Quản lý hoạt động khai thác đá bằng thiết bị bay không người lái ở mỏ đá Tà Zôn 2

Tiếp đến, nhóm tác giả so sánh
và hiệu chỉnh DEM của khu vực mỏ, thu được kết quả biến động của khối địa chất ở mỏ đá Tà Zôn
2 là 21.908 47 m3 . Từ các kết quả thu nhận được, nghiên cứu khẳng định tính khả thi, độ tin cậy
của phương pháp. Qua đó, nghiên cứumở ra phương pháp quản lý mới hoạt động khai thác ở các
mỏ đá lộ thiên đối với công tác quản lý Nhà nước.
Từ khoá: Quản lý hoạt động khai thác mỏ, Mỏ lộ thiên, Thiết bị bay không người lái, GIS
GIỚI THIỆU
Trong quá trình phát triển và xây dựng đất nước, tận
dụng tài nguyên khoáng sản trong nước là một việc
làm cần thiết. Vì vậy, hiện tại Việt Nam có rất nhiều
mỏ tài nguyên, khoáng sản đã và đang được khai thác.
Để việc khai thác có hiệu quả cao nhất, các nhà đầu tư
cần phải tối ưu việc vận hànhmỏ các giai đoạn quản lý
mỏ. Điều đó đặt ramột bài toán là phải quản lýmỏ sao
cho vừa tinh gọn, vừa chính xác và việc sử dụng thiết
bị bay không người lái (UAV) có thể đáp ứng được các
yêu cầu trên.
UAV (Unmanned Aerial Vehicle –Thiết bị bay không
người lái) làmột loạimáy bay không có phi công trong
buồng lái mà được điều khiển từ xa hoặc được lập
trình sẵn lộ trình bay1. UAV được sử dụng lần đầu
với mục đích quân sự (đánh bom các mục tiêu) vào
năm 1849. Từ thế chiến, UAV được phát triển mạnh
nhưng chủ yếu cũng chỉ phục vụ mục đích quân sự 2.
Hiện tại, UAV được phân ra làm 2 loại chính là: cánh
cố định và cánh là các rotor. 2 loại này có những đặc
tính kĩ thuật và chức năng khác nhau, nên tùy vàomục
đích và nhu cầu mà đưa ra lựa chọn.
Ngày nay, máy bay không người lái (UAV) được sử
dụng phổ biến và rộng rãi trên mọi lĩnh vực ở khắp
nơi trên thế giới, như là lĩnh vực dân dụng, thương
mại, quân sự và không gian vũ trụ. Trong lĩnh vực
dân dụng, máy bay không người lái hỗ trợ con người
cứu hộ thảm họa, nghiên cứu khảo cổ học, bảo tồn
thiên nhiên Trong dân dụng, UAV được dùng để
chụp ảnh, làmphim, quảng bá cho du lịch, nghiên cứu
khoa học, khảo sát xây dựng, cũng như giám sát trồng
trọt.
Bên cạnh những ứng dụng trên, máy bay không người
lái còn cung cấp cho kỹ sư khả năng quản lý khu vực
khai thác mỏ. Điển hình là khả năng xây dựng bản đồ
cao độ như Silviya Filipova (2016)3 đã thực hiện và
tính toán sản lượng khai thác như P. L. Raeva (2016) 4
đã nghiên cứu. Nhờ vào khả năng củamáy bay không
người lái mà việc quán lý, giám sát các hoạt động khai
thác mỏ trên thế giới đã trở nên hiệu quả hơn, với
thời gian đo đạc được giảm thiểu, tăng độ chính xác
và giảm chi phí vận hành, theo Lee Sungjae & Choi
Yosoon (2015)5.
Hiện nay, ở Việt Nam, các số liệu đo đạc thực tế ở
các mỏ bằng phương pháp truyền thống đã đáp ứng
một phầnmục tiêu quản lý đặt ra. Tuy nhiên, phương
pháp truyền thống có những hạn chế ví dụ như thời
gian đo đạc, xử lý lâu, số điểm đo đạc ít so với UAV và
cần phải đo trực tiếp ở những vách đá gây nguy hiểm
cho người thực hiện.
