CC BY
41
УДК 528.7
ПОСТРОЕНИЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ ВРЕМЕННЫХ ОТВАЛОВ КАРЬЕРА БОРОК В ПРОГРАММЕ AGISOFT PHOTOSCAN
Виктор Семенович Писарев
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (913)777-79-87, e-mail: [email protected]
Бахтиёр Назруллоевич Ахмедов
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (953)873-09-06, e-mail: [email protected]
Айгерим Толумбеккызы Нурмухаметова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры фотограмметрии и дистанционного зондирования, тел. (705)873-53-00, e-mail: [email protected]
Арсен Иванович Тарабукин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры фотограмметрии и дистанционного зондирования, тел. (999)452-78-19, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрены разработанные авторами процедуры, позволяющие усовершенствовать методику получения цифровой модели местности путем обработки аэрофотограмметрических данных при ведении открытых горных работ. Приведен пример обработки и описывается поэтапное создание ортофотоплана в программе Agisoft PhotoScan. Продемонстрированы все этапы обработки аэрофотограмметрических снимков.
Ключевые слова: ортофотоплан, аэрофотоснимки, камеры, маркеры, облако точек, полигональная модель, текстура, трехмерная модель, дисторсия.
CONSTRUCTION OF А DIGITAL MODEL OF THE TEMPORARY DUMPS OF THE BOROK OPEN-PIT IN THE PROGRAM AGISOFT PHOTOSCAN
Victor S. Pisarev
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Associate Professor, Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, phone: (913)777-79-87, e-mail: [email protected]
Bachtier N. Akhmedov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D. Student, Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, phone: (383)343-29-55, e-mail: [email protected]
Aigerim T. Nurmukhametova
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Graduate, Department of Photogrammetry and Remote Sensing, phone: (705)873-53-00, e-mail: [email protected]
Arsen I. Tarabukin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Graduate, Department of Photogrammetry and Remote Sensing, phone: (999)452-78-19, e-mail: [email protected]
The article considers issues that allow improving the methodology for obtaining a digital terrain model by processing aerial photogrammetric data management of open pit mining. This article is an example of processing and describes the stage-by-stage creation of an orthomosaic in Agisoft PhotoScan. There all stages of processing aerial photogrammetric images are demonstrated.
Key words: orthophoto, aerial photos, cameras, markers, cloud points, polygonal model, texture, three-dimensional model, distortion.
Деятельность любого горнодобывающего предприятия невозможна без отлаженной маркшейдерской службы. Однако традиционный подход к маркшейдерскому обеспечению горных работ приводит к значительным потерям времени и малой экономической эффективности, а при дефиците квалифицированных кадров - и к низкому качеству самих работ.
При выполнении тахеометрической съемки объектов горнодобывающего предприятия требуется одновременное участие нескольких специалистов на продолжительный период времени. Для повышения эффективности возможно применение аэрофотосъемки (АФС) с пилотируемых летательных аппаратов, дешифрирование спутниковых снимков либо аэрофотосъемки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
Одним из перспективных способов решения маркшейдерских задач на крупных карьерах в ближайшее время станет метод дистанционного картографирования с использованием беспилотных летательных аппаратов.
Применение аэрофотосъемки в маркшейдерском деле позволяет решать следующие виды задач:
- оперативное построение цифровой модели карьера;
- подсчет объемов добытого полезного ископаемого;
- определение устойчивости бортов карьера;
- мониторинг опасных объектов.
Стоит отметить, что технология аэрофотосъемки с БПЛА в наше время в значительной степени отработана. Большая часть существующих и эксплуатируемых беспилотных летательных аппаратов предназначена для воздушной разведки и наблюдения, которые осуществляются с помощью фото- и видеосъемки. Также данная модель квадракоптера успешно подходит для выполнения маркшейдерско-геодезических работ.
При проведении работ на территории карьера «Борок», расположенного в г. Новосибирске, нами был использован квадрокоптер DJI Phantom, некоторые технические характеристики которого приведены в таблице.
Параметры полета позволяют выполнить съемку с высокой степенью наложения (до 80 %), таким образом, параллельные маршруты и перекрывающиеся изображения будут охватывать всю заданную область территории. Полет
выполняется в полностью автоматическом режиме от взлета и до посадки. Наземная контрольная станция управления (ОСБ) используется для запуска, управления полетом и процессом съемки.
