Coupling Satellite Images and Unmanned Aerial Vehicle Data to Monitor the Exploitation of Open-Pit Mine

Discovering the variation of an open-pit mine in vertical, horizontal, and temporal dimensions as well to characterize the stages and the trends of the exploitation are indispensable tasks which provide information supporting decision making and planning for sustainable development of the mining industry. Remote sensing technique with the advantages of multi-spatial, multi-spectral, multi-temporal resolution is a promising solution to meet the information requirement. This study proposes an approach of coupling the high-resolution satellite images and Unmanned Aerial Vehicle (UAV) data to observe the variation of Tan An open rocky mine during its lifetime. Five satellite images with the resolution of 0.5 m acquired in 2006, 2012, 2014, 2016, 2018, and two ortho-images with 0.034 m resolution constructed from UAV photos captured in 2019, 2020 are used to make land cover maps. The analysis of land cover changes discovers 3 stages of open-pit mine exploitation consisting of unprompted exploitation, exploiting outbreak and stable exploitation corresponding to the changes in the mine. Besides, two Digital Surface Models (DSM) constructed by UAV photos are compared to calculate the elevation and volume changes. The assessment of the correlation between elevation change and land cover change indicates that the mineral exploitation is in the vertical range from 645 m to 660 m, and the exploitation trend is following the horizontal expansion rather than the deep excavation. Additionally, this experiment results in 79,422 m3 of mineral taken from the mine, and 34,022 m3 of soil used for the restoration within a year from June 2019 to June 2020.

Monitorowanie zmienności kopalni odkrywkowej w wymiarze pionowym, poziomym i czasowym oraz scharakteryzowanie etapów i trendów eksploatacji są niezbędnymi zadaniami niezbędnymi do dostarczenia informacji wspomagających podejmowanie decyzji i planowanie zrównoważonego rozwoju górnictwa. Technika teledetekcji z zaletami wieloprzestrzennej, wielospektralnej, wieloczasowej rozdzielczości jest obiecującym rozwiązaniem spełniającym powyższe wymaganie. Niniejsze badanie proponuje podejście po-legające na połączeniu obrazów satelitarnych o wysokiej rozdzielczości i danych z bezzałogowego statku powietrznego (BSP) w celu obserwacji zmian w otwartej kopalni skalnej Tan An w czasie jej życia. Pięć zdjęć satelitarnych o rozdzielczości 0,5 m, pozyskanych w latach 2006, 2012, 2014, 2016, 2018 oraz dwa ortofotomapy o rozdzielczości 0,034 m wykonane ze zdjęć BST wykonanych w 2019, 2020 r. Są wykorzystywane do tworzenia map pokrycia terenu. Analiza zmian pokrycia terenu ujawnia 3 etapy eksploatacji kopalni odkrywkowej, na które składają się: eksploatacja niezamówiona, ognisko eksploatacyjne oraz etapy stabilnej eksploatacji odpowiadające zmianie pokrycia terenu w kopalni. Ponadto porównuje się dwa modele numeryczne powierzchni (MNP) zbudowane na podstawie zdjęć BSP, aby obliczyć wysokość i zmiany objętości kopalni. Ocena korelacji między zmianą wysokości a zmianą pokrycia terenu wskazuje, że eksploatacja kopaliny mieści się w przedziale od 645 m do 660 m npm, a trend eksploatacji raczej według ekspansji poziomej niż metodą wydobywczą. Dodatkowo, w wyniku tego doświadczenia uzyskano 79 422 m3 gruntów pobranego z kopalni oraz 34022 m3 gruntów użytej do rekultywacji w ciągu roku od czerwca 2019 do czerwca 2020.