Trích dẫn bài báo này: Vĩ V T T, Tú T A, Được N T, Quân C M, Phong L T, Anh P N, Marzec A, Duy P T N. Quản 
lý hoạt động khai thác đá bằng thiết bị bay không người lái ở mỏ đá Tà Zôn 2 . Sci. Tech. Dev. J. - Eng. 
Tech.; 2(SI2):SI74-SI79.
SI74
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI74-SI79
Vì vậy, hoàn toàn có thể và cần thiết để cải thiện hiệu
quả và tăng cường ứng dụng công nghệmới vào trong
công tác quản lý.
KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Mỏ đá xây dựng Tà Zôn 2 nằm ở phía Nam núi Tà
Zôn, thuộc tỉnh BìnhThuận với diện tích lậpmô hình
số độ cao là 30 ha như trên Hình 1. Mỏ đá Tà Zôn 2
được cấp phép khai thác kể từ tháng 12/1996, với công
suất hiện tại khoảng 100.000 m3/năm.
Hình 1: Mỏ đá Tà Zôn 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp thực địa
Dữ liệu thực địa gồm ảnh chụp bằng UAV được thu
thập tại mỏ Tà Zôn 2 vào tháng tháng 10/2018 với 633
tấm ảnh và tháng 2/2019 với 610 tấm ảnh, độ cao bay
chụp 100m, độ phủ theo hướng bay là 90%, và độ phủ
bên là 70%.
Đámmây điểm
Đám mây điểm là một bộ dữ liệu số lượng lớn được
lưu trữ trong không gian ba chiều. Đám mây điểm
thường được tạo từ máy quét 3D, máy này thu thập
một số lượng lớn các điểm nằm trên bề mặt của vật
thể như Hình 2.
Đám mây điểm được hình thành theo nguyên tắc
Structure fromMotion (SfM) đó là xây dựngmô hình
3D dựa trên việc chồng hàng loạt các bức cảnh lại với
nhau (Hình 3). Phương pháp SfM hoàn toàn tự động
nhận diện và phát hiện vị trí ảnh. Nhờ vào một quy
trình xử lý lặp đi lặp lại nhiều lần, một bộ dữ liệu
gồm nhiều thuộc tính sẽ được trích xuất tự động từ
các hình ảnh chồng chéo lên nhau (Snavely, 2008) 6.
Phương pháp này phù hợp nhất với các bộ ảnh có độ
chồng phủ cao chụp toàn bộ cấu trúc ba chiều, nhất
là các bộ ảnh được chụp trên cao theo các tuyến7.
Hình 2: Hình ảnh một đámmây điểm
Hình 3: Cơ chế xây dựng đámmây điểm
KẾT QUẢ
Hình 4: Quy trình xử lý kết quả
Đámmây điểm
Từ hơn 600 tấm ảnh của mỗi đợt, dựa trên quy trình
xử lý đã được thiết kế như Hình 4, nhóm tác giả sử
dụng phầnmềm chuyên dụng để cân chỉnh và nội suy
ra hàng loạt sản phẩm khác như: bản đồ địa hình, ảnh
ghép toàn khu vực, mô hình 3D
SI75
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI74-SI79
Hình 5 là đámmâyđiểm sau khi xử lý với tổng số điểm
1.178.000/ha thể hiện như một bề mặt 3D.
Các điểm đám mây này cũng chứa những thông tin
về màu sắc giúp cho việc phân loại giữa đất, cây xanh
và đá. Nhờ vậy, có thể áp dụng trong các trường hợp
tính toán sản lượng khai thác đá ở khu vực có nhiều
lớp thực vật.
Hình 5: Kết quả đámmây điểm
Đặc điểm địa hình
Từ bộ dữ liệu của đám mây điểm, xuất ra mô hình
số độ cao của khu vực nghiên cứu. Địa hình mỏ Tà
Zôn 2 xung quanh cao trung bình cao 90m tương ứng
vách moong và thấp ở giữa trung bình 50m là trũng
thu nước của mỏ.
