Đ A C Ơ H C , Đ A T I N H C , Đ A C H T , T R C Đ A
78 SỐ 3 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
P
P
H
H
Á
Á
T
T
T
T
R
R
I
I
N
N
N
N
G
G
D
D
N
N
G
G
T
T
Í
Í
N
N
H
H
T
T
O
O
Á
Á
N
N
V
V
À
À
Q
Q
U
U
N
N
L
L
Ý
Ý
K
K
H
H
I
I
L
L
Ư
Ư
N
N
G
G
K
K
H
H
A
A
I
I
T
T
H
H
Á
Á
C
C
M
M
Đ
Đ
Á
Á
L
L
T
T
H
H
I
I
Ê
Ê
N
N
Nguyn Hoàng Long1,*, Trn Trung Anh1, Trn Th Hi Vân1, Trn Hi Nam2
1Trường Đi hc M - Địa cht, 18 Ph Viên, Hà Ni, Vit Nam
2Trung m D liu n cư quc gia, 48 Phm n Đng, Hà Ni, Vit Nam
THÔNG TIN BÀI BÁO
CHUYÊN MC: Công trình khoa hc
Ngày nhn bài: 04/01/2025
Ngày nhn bài sa: 20/02/2025
Ny chp nhn đăng: 28//02/2025
1,*Tác gi liên h:
Email: nguyenhoanglong@humg.edu.vn
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TÓM TT
Nghiên cu trình bày v phn mmnh toán và qun lý khi ng khai thác m l thiên nói chung
m khai thác đá nói riêng t d liu UAV và quét Lidar. Phn mm đưc thiết kế vi chc năng tính toán
khi ng khai thác t đám mây đim, qun lý d liu và to báo cáo vi thut toán chia i ni suy,
giúp t động hóa trong công tác tính tn và hn chế sai s. Phn mm đưc phát trin trên nn tng
Matlab, framework Django và h qun tr cơ s d liu PostgreSQL. Kết qu kim th cho thy phn mm
đạt đ chính xác cao, áp dng phù hp trong thc tế. Phn mm đưc thiết kế tính m, d dàng tích
hp vào các h thng ln hơn. Kết qu nghiên cu s đưc chuyn giao cho Công ty C phn Xi măng
Vicem Bút Sơn.
T khóa: tính toán th tích, khing khai thác, UAV, đám mây đim
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
@ Hi Khoa hc và Công ngh M Vit Nam
1. ĐT VN Đ
Trong công c điu hành sn xut ti các m
khai thác l thiên, vic tính khi lưng m (bao
gm đt đá khoáng sn) mt trong nhng
công vic rt quan trng. Trong quá trình khai thác
m, công tác tính toán kim khi ng khai thác
m đưc thc hin thưng xuyên, theo chu k thi
gian (tháng, quý, năm hoc theo các thi gian “đc
bit”) đưc đt ra trong công tác qun lý.
Hin nay đ nh toán khi lưng khai thác m
có th đưc thc hin bng nhiu phương pháp
đo đc trắc địa khác nhau. Trong nhng năm gn
đây, công ngh UAV ni lên và đưc s dng trong
công tác thu thp d liu đ nh toán khi lưng
khai thác vi nhiu ưu đim ni bt.
Bài báo này s trình bày v quá trình phát trin
phn mm tính toán khi lưng khai thác t d liu
UAV, kết hp vi vic qun lý các d liu đó đ
phc v cho công tác nghim thu, kim kê và báo
cáo khi lưng m hng tháng, quý, năm, ...
2. D LIU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU
2.1. Cơ s lý thuyết
2.1.1. Công ngh UAV
Thiết b bay không ni lái UAV (Unmanned
Aerial Vehicles) đưc ng dng trong rt nhiu nh
vc khác nhau, t lĩnh vc quân s đến các lĩnh
vc dân s. Trong lĩnh vc khai thác m, công
ngh UAV đưc ng dng trong vic xây dng các
sn phm trung gian như mô hình s địa hình, mô
hình s b mt, bình đ nh trc giao. T nhng
sn phm trung gian này, có th đưc áp dng vào
các công tác liên quan trc tiếp đến hot đng ca
m khai thác l thiên như: giám sát n đnh b m,
tính toán khi lưng khai tc, … [1], [2].
