Формування цифрової моделі гірничодобувного об’єкта України на основі багатосенсорного моніторингу БПЛА

Abstract

Розрахунково-пояснювальна записка: 69 сторінок тексту, 3 таблиць, 4 рисунків, використано 27 джерел інформації.

Стрімкий розвиток безпілотних авіаційних комплексів (БпАК) у поєднанні з удосконаленням сенсорного обладнання сприяв суттєвому підвищенню ефективності збору геопросторової інформації. Сучасні безпілотні літальні апарати оснащуються компактними високопродуктивними сенсорами, здатними в автоматизованому режимі отримувати та обробляти значні обсяги просторових даних. Завдяки цьому БПЛА широко застосовуються для дослідження природних і техногенних об'єктів, моніторингу довкілля, інженерних споруд, а також територій із підвищеним антропогенним навантаженням. Використання безпілотних літальних апаратів має низку суттєвих переваг порівняно з традиційними методами геодезичних і фотограмметричних робіт. До основних переваг належать скорочення витрат на польові дослідження, оперативність повторних обстежень, висока швидкість отримання результатів, достатня точність просторових даних та можливість виконання робіт на важкодоступних територіях. Це забезпечило широке впровадження БПЛА у геології, гірничодобувній промисловості, сільському та лісовому господарстві, екологічному моніторингу, землеустрої та інших галузях. Особливо важливим є застосування безпілотних технологій у гірничодобувній промисловості, де постійний контроль стану кар'єрів, відвалів, териконів, хвостосховищ та інших техногенних об'єктів є необхідною умовою безпечної експлуатації підприємств і мінімізації негативного впливу на навколишнє середовище. Для України ця проблема є актуальною через значну кількість підприємств гірничодобувного комплексу, що потребують регулярного моніторингу технічного та екологічного стану територій. Метою роботи є дослідження сучасних можливостей використання безпілотних літальних апаратів та їхнього сенсорного обладнання для збору геопросторових даних під час моніторингу об'єктів гірничодобувної промисловості, а також аналіз ефективності застосування різних технологій дистанційного зондування Землі. Об'єктом дослідження є процес моніторингу територій гірничодобувної промисловості із застосуванням безпілотних літальних апаратів. Предметом дослідження є методи отримання, обробки та аналізу геопросторових даних, одержаних за допомогою сенсорного обладнання безпілотних літальних апаратів, зокрема фотограмметричних камер, мультиспектральних сенсорів та систем лазерного сканування (LiDAR). У роботі здійснено огляд сучасних типів безпілотних літальних апаратів і сенсорного обладнання, що застосовується для збору геопросторової інформації. Проведено аналіз особливостей їх використання під час моніторингу об'єктів гірничодобувної промисловості, систематизовано сучасні наукові підходи до інтеграції різних сенсорних платформ та оцінено перспективи комплексного використання фотограмметричних систем, мультиспектральних камер і LiDAR-технологій. Особливу увагу приділено можливостям створення високоточних ортофотопланів, цифрових моделей рельєфу та тривимірних моделей місцевості, що дозволяють здійснювати контроль деформацій земної поверхні, визначати обсяги видобутих матеріалів, оцінювати стан техногенних об'єктів і контролювати ефективність рекультивації порушених земель. На основі проведеного аналізу сформульовано рекомендації щодо використання БПЛА для моніторингу гірничодобувних територій, оцінювання екологічного впливу виробничої діяльності та планування природоохоронних заходів. Розглянуто перспективи подальшого розвитку безпілотних технологій та інтеграції отриманих геопросторових даних у геоінформаційні системи для підтримки прийняття управлінських рішень. Практична цінність роботи полягає в узагальненні сучасних підходів до використання безпілотних літальних апаратів у гірничодобувній галузі, визначенні переваг комплексного застосування різних сенсорних систем та розробленні рекомендацій щодо підвищення ефективності моніторингу техногенних територій. Отримані результати можуть бути використані підприємствами гірничодобувної промисловості, проєктними організаціями, природоохоронними установами та органами державного контролю для здійснення оперативного моніторингу, оцінювання стану територій і підтримки прийняття обґрунтованих управлінських рішень.