Ngoài ra, đường đồng mức không phải chỉ là những
đường cong khép kín, mà còn bị gấp khúc ở nhiều chỗ
cho thấy rõ cách vách khai thác.
Ảnh trực giao
Cũng từ dữ liệu đám mây điểm, kèm thêm thông tin
cao độ từ mô hình số độ cao và hình ảnh ban đầu để
suy ra được hình ảnh chụp từ trên không của toàn khu
vực.
Hình6: Ảnh trực giaoghép từ các bức ảnh riêngbiệt
Kết quả thu được ở đây được ghép và nắn từ hơn 600
ảnh ban đầu có thể nhận diện (Hình 6). Độ phân giải
không gian của ảnh thu được là 2.5 cm/pixel.
Biến đổi địa hình
Để xác định khu vực đã khai thác, hai bộ dữ liệu thu
thập từmỏ vào thời điểm 10/2018 và 02/2019 được so
sánh (Hình 7). Diện tíchmặt nước được cắt bỏ do cao
độ mặt nước thay đổi theo mùa.
TheoHình 7 và kết quả thực địa cho thấy có 3 khu vực
riêng biệt gồm:
1/ Khu vực (A) sáng màu là khu khai thác trong thời
gian quan sát chiếm 11% số lượng pixel tính toán.
2/ Khu vực (B) sẫm màu là khu vực không có hoạt
động khai thác, chiếm 89% số lượng pixel tính toán,
được xem là khu vực không đổi về cao độ.
3/ Khu vực đang chặt cây và bóc phủ, khu vực này
không đánh giá trong phạm vi bài báo này.
Bảng 1 thể hiện kết quả tính toán thể tích đã khai thác
trong thời gian quan sát. Sai số của phương pháp được
xác định trên cùng một diện tích khảo sát của vùng
(A) trên cơ sở của tổng thể tích thay đổi vùng (B), tức
384m3x11%/89%, kết quả 47m3, và với kích thước của
1 pixel trong nghiên cứu là 9,5cm x 9,5cm. Kết quả
cuối cùng, khối lượng khai thác trong thời gian quan
sát là 21.908 47 m3.
Như vậy, kết quả đánh giá sai số cho thấy phương
pháp có độ tin cậy rất cao.
Bảng 1: Thông số tính toán
Tổng số pixel Tổng giá
trị pixel
(m)
Thể tích
thay đổi
(m3)
Vùng
(A)
812.001 2.427.520 21.908
Vùng (B) 6.597.286 42.529 384
THẢO LUẬN
Đầu tiên, với sự phát triển của công nghệ, những nhà
địa chất hoặc các nhà quản lý hoàn toàn có thể nắm
bắt và tận dụng để nâng cấp hiệu suất làm việc. Đặc
biệt thiết bị bay không người lái đem đến rất nhiều
những ứng dụng trong quản lý, trong đó có quản lý
mỏ: xây dựng mô hình 3D, xây dựng ảnh trực giao để
quan sát, xây dựng bản đồ, tính toán sản lượng khai
thác.
Thứ hai, đám mây điểm đã thể hiện được vai trò của
mình trong quá trình quản lý, giám sát hoạt động khai
thác mỏ. Đám mây điểm là yếu tố mới và then chốt
trong nghiên cứu, vì từ đó giúp xây dựng chính xác
nhiều sản phẩm có tính ứng dụng cao hơn. Khi xử lý
SI76
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI74-SI79
Hình 7: Biến động địa hình khu vực khai thác qua hai thời điểm 10/2018 – 02/2019 tại mỏ Tà Zôn 2
cần ưu tiên mức độ chính xác cao nhất cho đám mây
điểm cơ sở để tăng độ chính xác cho kết quả về sau.
Bên cạnh đó, khi xây dựng đámmây điểm dày đặc chỉ
cần sử dụng ở mức độ trung bình để cân bằng giữa
thời gian và chất lượng.