Theo góc nhìn v thu thp d liu t UAV, thiết
b UAV có th đưc chia làm 2 loi: thiết b UAV
thu thp d liu thông qua máy chp nh s
thiết b UAV thu thp d liu thông qua thiết b quét
Lidar.
2.1.2. c phương pháp tính toán khi ng
khai thác cho các m l thiên
Hin nay vic tính toán khi lưng khai thác cho
các m l thiên có th đưc thc hin bng các
phương pháp khác nhau, bao gm: phương pháp
mt ct thng đng song song, phương pháp mt
Đ A C Ơ H C , Đ A T I N H C , Đ A C H T , T R C Đ A
79
SỐ 3 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
ƯƯĐĐ
Trường Đ Đị
u dân qu m Văn Đ
n đăng:
i
khai thác đá nói riêng t m đư ế ế c năng tính toán
i lư đám mây đi t toán chia lư
độ ế m đư
cơ s ế
đạt đ ế m đư ế ế
n hơn. Kế đư n Xi măng
Vicem Bút Sơn.
ing khai thác, UAV, đám mây đi
1. Đ N Đ
Trong công c đi
i
m đt đá và khoáng s
i
đư n thư
gian (tháng, quý, năm ho i gian “đ
t”) đưc đ
n nay đ i lư
đư u phương pháp
đo đ ắc đị ng m g
đây, công ngh i lên và đư
u đ i
u ưu đi
i lư
ế u đó đ
i lư ng tháng, quý, năm, ...
U VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C
2.1. Cơ s ế
ế bay không ngư
Aerial Vehicles) đư u nh
lĩnh v đến các lĩnh
. Trong lĩnh v
UAV đư
m trung gian nmô hình s đị
t, bình đ
đư
ếp đế t đ
thiên như: giám sát n đ
i lưc, … [1], [2].
ế
đư ế
ế ế
2.1.2. c phương pháp tính toán khi
i
đư
phương pháp khác nhau, bao gm: phương pháp
ng đng song song, phương pháp m
ct ngang, phương pháp đưng đng mc,
phương pháp da trên đim đ cao i ô vuông
phương pháp da trên đám mây đim.
Ưu, nhược điểm ca các phương pháp n
sau:
- Phương pháp theo mt ct thng đng song
song phù hp vi vicnh toán khi lưng cho các
m đa hình dng tuyến, công thc đơn gin;
- Phương pháp mt ct ngang cn có s phi
hp vi k sư đa cht, thích hp cho tính các khi
địa cht, phương pháp này tính t động hóa không
cao;
- Phương pháp nh th tích theo đưng đng
mc, đ chính xác ca kết qu tính toán ph thuc
rt ln vào đ chính xác dng đưng đng mc và
phương pháp này chu sai s ni suy đưng đng
mc;
- Phương pháp tính th ch theo i ô vuông
có tính t động a cao. Tuy nhiên phương pháp
này chu sai s ni suy to DEM t c đim đa
hình;
- Phương pháp tính t đám mây đim s dng
nh toán khi lưng theo phương pháp trc tiếp
vi phương pháp Voxel kết hp vi ni suy theo
i ô vuông [3], phương pháp này ưu đim là
tính t đng hóa cao và hn chế sai s ni suy.
2.2. Phát trin phn mm tính toán và qun lý
khi ng khai thác
2.2.1. Sơ đ phân rã chc ng ca phn mm
Phn mm tính toán và qun khi lưng khai
thác có 3 chc năng chính: tính toán khi lưng
khai thác m t d liu đám mây đim, qun lý các
d liu nh toán đưc và báo cáo thng kê. đ
phân rã chc năng phn mm đưc th hin
Hình 1.
