Порівняльна оцінка застосування RTK та non-RTK технологій безпілотних літальних апаратів у маркшейдерській практиці з контролем точності на основі геодезичної мережі опорних точок
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2025-2(96)-390-397Ключові слова:
БПЛА, RTK, GNSS, GPS-приймач, фотограмметрія, опорні точки (GCP), контрольні точки (CP), опорна геодезична мережа, цифрова модель рельєфу (ЦМР), ортофотоплан, репроєкційна похибка, ANOVA, точність позиціонування, маркшейдерія, геодезія, геодезичні вимірювання, топографічна зйомка, відкриті гірничі роботиАнотація
У роботі представлено результати комплексного порівняльного аналізу застосування RTK та non-RTK безпілотних літальних апаратів (БПЛА) для маркшейдерського моніторингу відкритих гірничих робіт. Дослідження базується на повнофакторному експерименті з трьома сценаріями: RTK із використанням наземних опорних точок, non-RTK із аналогічною мережею та RTK без наземного геодезичного забезпечення. Мережу з 12 контрольних точок закладено методом статичних GNSS-спостережень із точністю ±5 мм, що забезпечило незалежну перевірку результатів. Обробка даних, виконана у спеціалізованому програмному забезпеченні із стандартизованими параметрами, дозволила виключити вплив варіацій алгоритмів на точність. Отримані результати показали, що RTK-технологія забезпечує стабільну точність позиціонування з RMS-похибками 4–5 см, що у 5–6 разів краще порівняно з non-RTK-системами. Найбільш суттєве поліпшення спостерігається для висотної компоненти (до 13,7 раза). Важливим науковим результатом є доведена можливість відмови від наземних опорних точок: різниця між RTK-зйомками з GCP та без них становить менше 1 см, що не перевищує допустимих меж для маркшейдерських робіт. Аналіз параметрів калібрування камери підтвердив вищу стабільність RTK-систем (у 12,5 раза менші стандартні відхилення фокусної відстані), а багатофакторний ANOVA (p < 0,001) статистично підтвердив значущий вплив технології позиціонування на точність усіх координатних компонент. Практична цінність полягає у можливості скорочення витрат на польові роботи до 84 % при одночасному підвищенні точності у 3–6 разів. Представлена методика дозволяє оптимізувати вибір технологій позиціонування залежно від класу завдання та підтверджує перспективність RTK-БПЛА для повної або часткової відмови від традиційних наземних опорних мереж.
Посилання
Systema zabezpechennia tochnosti heometrychnykh parametriv u budivnytstvi. Heodezychni roboty u budivnytstvi (2010), DBN V.1.3-2:2010, Minrehionbud Ukrainy, Kyiv, 32 р.
DSTU-N B V.1.3-1:2009 Systema zabezpechennia tochnosti heometrychnykh parametriv u budivnytstvi. Vykonannia vymiriuvan, rozrakhunok ta kontrol tochnosti heometrychnykh parametriv. Nastanova (2009), Minrehionbud Ukrainy, Kyiv, 64 р.
Instruktsiia z topohrafichnoho znimannia u masshtabakh 1:5000, 1:2000, 1:1000 ta 1:500 : HKNTA-2.04-02-98 (1998), Holovne upravlinnia heodezii, kartohrafii ta kadastru, Kyiv.
Martínez-Carricondo, P., Agüera-Vega, F. and Carvajal-Ramírez, F. (2023), «Accuracy assessment of RTK/PPK UAV-photogrammetry projects using differential corrections from multiple GNSS fixed base stations», Geocarto International.
Stöcker, C., Nex, F., Koeva, M. and Gerke, M. (2020), «Accuracy assessment of real-time kinematics (RTK) measurements on unmanned aerial vehicles (UAV) for direct geo-referencing», Geo-spatial Information Science, Vol. 23, рр. 165–181.
Taddia, Y., Stecchi, F. and Pellegrinelli, A. (2023), «Assessment of accuracy in unmanned aerial vehicle (UAV) pose estimation with the REAL-time kinematic (RTK) method on the example of DJI Matrice 300 RTK», Sensors.
He, S., Chen, X., Wang, Z. et al. (2019), «A review of UAV monitoring in mining areas: current status and future perspectives», International Journal of Coal Science and Technology, Vol. 6, pp. 320–333.
Park, S. and Choi, Y. (2020), «Applications of unmanned aerial vehicles in mining from exploration to reclamation: a review», Minerals, Vol. 10, No. 663.
Rossi, P., Mancini, F., Dubbini, M. et al. (2017), «Combining nadir and oblique UAV imagery to reconstruct quarry topography: methodology and feasibility analysis», European Journal of Remote Sensing, Vol. 50, рр. 211–221.
Esposito, G., Mastrorocco, G., Salvini, R. et al. (2017), «Application of UAV photogrammetry for the multi-temporal estimation of surface extent and volumetric excavation in the Sa Pigada Bianca open-pit mine, Sardinia, Italy», Environmental Earth Sciences.