Thứ ba, ảnh trực giao đem lại các nhìn vừa tổng quan
khu vực khai thác, vừa cung cấp khả năng quan quan
sát và quản lý các chi tiết nhỏ trong quá trình hoạt
động. Ví dụ như quản lý số lượng xe múc, xe tải đang
vận chuyển hoặc quản lý số lượng công nhân đang
hoạt động. Tuy nhiên cũng cần chú ý đến bộ dữ liệu
hình ảnh đầu vào, nếu không sau khi xử lý sẽ để lại
một vài vị trí bị mất thông tin, mất hình ảnh.
Cuối cùng, kết quả của biến đổi địa hình cũng rất khả
quan. Sau khi phân tích và xử lý sai số hai thời điểm
tại mỏ Tà Zôn 2 (từ 10/2018 – 02/2018), nghiên cứu
đưa ra kết quả sản lượng khai thác là: 21.908 47m3.
KẾT LUẬN
Từ các bức ảnh chụp ngoài thực địa bằng thiết bị bay
không người lái Phantom 4 kết hợp với sử dụng phần
mềm chuyên dụng, hoàn toàn có thể cho ra nhiều sản
phẩm khác nhau phục vụ cho việc giám sát và quản lý
mỏ.
Đám mây điểm là yếu tố mới và then chốt trong
nghiên cứu. Từ hơn 600 tấm ảnh thực địa, có thể tái
tạo 1.178.000 điểm giá trị/ha phục vụ cho việc nghiên
cứu về sau.
Ảnh trực giao đem lại cái nhìn vừa tổng quan khu vực
khai thác, vừa cung cấp khả năng quan quan sát và
quản lý các chi tiết nhỏ trong quá trình hoạt động.
Kết quả tính toán sản lượng khai thác của khu mỏ
cũng hoàn toàn có thể được sử dụng trong kiểm tra
số liệu báo cáo của các doanh nghiệp.
Tóm lại, thông qua các sản phẩm trên, có thể nói rằng
thiết bị bay không người lái đem lại một phương pháp
mới để quản lý và giám sát hoạt động khai thác ở các
mỏ khai thác lộ thiên.
LỜI CẢMƠN
Nhóm tác giả cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa-Đại
học Quốc gia Tp.HCMđã hỗ trợ một phần kinh phí cho
nghiên cứu này.
Nhóm tác giả cũng cảm ơn Cty CP VLXD và Khoáng
sản BìnhThuận đã phối hợp thực hiện nghiên cứu này.
SI77
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI74-SI79
DANHMỤC TỪ VIẾT TẮT
DEM: Digital Elevation Model - Mô hình số độ cao
UAV: Unmanned Aerial Vehicle – Thiết bị bay không
người lái
GIS: Geographic Information system - Hệ thống
thông tin địa lý
SfM: Structure from Motion – Cấu trúc xây dựng từ
chuyển động
QGIS: Phần mềm GIS mã nguồn mở
XUNGĐỘT LỢI ÍCH
Nhóm tác giả xin camđoan rằng không có bất kỳ xung
đột lợi ích nào trong công bố bài báo.
ĐÓNGGÓP CỦA TÁC GIẢ
Võ TrầnThế Vĩ xử lý tổng hợp dữ liệu 2 đợt viết phần
kết quả.
Trần Anh Tú viết dàn ý, chỉnh sửa bài báo.
Nguyễn Thế Được viết phần phương pháp nghiên
cứu.
Chung Minh Quân hỗ trợ xử lý dữ liệu.
Lê Thanh Phong hỗ trợ kinh phí, thiết bị drone, sửa
bài.
Phùng Ngọc Anh hỗ trợ bay chụp dữ liệu đợt 1, cắm
mốc GCP.
Adriano Marzec hỗ trợ bay chụp dữ liệu lần 2, cắm
mốc GCP.
Phạm Trần Nhật Duy khảo sát thực phủ xung quanh
khu mỏ.