Hình 1. Sơ đ phân rã chc ng phn mm tính toán và qun lý khi lưng khai thác
2.2.2. Xây dựng mô đun tính toán khối ng
khai thác (VolMining)
Như đã trình bày trong mc 2.1.2, hin nay
nhiu phương pháp khác nhau có th áp dng đ
tính toán khi lưng khai thác, mi phương pháp
đều có ưu nhược điểm ca mình và phù hp vi
tng trưng hp c th. Đ y dng mô đun tính
toán khi lưng khai thác, nghiên cu này đã la
chn phương pháp tính toán khi ng theo
phương pháp trc tiếp t đám mây đim [3]. Sơ đ
khi tng quát ca thut toán xem Hình 2.
Mô đun phần mềm
Tính toán khối
lượng khai thác từ
dữ liệu UAV và
Lidar
Tính toán khối
lượng còn lại của
khu vực khai thác
dựa trên cao trình
Tính toán khối
lượng khai thác
giữa 02 chu kỳ đo
Quản lý dữ liu đã
tính toán
Quản lý dữ liu
đám mây đim từ
UAV và khối
lượng tính toán
Thêm mới, sửa,
xóa dữ liu UAV
Hiển thị các thông
tin dữ liu UAV
Trực quan hóa dữ
liu đám mây
điểm UAV
báo cáo thống
khối lượng tính
toán từ dữ liêu
UAV và Lidar
Báo cáo khối
lượng khai thác
theo các tháng
Báo cáo khối
lượng khai thác
theo các quý
Báo cáo khối
lượng khai thác
theo các năm
Đ A C Ơ H C , Đ A T I N H C , Đ A C H T , T R C Đ A
80 SỐ 3 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
Hình 2. Sơ đ khi tng quát ca thut toán
Trong đ khi trên, đám mây đim hin
trng là sn phm ca công ngh UAV và quét
Lidar mt đt đã bóc tách đa vt (nhà ca, cây ci,
xe c, …) đám mây đim ca các đim đa hình
trên mt đt [4]. Đám mây đim tham chiếu là đám
mây đim mt đt ca chu k trưc hoc tính đến
cao trình tính toán (các điểm đ cao ging
nhau). Vùng bao tính toán là tp hp ta đ
polygon khép kín ca vùng cn tính khi lưng.
Kích thước ô lưới là kích tc chia vùng bao
thành các ô vuông (1 m, 2 m …). Vùng bao đưc
chia thành các ô vuông, có gn ta đ ca m ô
vuông. Tiến hành ni suy đ cao cho các tâm ô
i theo thut toán Linear. Vic tính toán ni suy
cho i ô vuông đưc thc hin cho đám mây
đim hin trng đ được đ cao Zht ca lưi ô
vuông ti v trí (x, y) ca đám mây đim hin trng
đámy đim tham chiếu đ được độ cao Ztc
ca lưi ô vuông ti v trí tương ng ca đámy
đim tham chiếu. Sau đó s tính toán khi ng
cho tng mt lưi Grid theo công thc:
𝑉𝑉𝑖𝑖=(𝑍𝑍ℎ𝑡𝑡𝑖𝑖𝑍𝑍𝑡𝑡𝑍𝑍𝑖𝑖)𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺2
Trong đó: Vi Khi ng ca mt lưi th i,
m3; Zhti Độ cao hin trng ca mt i th i, m;
Ztci Độ cao tham chiếu ca mt lưi th i, m.
Khi ng th tích tng th trong vùng bao s
𝑉𝑉 = 𝑉𝑉
𝑖𝑖
𝑛𝑛
𝑖𝑖=1 .
đun tính toán khi ng khai thác trong
nghiên cu này đưc đt tên là mô đun VolMining.
Mô đun này đưc phát trin trên nn tng Matlab.