Zhan, X., Liu, J., Lian, X. and Wang, B. (2024), «Comparative analysis of surface deformation monitoring in a mining area based on UAV-lidar and UAV photogrammetry», The Photogrammetric Record, Vol. 39, pp. 89–112.
Peppa, M.V., Hall, J., Goodyear, J. and Mills, J.P. (2019), «Photogrammetric assessment and comparison of DJI Phantom 4 Pro and Phantom 4 RTK small unmanned aircraft systems», International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, pp. 503–509.
Söğütcü, G. and Kaya, Ş. (2024), «Monitoring slope stability: a comprehensive review of UAV applications in open-pit mining», Land.
Hlotov, V. and Hunina, A. (2018), «Rozrobka ta doslidzhennia BPLA dlia aerofotoznimannia», Heodeziia, kartohrafiia ta aerofotoznimannia, Issue 87, pp. 68–80.
Hlotov, V., Shylo, Y., Yatskivskyi, Y. et al. (2023), «Study of karst manifestations in Solotvyno based on aerial photography from a UAV», Reports on Geodesy and Geoinformatics, Vol. 113, рp. 47–54.
Список використаної літератури:
Система забезпечення точності геометричних параметрів у будівництві. Геодезичні роботи у будівництві : ДБН В.1.3-2:2010. – Київ : Мінрегіонбуд України, 2010. – 32 с.
Система забезпечення точності геометричних параметрів у будівництві. Виконання вимірювань, розрахунок та контроль точності геометричних параметрів. Настанова : ДСТУ-Н Б В.1.3-1:2009. – Київ : Мінрегіонбуд України, 2009. – 64 с.
Інструкція з топографічного знімання у масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 та 1:500 : ГКНТА-2.04-02-98. – Київ : Головне управління геодезії, картографії та кадастру, 1998.
Martínez-Carricondo P. Accuracy assessment of RTK/PPK UAV-photogrammetry projects using differential corrections from multiple GNSS fixed base stations / P.Martínez-Carricondo, F.Agüera-Vega, F.Carvajal-Ramírez // Geocarto International. – 2023.
Accuracy assessment of real-time kinematics (RTK) measurements on unmanned aerial vehicles (UAV) for direct geo-referencing / C.Stöcker, F.Nex, M.Koeva, M.Gerke // Geo-spatial Information Science. – 2020. – Vol. 23. – Р. 165–181.
Taddia Y. Assessment of accuracy in unmanned aerial vehicle (UAV) pose estimation with the REAL-time kinematic (RTK) method on the example of DJI Matrice 300 RTK / Y.Taddia, F.Stecchi, A.Pellegrinelli // Sensors. – 2023.
A review of UAV monitoring in mining areas: current status and future perspectives / S.He, X.Chen, Z.Wang and other // International Journal of Coal Science and Technology. – 2019. – Vol. 6. – P. 320–333.
Park S. Applications of unmanned aerial vehicles in mining from exploration to reclamation: a review / S.Park, Y.Choi // Minerals. – 2020. – Vol. 10, № 663.
Combining nadir and oblique UAV imagery to reconstruct quarry topography: methodology and feasibility analysis / P.Rossi, F.Mancini, M.Dubbini and other // European Journal of Remote Sensing. – 2017. – Vol. 50. – Р. 211–221.
Application of UAV photogrammetry for the multi-temporal estimation of surface extent and volumetric excavation in the Sa Pigada Bianca open-pit mine, Sardinia, Italy / G.Esposito, G.Mastrorocco, R.Salvini and other // Environmental Earth Sciences. – 2017.
Comparative analysis of surface deformation monitoring in a mining area based on UAV-lidar and UAV photogrammetry / X.Zhan, J.Liu, X.Lian, B.Wang // The Photogrammetric Record. – 2024. – Vol. 39. – P. 89–112.
Photogrammetric assessment and comparison of DJI Phantom 4 Pro and Phantom 4 RTK small unmanned aircraft systems / M.V. Peppa, J.Hall, J.Goodyear, J.P. Mills // International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – 2019. – P. 503–509.
Söğütcü G. Monitoring slope stability: a comprehensive review of UAV applications in open-pit mining / G.Söğütcü, Ş.Kaya // Land. – 2024.
Глотов В. Розробка та дослідження БПЛА для аерофотознімання / В.Глотов, А.Гуніна // Геодезія, картографія та аерофотознімання. – 2018. – Вип. 87. – С. 68–80.
Study of karst manifestations in Solotvyno based on aerial photography from a UAV / V.Hlotov, Y.Shylo, Y.Yatskivskyi and other // Reports on Geodesy and Geoinformatics. – 2023. – Vol. 113. – P. 47–54.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олександр Анатолійович Янович, Володимир Володимирович Котенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
