Статті

Опорні пункти та їхній вплив на точність створення цифрової моделі поверхні за допомогою безпілотного літального апарату

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2025

Останнє оновлення: 25 грудня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 712

Authors:

Ань Туан Луу*, orcid.org/0009-0001-7738-9718, Ханойський університет гірничої справи та геології, факультет геоматики та управління земельними ресурсами, м. Ханой, Соціалістична Республіка В’єтнам, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (6): 179 - 188

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-6/179

Abstract:

Мета. Визначення оптимальної кількості й просторового розташування опорних пунктів (GCPs), необхідних для досягнення високої точності геоприв’язки зображень, отриманих із безпілотного літального апарату (БПЛА), зокрема для картографування у масштабі 1:1 000.

Методика. Створені сім експериментальних сценаріїв, у яких кількість опорних пунктів варіювалася від 4 до 30. Для кожного сценарію опорні пункти розміщувалися за сімома різними схемами: у центрі, по кутах, по краях і рівномірно по площі. Для оцінки точності геоприв’язки для кожної конфігурації розраховувалося середньоквадратичне відхилення (RMSE).

Результати. Встановлено, що використання лише 4 опорних пунктів призводить до найвищого значення RMSE, тобто найнижчої точності. Значення RMSE зменшуються зі збільшенням кількості опорних пунктів, проте покращення після 20 пунктів є незначним. Серед усіх варіантів розташування найвищі значення RMSE спостерігалися при розміщенні опорних пунктів по кутах. Найточніші результати отримані при рівномірному розташуванні 20 опорних пунктів.

Наукова новизна. У роботі вперше здійснена системна оцінка як кількості, так і просторового розміщення опорних пунктів у фотограмметрії із використанням БПЛА, що надає емпіричне обґрунтування оптимальних стратегій їх розташування.

Практична значимість. Отримані результати мають практичну цінність для фахівців у сфері картографування за допомогою БПЛА, адже свідчать, що для досягнення точності, необхідної для карт масштабу 1:1 000, достатньо використання 20 рівномірно розміщених опорних пунктів. Це дозволяє підвищити ефективність польових робіт і забезпечити високу якість даних.

Ключові слова: опорні пункти, цифрова модель поверхні, безпілотний літальний апарат

References.

1. Minh, D. T., & Dung, N. B. (2023). Applications of UAVs in mine industry: A scoping review. Journal of Sustainable Mining, 22(2), 128-145. https://doi.org/10.46873/2300-3960.1384

2. Kaushal, H., & Bhatnagar, H. (2022). Application of Drones in Mining industry-rules, guidelines and case study. Journal of emerging technologies and innovative research, 12, 459-470.

3. Bhandari, B., Oli, U., Pudasaini, U., & Panta, N. (2015). Generation of high resolution DSM using UAV images. FIG working week, 17-21. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/311650666

4. Puniach, E., Gruszczyński, W., Ćwiąkała, P., & Matwij, W. (2021). Application of UAV-based orthomosaics for determination of horizontal displacement caused by underground mining. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 174, 282-303. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2021.02.006

5. Vemulapalli, S. C., & Mesapam, S. (2021). Slope stability analysis for mine hazard assessment using uav. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 49, 1483-1491. https://doi.org/10.1007/s12524-020-01239-9

6. Carabassa, V., Montero, P., Alcañiz, J. M., & Padró, J.-C. (2021). Soil erosion monitoring in quarry restoration using drones. Minerals, 11(9), 949. https://doi.org/10.3390/min11090949

7. Nguyen, B. D. (2023). Identifying the Potential Application of Unmanned Aerial Vehicle Technology in Mine Waste Dumps. Inżynieria Mineralna, 52(2). http://doi.org/10.2922/IM-2023-02-2

8. Baltiyeva, A., Orynbassarova, E., Zharaspaev, M., & Akhmetov, R. (2023). Studying sinkholes of the earth’s surface involving radar satellite interferometry in terms of Zhezkazgan field, Kazakhstan. Mining of Mineral Deposits, 17(4), 61-74. https://doi.org/10.33271/mining17.04.061

9. Gehrke, S., Morin, K., Downey, M., Boehrer, N., & Fuchs, T. (2010). Semi-global matching: An alternative to LIDAR for DSM generation. Proceedings of the 2010 Canadian Geomatics Conference and Symposium of Commission I, 2(6), 1-6. Retrieved from https://www.isprs.org/proceedings/XXXVIII/part1/11/11_01_Paper_121.pdf

10.      Lastilla, L., Belloni, V., Ravanelli, R., & Crespi, M. J. R. S. (2021). DSM generation from single and cross-sensor multi-view satellite images using the new agisoft metashape: The case studies of Trento and Matera (Italy). Remote Sensing, 13(4), 593. https://doi.org/10.3390/rs13040593

11.      Hwang, J. T., Chen, Y. W., Lian, W. Y., Yang, Y. Y., & Chu, T. C. (2015). DSM generation on the shade of tree area of aerial photogrammetry. 2015 23 ^rd International Conference on Geoinformatics, 1-4. https://doi.org/10.1109/GEOINFORMATICS.2015.7378601