2.2.3. Phát triển mô đun quản lý khi lưng tính
toán
Sau khi nh toán đưc khi ng khai thác
gia các ln thu thp d liu, mt trong nhng vic
quan trng cn gii quyết là qun lý đưc các d
liu đo và thiết lp các báo cáo thng kê đ phc
v cho vic nghim thu, qun lý và giám sát khi
ng khai thác cho các m l thiên. Mô dun qun
lý d liu và khi lưng nh toán đưc xây dng
s dng framework Django kết hp vi h qun tr
cơ s d liu PostgreSQL.
3. KT QU VÀ THO LUN
đun phn mm VolMining đã đưc xây
dng vi giao din như nh 3a. Đ kim th đ
chính xác ca phn mm thut toán, Nghiên
cu đã tiến hành to ra 2 b d liu đám mây đim
mu (Hình 3b và nh 3c) vi các kết qu đưc
biết trưc đ kim th v chc năng tính toán ca
đun phn mm đ chính xác ca phương
pháp tính đã la chn.
Đ A C Ơ H C , Đ A T I N H C , Đ A C H T , T R C Đ A
81
SỐ 3 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
. Sơ đ
Trong đ trên, đám mây đi
t đt đã bóc tách đ
, …) là đám mây đi a các đim đ
t đt [4]. Đám mây đi ếu đám
mây đi t đ trư c tính đế
cao trình tính toán (các điểm độ
a đ
i
Kích thước ô lưới kích t
thành các ô vuông (1 m, 2 m …). Vùng bao đư
a đ
ế suy đ
cho i ô vuông đư n cho đám mây
đi ng đđược đ a
a đám mây đi
đám mây đi ếu đđược độ
a lư trí tương a đám mây
đi ếu. Sau đó s i
t lư
𝑉𝑉
𝑖𝑖=(𝑍𝑍ℎ𝑡𝑡𝑖𝑖𝑍𝑍𝑡𝑡𝑍𝑍𝑖𝑖)𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺2
Trong đó: V i t
Độ t lư
Độ ế t lư
i lư
𝑉𝑉 = 𝑉𝑉
𝑖𝑖
𝑛𝑛
𝑖𝑖=1
đun tính toán khi
u y đưc đt n là đun VolMining.
đun này đư
ển đun quả i
Sau khi nh toán đư i
ế n lý đư
u đo và thiế ng kê đ
i ng tính toán đư
ế
cơ s
đun ph m VolMining đã đư
n như a. Đ độ
u đã tiế u đám mây đi
ế đư
ết trưc đ c ng nh toán c
đun ph m đ a phương
pháp tính đã l
(a) (b) (c)
Hình 3. (a) - Giao diện mô đun chức năng VolMining; (b) và (c) - B d liu kim th
Kết qu ca vic kim th cho thy, vi d liu
Hình 3-b, phn mm cho kết qu tính toán chính
xác 100% so vi kết qu biết trưc. Vi d liu
hình cu (Hình 3-c), sai lch gia giá tr tính toán
đưc t mô hình và giá tr tính toán theo công thc
0,007%. Đây mt giá tr sai lch rt nh so vi
tng din tích tính toán.
Nghiên cu cũng đã áp dng phn mm vào
tính toán khi ng khai thác ca m đá Hng
Sơn - Công ty CP xi ng VICEM t Sơn ti
huyn Kim Bng, tnh Hà Nam và đưc kết qu
Hình 4.
(a) (b)
Hình 4. a) d liệu đám mây điểm đu vào ca m đá Hng Sơn; b) kết qu tính toán t VolMining
Kết qu đưc tính toán ra t phn mm
VolMining ch tính toán đưc th tích da vào b
mt đa nh (đám mây đim) đưc thu thp t
công ngh UAV hay Lidar, chưa đưa vào tính toán
đưc các khu vc nm n i b mt đa hình
hay các vết nt gãy nm bên dưi b mt đa hình.
