015). Thông tư 68/2015/TT - BTNMT: Quy định kỹ thuật đo đạc trực triếp địa hình phục vụ thành lập bản đồ địa hình và cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000.

[4]. Bùi Ngọc Quý, Phạm Văn Hiệp, (2017). Nghiên cứu xây dựng mô hình 3D từ dữ liệu ảnh máy bay không người lái (UAV). Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất 4 (58): 1 - 10.

[5]. Bùi Tiến Diệu, Nguyễn Cẩm Vân, Hoàng Mạnh Hùng, Đồng Bích Phương, Nhữ Việt Hà, Trần Trung Anh, Nguyễn Quang Minh, (2016). Xây dựng mô hình số bề mặt và bản đồ trực ảnh sử dụng công nghệ đo ảnh máy bay không người lái. Hội nghị khoa học: Đo đạc bản đồ với ứng phó biển đổi khí hậu, Hà Nội.

[6]. Dieu Tien Bui, Nguyen Quoc Long, Xuan - Nam Bui, Viet - Nghia Nguyen, Chung Van Pham, Canh Van Le, Phuong - Thao Thi Ngo, Dung Tien Bui, Bjørn Kristoffersen, (2017). Lightweight Unmanned Aerial Vehicle and Structure - from - Motion Photogrammetry for Generating Digital Surface Model for Open - Pit Coal Mine Area and Its Accuracy Assessment. International Conference on Geo - Spatial Technologies and Earth Resources: 17 - 33.

[7]. DJI, (2017). Phantom 4 Pro Visionary intelligence and elevated imagination, https://www.dji.com/phantom - 4 - pro.

[8]. http://blog.geekbuying.com/2016 /11/dji - inspire - 2 - release - date - price - and - specifications)

[9]. Irschara A., K. V., K. M., B. H. and L. F., (2010). Towards fully automatic photogrammetric reconstruction using digital images taken from uavs. 38: 65 - 70.

[10]. Liu P., C. A. Y., H. Y., H. J., L. J., K. S., W. T., W. M. and T. M., (2014). A review of rotorcraft unmanned aerial vehicle (UAV) developments and applications in civil engineering. Smart Struct. Syst 13(6): 1065 - 1094.

[11]. Mai Văn Sỹ, Bùi Ngọc Quý, Phạm Văn Hiệp và Lê Đình Quý, (2017). Nghiên cứu xử dụng dữ liệu ảnh máy bay máy bay không người lái (UAV) trong thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. Tạp chí khoa học Đo đạc và bản đồ 33.

[12]. Maza I., C. F., C. J., M. - d. - D. J. R. and O. A., (2011). Experimental results in multi - UAV coordination for disaster management and civil security applications. Journal of intelligent & robotic systems 61(1 - 4): 563 - 585.

[13]. Nex, F. and F. Remondino, (2014). UAV for 3D mapping applications: a review. Applied geomatics 6(1): 1 - 15.

[14]. Nguyễn Quốc Long and Cao Xuân Cường, (2019). Ứng dụng máy bay không người lái (UAV) để xây dựng mô hình số bề mặt và bản đồ mỏ lộ thiên khai thác vật liệu xây dựng. Tạp chí công nghiệp mỏ 1: 21 - 29.

[15]. Nguyen Quoc Long, Xuan - Nam Bui, Cao Xuan Cuong, Le Van Canh, (2019). An approach of mapping quarries in Vietnam using low - cost Unmanned Aerial Vehicles. International Journal of Sustainable Development 11(2):199 - 210.

[16]. Razi, P., J. T. S. Sumantyo, D. Perissin, H. Kuze, M. Y. Chua and G. F. Panggabean, (2018). 3D land mapping and land deformation monitoring using persistent scatterer interferometry (PSI) ALOS PALSAR: Validated by geodetic GPS and UAV." IEEE Access 6: 12395 - 12404.

[17]. Sona Giovanna, P. Livio, P. Diana, P. Daniele and G. Rossana, (2014). "Experimental analysis of different software packages for orientation and digital surface modelling from UAV images." Earth Science Informatics 7(2): 97 - 107.