12.      Ulvi, A. (2021). The effect of the distribution and numbers of ground control points on the precision of producing orthophoto maps with an unmanned aerial vehicle. Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 20(6), 806-817. https://doi.org/10.1080/13467581.2021.1973479

13.      Ulvi, A. (2018). Analysis of the utility of the unmanned aerial vehicle (UAV) in volume calculation by using photogrammetric techniques. International journal of engineering and geosciences, 3(2), 43-49. https://doi.org/10.26833/ijeg.377080

14.      Nguyen, L. Q. (2021). Accuracy assessment of open-pit mine’s digital surface models generated using photos captured by Unmanned Aerial Vehicles in the post-processing kinematic mode. Journal of Mining and Earth Sciences, 62(4), 38-47. https://doi.org/10.46326/JMES.2021.62(4).05

15.      Clapuyt, F., Vanacker, V., & Van Oost, K. (2016). Reproducibility of UAV-based earth topography reconstructions based on Structure-from-Motion algorithms. Geomorphology, 260, 4-15. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2015.05.011

16.      Rock, G., Ries, J., & Udelhoven, T. (2012). Sensitivity analysis of UAV-photogrammetry for creating digital elevation models (DEM). The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 38, 69-73. https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XXXVIII-1-C22-69-2011

17.      Nouwakpo, S. K., Weltz, M. A., & McGwire, K. (2016). Assessing the performance of structure-from-motion photogrammetry and terrestrial LiDAR for reconstructing soil surface microtopography of naturally vegetated plots. Earth Surface Processes and Landforms, 41(3), 308-322. https://doi.org/10.1002/esp.3787

18.      Oniga, V.-E., Breaban, A.-I., Pfeifer, N., & Chirila, C. (2020). Determining the suitable number of ground control points for UAS images georeferencing by varying number and spatial distribution. Remote Sensing, 12(5), 876. https://doi.org/10.3390/rs12050876

19.      Martínez-Carricondo, P., Agüera-Vega, F., Carvajal-Ramírez, F., Mesas-Carrascosa, F. J., García-Ferrer, A., & Pérez-Porras, F. J. (2018). Assessment of UAV-photogrammetric mapping accuracy based on variation of ground control points. International journal of applied earth observation and geoinformation, 72, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.jag.2018.05.015

20.      Sanz-Ablanedo, E., Chandler, J. H., Rodríguez-Pérez, J. R., & Ordóñez, C. (2018). Accuracy of unmanned aerial vehicle (UAV) and SfM photogrammetry survey as a function of the number and location of ground control points used. Remote Sensing, 10(10), 1606. https://doi.org/10.3390/rs10101606

21.      Gomes Pessoa, G., Caceres Carrilho, A., Takahashi Miyoshi, G., Amorim, A., & Galo, M. (2021). Assessment of UAV-based digital surface model and the effects of quantity and distribution of ground control points. International Journal of Remote Sensing, 42(1), 65-83. https://doi.org/10.1080/01431161.2020.1800122

22.      Agüera-Vega, F., Carvajal-Ramírez, F., & Martínez-Carricondo, P. (2017). Assessment of photogrammetric mapping accuracy based on variation ground control points number using unmanned aerial vehicle. Measurement, 98, 221-227. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2016.12.002

23.      Long, N. Q., Goyal, R., Bui, L. K., Cuong, C. X., Canh, L. V., Minh, N. Q., & Bui, X. N. (2021). Optimal choice of the number of ground control points for developing precise DSM using light-weight UAV in small and medium-sized open-pit mine. Archives of Mining Sciences, 66(3), 369-384. https://doi.org/10.24425/ams.2021.138594

24.      Rangel, J. M. G., Gonçalves, G. R., & Pérez, J. A. (2018). The impact of number and spatial distribution of GCPs on the positional accuracy of geospatial products derived from low-cost UASs. International Journal of Remote Sensing, 39(21), 7154-7171. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.29670.52807

25.      Villanueva, J. K. S., & Blanco, A. C. (2019). Optimization of ground control point (GCP) configuration for unmanned aerial vehicle (UAV) survey using structure from motion (SFM). The international archives of the photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences, 42, 167-174. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-4-W12-167-2019

26.      Shahbazi, M., Sohn, G., Théau, J., & Menard, P. (2015). Development and evaluation of a UAV-photogrammetry system for precise 3D environmental modeling. Sensors, 15(11), 27493-27524.
https://doi.org/10.3390/s151127493

27.      Nguyen, Q. L., Bui, X. N., Cao, X. C., & Le, V. C. (2019). An approach of mapping quarries in Vietnam using low-cost Unmanned Aerial Vehicles. Inżynieria Mineralna, 21. https://doi.org/10.29227/IM2025-n1-v1

28.      Tonkin, T. N., & Midgley, N. G. (2016). Ground-control networks for image based surface reconstruction: An investigation of optimum survey designs using UAV derived imagery and structure-from-motion photogrammetry. Remote Sensing, 8(9), 786. https://doi.org/10.3390/rs8090786

29.      Long, N. Q. (2021). Research proposes a process of establishing large scale topographic maps 1:2,000, 1:1,000 and 1:500 for the topographic of open pit mine area in vietnam using low-cost uavs and common cameras. Ministerial-level scientific research project.

• < Попередня
• Наступна >