Технические характеристики DJI Phantom Время полета (одна батарея): 28 мин Максимальная скорость: до 72 км/ч Дальность передачи сигнала: до 3,5 км Камера: 12 Мп Система облета препятствий: есть Встроенные датчики: GPS, ГЛОНАСС, акселерометр, датчик высоты, магнитометр, ультразвуковой датчик, оптический датчик
Преимущества Мобильность, простота управления, возможность передачи изображения в режиме реального времени, стабильность, система облета препятствий, возможность съемки под углом, невысокая цена
Недостатки Лимит батареи, камера подходит не для всех задач
Камеральная обработка аэрофотоснимков, полученных по результатам полетов DJI Phantom, производилась в программном обеспечении Agisoft PhotoScan.
Программа Agisoft PhotoScan - универсальный инструмент для генерации трехмерных моделей поверхностей объектов съемки по фотоизображениям этих объектов. PhotoScan может применяться для построения моделей местности по данным аэрофотосъемки и генерации матриц высот и ортофотопланов, построенных на основе этих моделей. Обработка фотоснимков в PhotoScan максимально автоматизирована, что является основным преимуществом данной программы.
Для обработки аэрофотоснимков и построения ортофотоплана была произведена загрузка фотографий с помощью меню Файл/Добавить. Положения камер заданы в соответствии с их географическими координатами, полученными по результатам полета.
На следующем этапе происходит выравнивание фотографий, программа распознает положение камер и строит разреженное облако точек на основе соответствий между фотографиями. Для выравнивания камер в диалоговом окне «Обработка» выбираем пукнт «Выравнять фотографии». Устанавливаются следующие значения параметров:
- точность высокая (чем выше точность, тем больше времени и вычислительных ресурсов потребуется для завершения этапа);
- преселекция пар общая (если положения камер не заданы) (рис. 1).
Рис. 1. Выстроенные фотографии
Для более точного расположения камер расставляем маркеры с помощью функции «Создать маркер» (рис. 2).
Рис. 2. Установка маркеров
После того как все камеры будут выстроены, происходит построение плотного облака точек, а затем и полигональной модели «Построение плотного облака» (рис. 3).
Рис. 3. Результат построения плотного облака
Полученное облако точек содержит достаточно большое количество информации, тем не менее, конечным результатом аэрофотосъемки является векторная модель территории. На основе полученного плотного облака точек программа строит трехмерную полигональную модель (рис. 4).
С помощью вкладки «Обработка» пункт «Построить плотное облако/ Построить модель» выполняем построение цифровой модели.
Рис. 4. Результат построения модели
Далее на следующем этапе выполняем «Построение текстуры» и создание цифровой модели временных отвалов, показанных на рис. 5.
Рис. 5. Конечный результат создания цифровой модели временных отвалов
по аэрофотоснимкам
На итоговом этапе были получены векторные модели отвалов, которые можно экспортировать в любую ГИС и CAD систему для дальнейшего решения производственных задач.
Таким образом, беспилотные летательные аппараты в горнодобывающей отрасли становятся все более востребованы. В сравнении с традиционными методами аэрофотосъемка с помощью беспилотных летательных аппаратов является более рентабельной, так как требует меньше временных и трудозатрат. Кроме того, возрастает спрос на качественные данные, получаемые в режиме реального времени, при этом повышается эффективность и производительность добычи полезных ископаемых.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов. ГКИНП (ГИТА)-02-036-02. М: ЦнИиГАиК, 2002. - 80 с.
2. Руководство по построению ортофотоплана и карты высот в программе Agisoft PhotoScan Pro 1.2.
3. Писарев В. С. Использование современных сканирующих систем на открытых горных выработках // Геодезия, картография, геоинформатика и кадастры «От идеи до внедрения» : сборник материалов международной научно-практической конференции. - 2015. -С. 61-64.
4. Писарев В. С., Ахмедов Б. Н. Автоматизированное обновление цифровых моделей геопространства // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017. XIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. на-
уч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 17-21 апреля 2017 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. Т. 1. - С. 46-50.
5. Лисицкий Д. В., Писарев В. С. Мультимедийное направление в картографии // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2014. - № 3 1. - С. 41-46.
6. Нурмухаметова А. Т. 3-х мерное моделирование при подсчете объемов полезного ископаемого // Проблемы геологии и освоения недр: труды XXI Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 130-летию со дня рождения профессора М. И. Кучина. - Томск, 2017. - С. 582-583.
© В. С. Писарев, Б. Н. Ахмедов, А. Т. Нурмухаметова, А. И. Тарабукин, 2018