[18]. Stal, C., T. Nuttens, J. Bourgeois, L. Carlier, P. De Maeyer and A. De Wulf, (2011). Accuracy assessment of a LiDAR digital terrain model by using RTK GPS and total station. EARSeL eProceedings 10(8): 1 - 8.

[19]. Stempfhuber, W., (2013). 3D - RTK capability of single GNSS receivers. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 40: 379 - 384.

[20]. Võ Chí Mỹ, Robert Dudek, (2015). Nghiên cứu khả năng ứng dụng máy bay không người lái trong inspire - 2 - release - date - price - and - specifications)

[21]. Irschara A., K. V., K. M., B. H. and L. F., (2010). Towards fully automatic photogrammetric reconstruction using digital images taken from uavs. 38: 65 - 70.

[22]. Liu P., C. A. Y., H. Y., H. J., L. J., K. S., W. T., W. M. and T. M., (2014). A review of rotorcraft unmanned aerial vehicle (UAV) developments and applications in civil engineering. Smart Struct. Syst 13(6): 1065 - 1094.

[23]. Mai Văn Sỹ, Bùi Ngọc Quý, Phạm Văn Hiệp và Lê Đình Quý, (2017). Nghiên cứu xử dụng dữ liệu ảnh máy bay máy bay không người lái (UAV) trong thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. Tạp chí khoa học Đo đạc và bản đồ 33.

[24]. Maza I., C. F., C. J., M. - d. - D. J. R. and O. A., (2011). Experimental results in multi - UAV coordination for disaster management and civil security applications. Journal of intelligent & robotic systems 61(1 - 4): 563 - 585.

[25]. Nex, F. and F. Remondino, (2014). UAV for 3D mapping applications: a review. Applied geomatics 6(1): 1 - 15.

[26]. Nguyễn Quốc Long and Cao Xuân Cường, (2019). Ứng dụng máy bay không người lái (UAV) để xây dựng mô hình số bề mặt và bản đồ mỏ lộ thiên khai thác vật liệu xây dựng. Tạp chí công nghiệp mỏ 1: 21 - 29.

[27]. Nguyen Quoc Long, Xuan - Nam Bui, Cao Xuan Cuong, Le Van Canh, (2019). An approach of mapping quarries in Vietnam using low - cost Unmanned Aerial Vehicles. International Journal of Sustainable Development 11(2):199 - 210.

[28]. Razi, P., J. T. S. Sumantyo, D. Perissin, H. Kuze, M. Y. Chua and G. F. Panggabean, (2018). 3D land mapping and land deformation monitoring using persistent scatterer interferometry (PSI) ALOS PALSAR: Validated by geodetic GPS and UAV." IEEE Access 6: 12395 - 12404.

[29]. Sona Giovanna, P. Livio, P. Diana, P. Daniele and G. Rossana, (2014). "Experimental analysis of different software packages for orientation and digital surface modelling from UAV images." Earth Science Informatics 7(2): 97 - 107.

[30]. Stal, C., T. Nuttens, J. Bourgeois, L. Carlier, P. De Maeyer and A. De Wulf, (2011). Accuracy assessment of a LiDAR digital terrain model by using RTK GPS and total station. EARSeL eProceedings 10(8): 1 - 8.

[31]. Stempfhuber, W., (2013). 3D - RTK capability of single GNSS receivers. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 40: 379 - 384.

[32]. Võ Chí Mỹ, Robert Dudek, (2015). Nghiên cứu khả năng ứng dụng máy bay không người lái trong công tác trắc địa mỏ và giám sát môi trường mỏ. Tuyển tập Hội nghị khoa học và Công nghệ mỏ Việt Nam: Công nghiệp mỏ Việt Nam - cơ hội và thách thức, Vũng Tàu.

[33]. Vũ Phan Long and Lê Thắng, (2014). Thử nghiệm thiết bị bay không người lái thành lập bản dồ 3D hành lang tuyến điện. Hội nghị khoa học ngành Địa hình quân sự.

[34]. Xí nghiệp bay chụng ảnh hàng không, (2011). Báo cáo kết quả thử nghiệm xử lý ảnh chụp từ thiết bị không người lái MD - 1000. Hội nghị khoa học ngành Địa hình quân sự. Việt Nam.