Sau khi tính toán thành công khi lưng khai
thác, các s liu này cùng vi d liu đám mây
đim đo đưc s đưc qun lý thông qua mô đun
phn mm qun lý d liu đã nh toán phc v
công tác qun lý và báo cáo. Sau khi d liu đưc
nhp vào h thng, phn mm s cho phép ngưi
dùng xut ra các báo cáo dưi dng bng và biu
đồ Hình 5.
Hình 5. Giao din chức năng báo cáo khối
ng khai tc theo kế hoch
theo tính toán t d liệu đám mây điểm
Đ A C Ơ H C , Đ A T I N H C , Đ A C H T , T R C Đ A
82 SỐ 3 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
4. KT LUN
Phn mm tính toán và qun khi lưng khai
thác cho m khai thác l thiên nói chung và m khai
thác đá i riêng đã đưc phát trin thành công và
tiến hành chy th nghim cho kết qu tin cy.
Phn mm này s h tr công tác tính toán và
qun lý khi lưng khai thác cho các doanh nghip
m. H thng đưc thiết kế vi tính m, cho phép
tích hp vào các h thng ln hơn hoc m rng
bng cách tích hp vi các h thng khác. Thành
qu ca nghiên cu s đưc th nghim và ng
dng cho Công ty C phn Xi măng Vicem Bút Sơn
để trin khaiáp dng
TÀI LIU THAM KHO
[1]. Trn Trung Anh, Trn Hng Hnh và Quách Mnh Tun, 2022. Kết hp lc hình thái và lc phân b
mt đ đám mây đim UAV-LiDAR đ xây dng mô hình s đa hình, Tp chí Khoa hc k thut M
- Địa cht, s 63, k 5, 1-10.
[2]. Nguyn Quc Long, C. X. C., (2019). ng dng máy bay không ngưi lái (UAV) đ xây dng mô hình
s b mt và bn đ m l thiên khai thác vt liu xây dng. Tp chí Công nghip M, s 1, 21-29.
[3]. Lee, S., & Choi, Y., (2016). Reviews of unmanned aerial vehicle (drone) technology trends and its
applications in the mining industry. Geosystem Engineering 19(4), 197-204. doi: 10.1080/12269328
.2016.1162115
[4]. Mingjing Ding Yujie Wang, Qingping Zhang, Xiaodong Zhang & Ziya Qu (2023), "Volume calculation
methods of irregular stone artifacts based on 3D laser scanning technology", Journal of Asian
Architecture and Building Engineering. 22:6, 3386-3402.
LI CM ƠN
Ni dung bài báo đưc h tr t đề tài nghiên cu khoa hc cp Quc gia do Trưng Đi hc M -
Địa cht ch trì, mã s ĐT.CNKK.QG.004/23.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DEVELOPMENT OF APPLICATION FOR CALCULATION AND MANAGEMENT
OF OPEN PIT MINING VOLUME
Long Hoang Nguyen,*, Anh Trung Tran1, Van Hai Thi Tran1, Nam Hai Tran2
1 Hanoi University of Mining and Geology, 18 Vien Street, Ha Noi, Vietnam
2 National Population Data Center, 48 Pham Van Dong, Ha Noi, Viet Nam
ARTICLE INFOR
TYPE: Research Article
Received: 04/01/2025
Revised: 20/02/2025
Accepted: 28/02/2025
1,* Corresponding author:
Email: nguyenhoanglong@humg.edu.vn
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ABSTRACT
The study presents an application for calculating and managing open-pit mining volumes from UAV data
and Lidar scanning. The aims of the application is calculating mining volumes from point clouds, managing
the calculated data, and generating reports. The volume calculation process employs meshing and
interpolation algorithms to automate processes and minimize errors. The calculation module is developed by
using Matlab platform, while Django framework, and PostgreSQL are used to develop the managing and
reporting parts. Test results demonstrate that the application achieves high accuracy, making it suitable for
practical applications. The software is designed to be open and easily integrated into larger systems. The
research outcomes will be transferred to Vicem But Son Cement Joint Stock Company.
Keywords: calculation, volume, mining volume, UAV, point cloud
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
@ Vietnam Mining Science and Technology Association