TÀI LIỆU THAMKHẢO
1. ICAO’s circular 328 AN/190: Unmanned Aircraft Systems. 2016;.
2. Remote Piloted Aerial Vehicles: An Anthology. 2016;Available
from: 
html.
3. Filipova S, Filipov D, Raeva P. Creating 3Dmodel of an open pit
quarry by UAV imaging and analysis in GIS, Proceedings, 6th
International Conference on Cartography andGIS. Albena, Bul-
garia. 2016;.
4. Raeva PL, Filipova SL, Filipov DG. Volume computation of a
stockpile – a study case comparing GPS and UAV measure-
ments in an open pit quarry. 2016;.
5. Lee S, Choi Y. Comparison of Topographic Surveying Results us-
ing a Fixed-wing and a Popular Rotary-wing Unmanned Aerial
Vehicle (Drone). 2016;.
6. Snavely N. Scene reconstruction and visualization from Inter-
net photo collections, University of Washington, USA;.
7. Westoby M, Brasington J, Glasser N, Hambrey M, Reynolds J.
’Structure-from-Motion’ photogrammetry: A low-cost, effec-
tive tool for geoscience applications. 2012;.
SI78
Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 2(SI2):SI74-SI79
Open Access Full Text Article Research Article
1Faculty of Geology and Petroleum
Engineering, Ho Chi Minh City
University of Technology, VNU
2The Ecole Nationale des Sciences
Géographiques
Correspondence
Vi Vo Tran The, Faculty of Geology and
Petroleum Engineering, Ho Chi Minh
City University of Technology, VNU
Email: thevivotran@gmail.com
Correspondence
Tu Tran Anh, Faculty of Geology and
Petroleum Engineering, Ho Chi Minh
City University of Technology, VNU
Email: trantu@hcmut.edu.vn
History
 Received: 2019-03-19
 Accepted:2019-09-12
 Published:2019-12-31
DOI :10.32508/stdjet.v2iSI2.484 
Copyright
© VNU-HCM Press. This is an open-
access article distributed under the
terms of the Creative Commons
Attribution 4.0 International license.
Researchmanaging exploit activity using unmanned aerial vehicle
at Ta Zonmine
Vi Vo Tran The1,*, Tu Tran Anh1,*, Duoc Nguyen The1, Quan ChungMinh1, Phong Le Thanh1,
Anh Phung Ngoc1, AdrianoMarzec2, Duy Pham Tran Nhat1
Use your smartphone to scan this
QR code and download this article
ABSTRACT
Currently, there havebeennopublications of usingunmannedaerial vehicles (drones) inmineman-
agement and supervision in Vietnam. Meanwhile, drones havebeenused inmany fieldsworldwide,
especially in exploitation management. Therefore, the purpose of this paper is to present the fea-
sibility of applying unmanned aerial vehicles to the management of open-cast mines. The data
of this research was collected from Ta Zon 2 quarry using Phantom 4 at two moments (October
2018 and February 2019). Through the methods of calibrating and processing images on special-
ized software, the authors obtained point cloud data sets and digital elevationmodels (DEM) of the
mining area two times. In which, the point cloud is the key product of the research, this large and
detailed data set helps to fully and accurately reproduce and process the DEM and 3D models of
the mine area. Next, the authors compared and adjusted DEM of the mine area, resulting in fluc-
tuations of the geological block in Ta Zon 2 quarry which is 21,908  47 m3 . From the obtained
results, the study confirms the feasibility and reliability of the method. Thereby, the study opens a
new management method of mining activities in open-pit quarries for the Government.
Key words: Managing Exploit Activity, Open pit mine, Unmanned Aerial Vehicle, GIS
Cite this article : The V V T, Anh T T, The D N, Minh Q C, Thanh P L, Ngoc A P, Marzec A, Nhat D P T.
Research managing exploit activity using unmanned aerial vehicle at Ta Zonmine. Sci. Tech. Dev. J.
– Engineering and Technology; 2(SI2):SI74-SI79.
SI79